船舶强度与结构设计
船体强度和结构设计
船体强度和结构设计
船体强度和结构设计是船舶设计中最重要的部分之一。
船体强度和结构设计的目的是确保船舶在航行中能够承受各种外部力量和内部压力，保证船舶的安全性和可靠性。
船体强度设计主要包括船体的强度计算和结构设计。
船体的强度计算是指通过计算船体的各个部位的受力情况，确定船体的强度要求。
船体的结构设计是指根据船体的强度要求，设计船体的结构形式和材料，以满足船体的强度要求。
船体强度设计的主要考虑因素包括船舶的航行条件、船舶的载重量、船舶的航速、船舶的航线、船舶的使用寿命等。
在设计船体强度时，需要考虑船舶在不同的航行条件下的受力情况，如波浪、风力、水流等。
同时，还需要考虑船舶的载重量和航速，以确定船体的强度要求。
此外，船舶的航线和使用寿命也是船体强度设计的重要考虑因素。
船体结构设计的主要考虑因素包括船体的结构形式、材料和连接方式。
船体的结构形式包括船体的外形和内部结构，如船体的船首、船尾、船体侧壁、船底等。
船体的材料包括船体的钢材、铝合金、复合材料等。
船体的连接方式包括焊接、螺栓连接等。
船体强度和结构设计的重要性不言而喻。
只有通过科学的设计和计算，才能确保船舶在航行中的安全性和可靠性。
因此，在船舶设计
中，船体强度和结构设计是必不可少的一部分。
船舶强度与结构设计第二章
第2章 船体总纵强度计算根据梁弯曲理论： Z I M ⋅=σ （2-1）对于一定计算状态，可求出作用于船体剖面上的弯矩M 值。
为了计算剖面弯曲应力σ，还必须先计算剖面对水平中和轴的惯性矩I ，以及剖面任意构件至水平中和轴的距离Z 等剖面要素。
2.1 船体总纵弯曲应力第1次近似计算2.1.1 船体剖面要素计算由于船体结构对称于中纵剖面，一般只需对半个剖面进行剖面要素的计算。
具体步骤如下：首先，画出船体计算剖面的半剖面图，如图2-1所示。
然后，对纵向强力构件进行编号，并注意把所有至中和轴距离相同的构件列为一组进行编号；选取图 2-1 船体横剖面图参考轴O O '-'，该轴可选在离基线0.45倍～0.50倍型深处。
最后，列表进行计算，并分别求出各组构件剖面积i A ，其形心位置至参考轴的距离i Z （按所选定的符号法则，在参考轴以上的构件i Z 取为正），静力矩i i Z A ，惯性矩2i i Z A 。
对于高度较大的垂向构件，如舷侧板等，还要计算其自身惯性矩12/20i i h A i =（i h 为该构件的垂直高度，这种表达式也适用于倾斜板的剖面）。
则得：∑=A A i∑=B Z A i i∑=+C i ZA i i )(02 （2-2） 剖面水平中和轴至参考轴的距离为： )m (AB =∆ （2-3）由移轴定理，剖面对水平中和轴的惯性矩为： )(2)(222A B C A C I -=∆-= （cm 2 ·m 2） （2-4）任意构件至中和轴的距离为： A B Z Z Z i i i -=∆-=' （m ） （2-5）最上层连续甲板和船底是船体剖面中离中和轴最远的构件，构成了船体梁的上下翼板。
构成船体梁上翼板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。
设中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为d Z 和b Z ，则强力甲板和船底处的剖面模数分别为： d d Z I W =，b b Z I W = （2-6）在一般船舶中，中和轴离船底较近，即d Z >b Z ，因此b d W W <。
船舶强度与结构设计
2.船体强度计算内容和方法
(1)确定作用在船体及各个结构上的外力。 (2)确定船体结构在外载作用的响应：结构 剖面中的应力与变形 ；结构的极限状态分 析。即所谓内力问题。 (3)确定合适的强度标准，并检验强度条件。 这三部分内容是一个综合的整体，通常 被
分散到船舶静力学、船船结构力学等几门课 程中讨论。
局部强度─局部构件(纵桁、横梁、肋骨等)、节 点(肘板等)、局部结构(舱壁、甲板、船底板、 舷侧板等)的强度。
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§2 作用在船 体结构上的 载荷
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作用于船体上的载荷可按其响应和随时间变化进行 分类。
1.按结构响应分类：总体性载荷和局性载荷。 总体性载荷─引起整个船体变形或破坏的载荷和 载荷效应。如总纵弯曲的力矩、剪力、应力及纵 向扭矩等。
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§4 评价结构 设计的质 量指标
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为得到一个优秀的结构设汁，应考虑以下问 题：
1．安全性
即结构要能承受正常使用时各种可能的 载荷作用，并在偶然事件发生时及发生后， 仍能保持必需的整体稳定性(即仅产生局部 损坏而不发生整体的破坏)。
2.船舶的整体配合性
船舶是一个整体，在船舶设计时，结构 设计必须同总体、轮机、设备电气及通风等 其它方面的设计互相配合，以保证船舶在各 方面都具有良好的工作性能。
船体强度是研究船体结构安全性的科学。
1.结构的安全性
结构的安全性包括： (1)结构能承受在正常施工和正常使用时可 能出现的各种载荷，并在偶然事件发生时及发 生后仍能保持必需的整体稳定性。 (2)结构在正常使用时，对于民船必须适合 营运的要求，和具有足够的耐久性；对于军船 还必须满足在规定海况下，具有良好的战斗性 能和生命力。
局部性载荷─指引起局部结构、构件变形或破坏的 载荷，如水密试验时的水压力，机器的不平衡所 造成的惯性力、局部振动，海损时的水压力等。
船舶结构强度与设计复习题
船舶结构强度与设计复习题船舶结构强度与设计复习题船舶结构强度与设计是船舶工程中非常重要的一部分，它涉及到船舶的安全性和可靠性。
在进行船舶结构设计时，需要考虑到各种力学和材料力学的知识。
下面将提供一些船舶结构强度与设计的复习题，帮助读者回顾相关知识。
1. 什么是船舶结构强度？船舶结构强度是指船舶结构在各种外力作用下的抗力能力。
它包括静态强度、动态强度和疲劳强度等方面。
船舶结构的设计应该能够满足船舶使用寿命内的各种工况和负荷要求。
2. 船舶结构设计中常用的材料有哪些？船舶结构设计中常用的材料包括钢材、铝合金和玻璃钢等。
钢材具有高强度和良好的可塑性，广泛应用于船舶建造。
铝合金具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能，适用于船舶的轻量化设计。
玻璃钢具有优良的抗腐蚀性能，适用于船舶的特殊部位。
3. 船舶结构设计中常见的荷载有哪些？船舶结构设计中常见的荷载包括静荷载和动荷载。
静荷载包括自重、货物重量、燃油重量等，它们是静态荷载。
动荷载包括波浪荷载、风荷载、船员和乘客的荷载等，它们是动态荷载。
4. 什么是船舶结构的疲劳强度？船舶结构的疲劳强度是指船舶结构在循环荷载作用下的抗疲劳能力。
船舶在航行过程中会受到波浪的作用，波浪荷载会引起船体的振动和变形，从而产生疲劳损伤。
船舶结构的疲劳强度设计要考虑到船舶使用寿命内的循环荷载。
5. 船舶结构设计中常用的强度计算方法有哪些？船舶结构设计中常用的强度计算方法包括解析法和数值模拟法。
解析法是指通过解析公式和理论计算船舶结构的强度。
数值模拟法是指通过有限元分析等数值方法计算船舶结构的强度。
这两种方法在船舶结构设计中都有广泛应用。
6. 船舶结构设计中需要考虑的安全系数有哪些？船舶结构设计中需要考虑的安全系数包括材料强度安全系数、结构强度安全系数和疲劳强度安全系数等。
材料强度安全系数是指材料的实际强度与设计强度之间的比值，用来保证材料的可靠性。
结构强度安全系数是指结构的实际强度与设计强度之间的比值，用来保证结构的可靠性。
船体强度与结构设计
船体强度与结构设计船体强度与结构设计1. 船体梁抵抗总纵弯曲的能⼒，成为总纵强度（简称纵强度）。
2. 重量的分类：（1）按变动情况来分○1不变重量，即空船重量，包括：船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量。
○2变动重量，即装载重量，包括：货物、燃油、淡⽔、粮⾷、旅客、压载等各项可变重量。
（2）按分布情况分○1总体性重量，即沿船体梁全场分布的重量，通常包括：主体结构、油漆、索具等各项重量，对于内河⼤型客船，还包括：纵通的上层建筑及旅客等各项重量。
○2局部性重量：即沿船长某⼀区段分布的重量，通常包括：货物、燃油、淡⽔、粮⾷、机电设备、舾装设备等各项重量。
3.重量分布原则：对于各项重量按近似的和理想化的分布规律处理时，必须遵循静⼒等效原则1）保持重量的⼤⼩不变，这就是说要使近似分布曲线所围的⾯积等于该项实际重量2）保持重量重⼼的纵坐标不变，即要使近似分布曲线所围的⾯积⾏⼼纵坐标与该项重量的重⼼纵坐标相等3）近似分布的曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或⼤体相同3.描述浮⼒沿船长分布状况的曲线称为浮⼒曲线。
4.计算状态：通常是指，在总纵强度计算中为确定最⼤弯矩所选取的船舶典型装载状态,⼀般包括满载、压装、空载等和按装载⽅案可能出现的最不利以及其它正常营运时可能出现的更为不利的装载状态。
4.静波浪弯矩与船型、波浪要素以及船舶与波浪的相对位置有关，波浪要素包括波形、波长和波⾼，⽬前得到最⼴泛应⽤的坦⾕波理论，根据这⼀理论，⼆维波的剖⾯是坦⾕曲线形状。
坦⾕波曲线形状的特点是：波峰陡峭，波⾕平坦，波浪轴线上下的剖⾯积不相等，故谓坦⾕波。
4.传统的标准计算⽅法：（1）将船舶置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的船舶⽅向上航⾏，船舶与波浪处于相对静⽌状态。
（2）以⼆维坦⾕波作为标准波形，计算波长等于船长（内河船舶斜置于⼀个波长上），计算波⾼按有关规范或强度标准选取。
（3）取波峰位于船中及波⾕位于船中两种状态分别进⾏计算。
船舶结构强度分析及设计优化
船舶结构强度分析及设计优化船只是人类历史上的重要交通工具之一，它不仅可以通过水路连接各个地区，还可以承担货物和人员的运输任务。
但是，船只的安全性是最重要的，因此在每次设计和建造船只时，船舶结构强度分析和设计优化是非常重要的。
这篇文章旨在探讨如何进行船舶结构分析以及如何进行设计优化。
一、船舶结构强度分析在设计一艘船时，船舶结构强度是非常重要的，因为不光是船只的空间大小和灵活性需要考虑，还要考虑到船只能够在较恶劣的天气条件下安全地完成航行任务。
在进行船舶结构强度分析时，需要考虑以下因素：1. 负载情况船舶有多种不同的负载情况如：自重、船员、货物、燃料和水。
每一种负载都会增加船舶的重量，同时也会对结构强度产生影响。
因此，需根据实际负载情况进行船舶结构强度分析。
2. 力学要求在船只设计过程中，要考虑到船只能在恶劣的海洋环境中顺利航行，因此船只的结构必须能够承受气流和波浪的作用力。
船只设计时必须满足三个力学要求：剪切力、弯曲力和扭曲力。
3. 材料强度在船只设计过程中，需要考虑船只的材料强度。
通常船只在建造过程中会使用不同材料的组合，如钢铁、铝等。
因此，要进行材料强度分析，以确保船只材料本身的强度能够满足任务需求。
二、船舶设计优化进行完船舶结构强度分析后，接下来就是设计优化。
在船只设计中，只有满足以下几个方面，才能让一艘船只成为安全、高效和经济的船只：1. 减轻船只重量对于船只设计来说，重量已经是一个非常重要的方面。
因为船只的重量越轻，船员的航行成本也就越低。
船只重量的减轻可能可以通过改变船只的材料、结构和形状等方面来实现。
2. 提高航速为了让船只航行速度更快、航程更长，设计师需要在船只速度、船体设计和动力装置方面进行优化。
最终目标是提高船只的速度和性能，同时保持船只的稳定和可靠性。
3. 节油减排现在许多国家都提倡低碳环保的理念，国际海事组织为此颁布了许多关于船舶排放的法规。
因此，在船只设计过程中，需要考虑如何减少船只的能源消耗和减少对环境的影响。
船舶结构强度分析及优化设计
船舶结构强度分析及优化设计船舶，是沉浸在海洋中的移动性建筑物，其结构强度的分析和优化设计是保证其安全性的关键。
本文将从船舶结构的发展历程、强度分析的步骤和方法、在优化设计中如何应用结构分析等方面进行探讨。
一、船舶结构的发展历程船舶结构的发展历程可以追溯到古代文明时期，中国南方古代船舶厂遗址就证明了古代船舶结构的科学性和技术精湛性。
随着人类的发展，航行时间、航行范围、航行速度等不断提高，船舶结构的强度需求也日益增加。
19世纪初期，船体主要采用木材构成，但当时的木制船只重心过高、抗风性能差、耐久性低等问题逐渐显现。
后来随着钢铁工业的发展，船舶材料演变为钢铁材料，这使得船舶的结构强度得到了极大的提高。
二、船舶结构的强度分析步骤和方法船舶结构的强度分析步骤主要包括载荷计算、结构计算和校核分析。
其中载荷计算是指对船舶在不同航行状态中的外力进行计算，如风力、水力、波浪力、排水力等等，这些外力将对船舶结构产生巨大的影响。
结构计算是指对船舶的各个部分进行计算，如船体、主机房、上层建筑等，以确定各部位的受力情况。
校核分析是指对各个部分的受力情况进行评估和比对，使其满足船级社要求的规范和标准。
在强度分析中需要考虑到船舶腐蚀、疲劳损伤、开裂以及爆炸等突发情况的处理。
船舶结构的强度分析方法主要包括有限元法、有限差分法、刚度法、试验分析法等。
在其中有限元法是目前应用较为广泛的方法之一，其基本理论是将结构分割成若干小块，利用力学原理计算其各个分块的内应力和变形情况，以达到预判属于何种应力状态、哪些部位可能会产生破坏、哪些部位应当加强等目的。
三、在优化设计中如何应用结构分析船舶的优化设计除了要符合船级社的规范以外，还需要考虑到航行稳定性、运载能力、动力性能等方面。
在结构分析中，可以通过对各个部位的分析、对各种力的分析以及应力应变的估算等一系列操作，确定不同材料的使用范围、决策载货量和速度等。
在优化设计中，还需要结合人工智能等技术，进行复杂的数据计算和分析。
船舶船体结构设计强度计算结构优化和轻量化技术
船舶船体结构设计强度计算结构优化和轻量化技术船舶船体结构设计强度计算、结构优化和轻量化技术船舶船体结构的设计强度计算、结构优化和轻量化技术是船舶设计和建造中重要的环节，其目的是确保船体结构的安全可靠性以及提高船舶的性能和效率。
本文将介绍船舶船体结构设计强度计算的基本原理和方法，并以此为基础，阐述船舶结构优化和轻量化技术的应用。
一、船舶船体结构设计强度计算船舶船体结构设计强度计算是指通过力学分析和计算方法来评估船舶结构在各种载荷下的强度和稳定性。
其基本原理是根据船舶的使用条件和载荷特点，结合材料力学和结构力学的理论，采用经验公式和数值计算方法，对船体结构进行应力和变形分析。
在船舶结构设计中，常用的计算方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
这些方法能够较为准确地计算出船体结构在不同载荷作用下的应力和变形情况，帮助设计师确定结构强度和刚度的合理值。
二、船舶船体结构优化技术船舶船体结构优化技术是指在已有的设计方案基础上，通过改变结构参数、材料选型和布局方式等手段，以达到最优结构设计的目的。
其核心原理是在保证船体强度和稳定性的前提下，尽量减少结构重量和降低建造成本。
常见的结构优化方法包括拓扑优化、形状优化和尺寸优化等。
拓扑优化主要是通过改变结构的布局方式和增减支撑件的数量来优化结构刚度和轻量化程度；形状优化则是通过改变结构的外形和截面形状来调整结构受力分布，提高其承载能力；尺寸优化是指通过调整结构的截面尺寸和材料厚度等参数，实现结构的最优设计。
结构优化技术的应用能够大幅度提高船体的结构强度和工作效率，并且减少材料的使用量和建造成本，对于船舶设计行业具有重要意义。
三、船舶船体轻量化技术船舶船体轻量化技术是指通过减少船体结构重量，提高船舶的载货能力和燃油效率，以及降低航行阻力和波浪影响等方法，实现船舶轻量化的目的。
船体轻量化技术的应用可以有效提高船舶的性能和经济效益。
在轻量化设计中，可以采用多种措施来降低船体结构重量。
船舶结构设计中的强度分析
船舶结构设计中的强度分析船舶作为海上运输的主要工具之一，其船体结构承担着极其重要的作用。
在船舶结构设计中，强度分析是必不可少的一部分。
本文将从船舶结构设计的重要性出发，展开讨论船舶强度分析的相关内容。
一、船舶结构设计的重要性船舶是在海上环境中不断航行运输的，因此其承受的载荷和受力情况都十分复杂。
而船舶结构的不合理设计会导致结构破坏、倾覆等严重后果，从而造成不可挽回的经济和人身损失。
因此，在船舶设计的过程中，必须充分考虑强度分析，以确保船体结构的安全和稳定性。
二、船舶强度分析内容船舶强度分析的具体内容包括船舶的静态强度分析、疲劳强度分析和动态强度分析。
1、静态强度分析静态强度分析是指船舶结构在静态荷载作用下所承受的载荷和受力情况进行的强度计算和分析。
静态强度分析的关键在于确定船体的最大荷载和受力位置，以及在这些位置上船体结构的强度是否足够。
2、疲劳强度分析疲劳强度分析是指船舶结构在反复荷载作用下产生的疲劳破损情况进行的强度计算和分析。
船舶经常在海上环境中长时间航行，船体结构的材料往往会因为反复荷载而发生疲劳破损。
因此，在船舶强度分析中，进行疲劳强度分析是非常必要的。
3、动态强度分析动态强度分析是指船舶结构在动态环境中承担的载荷和受力情况进行的强度计算和分析。
船舶在海上环境中会遇到许多不同的动态载荷，例如风浪、涌浪、碰撞等。
因此，在船舶强度分析中，进行动态强度分析同样非常必要。
三、船舶强度分析方法船舶强度分析方法主要分为解析法、有限元法和实验法。
1、解析法解析法是指根据船舶各部件的形状和材料性质，通过数学方程式对船舶结构的受力情况进行计算和分析。
2、有限元法有限元法是指利用计算机程序对船舶结构进行建模，然后基于有限元分析理论对结构的受力情况进行计算和分析。
3、实验法实验法是指通过试验、模型试验或者全尺寸试验等手段，对船舶结构的强度进行测试和分析。
四、结语船舶结构的强度分析是船舶设计中不可或缺的一项内容。
船舶强度与结构设计复习
船舶强度与结构设计复习船舶的强度设计主要涉及到船体的结构强度、结构稳定性和结构可靠性等方面。
结构强度是指船舶在正常服役条件下承受荷载所需的强度。
结构稳定性是指船舶在遇到外界力矩时，保持稳定的能力。
结构可靠性是指船舶结构在各种不确定因素下，如船舶老化、材料损伤、机械疲劳等情况下的可靠性。
在船舶强度设计中，需要进行强度计算和结构分析。
强度计算主要包括刚度计算、应力计算、挠度计算和疲劳寿命计算。
刚度计算是为了确定船体结构的整体刚性，保证船舶在载货和受力的情况下不会发生过度变形。
应力计算是为了确定材料的承载能力，保证船体结构不会发生断裂或损坏。
挠度计算是为了确定船体结构的变形程度，保证船舶在航行时的稳定性和舒适性。
疲劳寿命计算是为了确定船舶结构在疲劳荷载下的寿命，保证船舶在长期使用中不会因疲劳而发生结构破坏。
在船舶结构设计中，需要考虑船体的整体布局和结构形式。
船体的整体布局包括船长、船宽、船高、船舱排列等参数的确定，以及船体的分割和船体连接部分的设计。
船体的结构形式包括船体壳体结构、船舱结构、甲板结构、船尾螺旋桨结构等。
在设计过程中，需要根据船舶用途和航行条件，选择合适的结构形式和材料。
此外，船舶结构设计还需要考虑到各种外界因素的影响，如船体的浸水、船舶碰撞等。
在设计中，需要合理设置各种舱门、舱盖、船舶设备等，保证船体的密封性和船舶的整体安全性。
总之，船舶强度与结构设计是保证船舶在航行中安全可靠的重要环节，涉及到船体的结构强度、结构稳定性和结构可靠性等方面。
在设计过程中，需要进行强度计算和结构分析，并根据船舶用途和航行条件选择合适的结构形式和材料。
同时，还需要考虑外界因素的影响，并合理设置各种舱门、舱盖、船舶设备等，以确保船舶在航行中的安全性和可靠性。
船舶强度与结构设计复习
第2章 船体外载荷
• 波谷在船中：船舶下沉，增加排水量，真实波面 应该位于参考波面以上。
• 真实波面C-C就是待求的。
第2章 船体外载荷
第1章 船体结构基础
第1章 船体结构基础
• 船体结构各构件的作用 ②总纵强度
表示船体梁抵抗弯曲、剪切和扭转变形的能力。 在抵抗总纵弯曲时，所有的纵向构件都是有效的， 包括船底板、舷侧板、甲板板、纵舱壁以及纵骨。横 向构件如横舱壁以及其上的加强筋，肋板，肋骨，甲 板横梁等横向构件是不参与抵抗总纵弯曲的。 ③横向强度 狭义上：横向强度是表示抵抗横向变形的能力； 广义上：在研究横向变形能力时，考虑力的传递 机理以及相应的结构变形。
长上的差值产生分布载荷。
每单位船长上的差额就构成作用在船体梁上的 分布载荷。船体梁在这个载荷作用下将发生总纵弯 曲变形，并在船体梁断面上产生剪力和弯矩。
第2章 船体外载荷
N
x
x
0
q(
x)dx
剪力载荷曲线的一次积分
M
x
x
0
N
(
x)dx
x
0
x
0
qxdxdx
弯矩载荷曲线的二次积分
应。 • 弯矩曲线在两端的斜率为零，弯矩曲线在两端与x
轴相切。
第2章 船体外载荷
精度要求：
第2章 船体外载荷
• 对于端点不封闭的情况，线性内插修正实际上就 是按线性比例修正。
• 各用一条直线把剪力曲线和弯矩曲线封闭起来， 也就是用此直线作为 x 轴，则在右端点处分别有
Ｎ(Ｌ) ＝０，Ｍ(Ｌ) ＝０。
第2章 船体外载荷
4、载荷曲线 ①载荷曲线性质 ②载荷曲线与剪力、弯矩曲线的关系※ 5、调整平衡位置的方法 ①逐步近似法 ②直接法 6、规范波浪弯矩、剪力计算公式
船舶强度与结构设计_授课教案_第二章 总纵强度计算
第二章 总纵强度计算§2-1船体总纵弯曲应力第一次近似计算一、危险剖面的选择危险剖面：可能出现最大弯曲应力的剖面，由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在船中0.4倍船长范围的，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大的船口或其电开口的剖面，如机舱、货舱开口剖面。
除此之外，一般还要对船体骨架改变处剖面，上层建筑端壁处剖面，主体材料分布变化处剖面，以及由于重量分布特殊可能出现相当大的弯矩值的某些剖面。
二、纵向强力构件 1、 1、 纵向强力构件纵向连续并能有效的传递总纵弯曲应力的构件。
船中0.4~0.5倍船长区域内连续的纵向构件，上甲板板、外板、内底板、纵桁、中内龙骨等都是纵向强力构件。
船中非连续构件参加总纵弯曲的有效性取决于本身的长度及与主体的连续情况。
（1）、构件连续长度≥3h 计算剖面船口纵围板、纵桁等纵向构件可计入船体梁剖面计算中，但除外机座纵桁和其它加强纵桁不应计入。
（2）、构件长度L %15 的上层建筑。
（3）、不少于三个横舱壁或类似结构支柱的长甲板室。
2、 2、 间断构件（1）、相临舱口甲板。
（2）、纵桁板上的H h %20 的开口。
三、剖面模数及剖面要素计算 1、 1、 不同材料剖面面积折算根据变形相等的条件，承受相同的力P 即在计算时，可以船体梁仅由一种基本材料构件，而把与基本材料弹性横量E 不同和构件剖面面积乘以两材料的弹性横量之比E E i，同时又不改形心位置。
因此，对薄壁构件，相当于只对板厚作上述变换。
2、 2、 剖面要素的计算步骤（1）、画出船体计算剖面的剖面图并编号（i ）（2）、选定参数轴—离基线（0.45～0.5）型深处。
确定形心至参数轴距离（i Z ）。
（3）、计算剖面积（A ）、静力矩（B ）、惯性矩（C ）。
∑=i A A ∑=i i Z A B ∑+=)(02i Z A C i i（4）、求中和轴至参考轴的距离（ε）、任意构件至中和轴的距离（'i Z ）A B=εε-=i i Z Z '（5）、求对中和轴的惯性矩（I ）)(2)(222A B C A C I -=-=ε（6）、若甲板和船底距中和轴最远的距离分别为j Z 和d Z ，则甲板和船底的剖面模数分别为j j Z IW =d d Z I W =通常甲板的剖面模数比船底的剖面模数（d j W W <），所以有时也称j W 为船体的min W 。
船舶结构强度分析及优化
船舶结构强度分析及优化概述船舶在海上航行时需要面对各种自然环境和工作负荷，因此船舶结构强度的分析和优化显得非常重要。
船舶结构强度分析是通过计算分析和试验方法对船体结构进行强度验算，以判断船体是否满足各种安全标准。
而船舶结构优化则是指通过减轻船体自重和强化重要结构部位的方法，提高船体结构的承载能力。
本文将分别从船舶结构强度分析和优化两个方面详细介绍相关内容。
一、船舶结构强度分析船舶结构强度分析主要包括板材强度分析、结构件强度分析、细部强度分析等。
其中，板材强度分析是指通过计算确定船舶板材的破坏强度，从而判断板材是否满足承载要求。
结构件强度分析则是通过计算和试验确定船舶主要结构件的承载能力，包括龙骨、牛腿等。
细部强度分析则是对船舶细节部位进行验算，保证细部区域不会对船舶整体结构产生影响。
在进行船舶结构强度分析时，需要考虑以下因素：1.载荷类型航行时，船舶需要面对各种不同类型的载荷，包括海浪、风浪、货船载货重量、船员人数等。
通过考虑各种载荷类型的影响，确定船舶各部位的强度计算公式。
2.材料性能船舶的材料性能对其结构强度有着决定性的影响。
因此，在进行结构强度计算时需要考虑其材料性能，包括板材强度、结构件强度、船壳材料等。
3.船舶设计参数船舶的设计参数是决定船舶结构形式和强度的重要因素。
因此在进行结构强度计算时，需要考虑船舶设计参数对结构强度的影响。
二、船舶结构优化船舶结构优化旨在降低船舶自重，增强重要结构部位的承载能力，从而提升船体结构的强度性能和经济性能。
船舶结构优化主要包括以下方面。
1.材料优化选择高强度轻质材料既可以减轻船体自重，又可以提高船体结构承载能力。
船体所采用的材料应能够满足船体的功能要求，但同时也要具有合理的价格。
2.结构形式优化通过改变船舶结构形式，可以实现船体强度优化。
例如通过改变船壳形状或者布局，增加耐波性和航空性能，减小波浪的影响同时增加船体安全性。
3.细节优化对船舶细节进行优化也是提高船体结构强度的重要方法。
船体强度与结构设计 第3章
3.1 局部强度计算的力学模型
骨材支承条件的简化
M
M
假设固定端受到的弯矩是M，固定端发生的转角
是 ，则 M和 之间的关系是
M M
K
式中 称作弹性固定端的柔性系数，K 称作弹性
固定端的刚性系数。
局部结构或构件采用何种边界条件，要根据所关心的
结构（计算结构）与相邻结构之间的相对刚度以及计 算结构受力后的变形特点来确定。
shipstrengthandstructuraldesign31局部强度计算的力学模型32船体骨材的带板33典型船体结构的局部强度计算第33章船体结构局部强度计算第33章船体结构局部强度计算shipstrengthandstructuraldesign船体在外力作用下除发生总纵弯曲变形外各局部结构也会因受到局部载荷的作用而发生变形失稳或破坏
Ship Strength and Structural Design
第3章 船体结构局部强度计算 船体的主体结构主要由船底、甲板、舷侧和舱壁 组成，在外载荷的作用下，传统的船体结构局部 强度的计算，是把船体结构分离成各种板架、刚 架、连续梁和板来进行计算。因此，局部强度又 可分为板架的强度、肋骨刚架的强度、骨材的强 度和板的强度。
船底纵骨 肋板
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3.1 局部强度计算的力学模型
骨材支承条件的简化
例：甲板纵骨，如图所示。 甲板纵骨在船舶中垂弯曲时受轴向压力的作用， 在计算甲板纵骨的稳定性时，根据其变形特点， 可以把甲板纵骨简化为两端自由支持的单跨梁。
甲板纵骨 强横梁
座的刚性系数。
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R
A
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船舶结构的强度设计及其结构优化
船舶结构的强度设计及其结构优化船舶是一种大型水上运输工具，由于需要在海洋等恶劣环境下运行，其结构强度尤为重要。
本文将介绍船舶结构的强度设计及其结构优化的相关内容。
一、船舶结构强度设计根据船舶所受力的不同分为船体结构和船载设备。
船体结构是船舶主要结构，其承载着风浪、海况、载货等各种横向、纵向应力。
船载设备则是指在船体上的各种设备，如主机、辅机等设备。
船载设备相对于船体结构，受到的力相对较小。
根据船舶的功能、载重量、运行区域、船型、设计标准等多种因素进行强度设计。
船舶强度设计主要包括100%载荷和不同载荷情况下的计算。
在100%载荷下，对船体结构进行强度计算，以满足各项强度要求。
在不同载荷情况下，则需对船体结构进行振动、疲劳、可靠性和船体姿态改变等计算，以保证船舶在不同工况下的安全运行。
设计过程中，需考虑船体形状及各部件的安装位置、可操作性、可维修性和预防腐蚀等问题。
船舶的强度设计需考虑的因素很多，且相互关联，如何将各项要素综合考虑成为造船工程师需要解决的难题。
二、船舶结构的优化船舶结构优化可以通过多种方式实现，例如运用新材料、优化船体形状结构、调整特定部位厚度等。
以下是几种常用的优化方法：1. 借鉴飞机结构设计思想：飞机航空工业中有很多先进的设计思想值得借鉴。
通过改进船体结构，设计出更加轻量化的船舶，降低船舶自重，提高承载能力。
2. 运用新材料：随着科技的不断进步，新材料不断涌现，如高强度钢材、复合材料等。
运用这些材料可以在保证强度的同时实现减重和减少船舶阻力等目标。
3. 优化船体结构：在船体结构中采用优化的强度计算方法，提高船体抗弯、抗扭和抗压强度，从而实现船体结构整体优化。
4. 针对特定部位进行厚度调整：通过电子计算机模拟，确定船舶特定部位，特别是吃水线以上部位的结构大小，对其进行厚度调整，从而实现船体结构置换和优化。
在实际应用中，可以通过不同方法的结合来完成船舶结构的优化。
例如，通过采用新材料，可以制造更轻量化的船舶，然后在船体结构上进行进一步优化。
《船舶强度与结构设计》课程设计-1500m3耙吸式挖泥船总强度计算书
《船舶强度与结构设计》课程设计题目：1500m3耙吸式挖泥船总强度计算书学院专业年级姓名学号目录第一章计算说明 (1)1.1 计算内容 (1)1.2 主要技术参数 (1)第二章剪力和弯矩计算 (1)2.1 重力分布和浮力分布计算 (1)2.2 静水剪力和弯矩计算 (3)2.3 波浪附加剪力弯矩计算及剪力弯矩合成 (7)第三章总纵弯曲应力计算 (11)3.1 剖面参数 (11)3.2 总纵弯曲应力计算 (13)第四章临界应力计算和构件稳定性校核 (14)4.1 纵骨架式甲板临界应力计算及校核 (14)4.2 甲板纵桁临界应力计算及校核 (15)4.3 纵骨临界应力计算及校核 (15)第五章极限弯矩计算 (16)5.1 极限弯矩下各构件应力计算 (16)5.2 极限弯矩计算 (17)第六章计算结果分析及结论 (18)第一章 计算说明本计算书是1500m 3耙吸式挖泥船总强度计算书，计算出了中拱状态下的船体的静水剪力、弯矩，波浪附加剪力、附加弯矩，合成剪力、合成弯矩，并计算了总弯曲应力，以及校核了是否满足设计要求。
1.1计算内容(1) 静水弯矩、剪力 (2) 波浪附加弯矩、附加剪力 (3) 剪力、弯矩合成(4) 计算总弯曲应力、受压构件的稳定性校核 (5) 计算结果分析及结论 (6) 计算状态：中拱1.2主要技术参数船长：78米；满载排水量：5020吨；平均吃水：5.4米；站距：9.3=∆L 米，波高：4米；重心在舯前：813.0=g x 米;艏吃水:77.5=f T 米;尾吃水:23.5=a T 米。
主尺度：船长：78米，船宽：14.5米，型深：6.3米，设计吃水5.1米，肋距：0.6米，强框架间距：1.8米，纵骨跨度1.8米。
海水密度ρ=1025 kg/m 3，重力加速度g=9.81m/s 2，船体钢材屈服强度σy=235N/mm 2第二章 剪力和弯矩计算2.1重力分布和浮力分布计算静水剪力弯矩计算资料：表2：静水平衡状态各站横剖面浸水面积（m2）根据表1的数据将重量单位t转换为KN，绘制站间重量分布曲线p(x)：图1：重量分布曲线依据表2计算静水浮力，取相邻两站号横剖面浸水面积的平均值作为此站距间的浸水面积A，根据理论站间浮力公式F=ρgΔLA计算出各站间的静水浮力，计算过程如表3所示：表3：静水浮力计算图2：静水浮力分布曲线2.2静水剪力和弯矩计算载荷分布曲线q(x)=p(x)−b(x)，各站间重量减去浮力得载荷值，由此绘制载荷分布曲线：图3：载荷分布曲线静水剪力是载荷分布的一次积分，即N(x)=∫q(x)dxx静水弯矩是剪力的一次积分，载荷的二次积分，即M(x)=∫N(x)dxx0=∫∫q(x)dxdxxx利用表格进行剪力和弯矩的计算，第20站剪力不为0且N(20)N max=2.92%，需要进行剪力修正：ΔN i=i20N20 N i’=N i+ΔN i使船艏艉的剪力为0，同样第20站弯矩也不为0，M(20)M max=3.07%，再次进行弯矩修正：ΔM i=i20M20 M i’=M i+ΔM i计算过程如表4所示：表4：静水剪力和弯矩计算56由上表修正后的数据，绘制站间静水剪力和弯矩图：图4：静水剪力分布曲线图5：静水弯矩分布曲线2.3波浪附加剪力弯矩计算及剪力弯矩合成波浪附加剪力弯矩计算资料：2波浪附加浮力按如下公式计算：Δb(x)=b w (x)−b s (x)其中b w (x)为波浪中平衡时的浮力曲线，b s (x)为静水中平衡时的浮力曲线 波浪附加剪力是附加浮力负数的一次积分：N w (x)=∫[b s (x)−b w (x)]dx x=∫[−Δb(x)]dx x浮力与浸水体积成正比，因此站号上静水浮力与波浪中浮力之差可以用浸水面积之差来表示：N w (x)=γ∫[F s (x)−F c (x)]dx x=γ∫ΔF i (x)dx x其中F si (x)是静水中浸水面积分布曲线，F ci (x)是波面下浸水面积分布曲线 波浪附加弯矩是附加剪力的一次积分，附加浮力的二次积分：M w (x)=∫N w (x)dx x 0=∫∫[−Δb(x)]dxdx x 0x 0同样也可以用浸水面积曲线来表示M w (x)=γ∫∫ΔF i (x)dxdx x 0x 0下面列表计算，在计算过程中，发现波浪附加剪力和附加弯矩同样在船艏处不闭合，N w(20)N wmax=1.59%，M w(20)M wmax=6.59%，采用相同的方法进行线性修正，以确保船艏艉剪力和弯矩都为0。
船舶强度与结构设计_授课教案_第三章 船体局部强度校核计算方法
第三章船体局部强度校核计算方法船体各部分结构抵抗局部载荷直接作用而不产生破坏和超过允许限度的变形的能力称为船体结构局部强度。
船体结构主要组成部分为船底结构、甲板结构、舷侧结构和舱壁结构。
在局部强度校核计算中，首先要将船体空间立体结构简化为板、梁、板架和框架来进行计算，在确定局部结构受到最大载荷(设计载荷)后，建立数学模型计算局部结构的内力与变形。
最后要确定局部结构的强度校核衡准。
§3.1 局部强度计算的力学模型*局部强度概念：船体在外力作用下除发生总纵弯曲变形外，各局部结构，如船底、甲板、船侧和舱壁板架以及横向肋骨框架也会因局部载作用而发生变形、失稳或破坏。
研究它们的强度问题称为局部强度。
*局部强度的主要研究内容：板架、框架、各种骨材以及壳板的强度计算。
*局部强度研究方法：（1）传统的局部强度计算方法：即把船体结构划分成各种板架、刚架、连续梁和板等进行计算；（2）有限元法：可以扩展成各种结构的整体计算，如立体舱段计算等。
一、建立计算模型的原则结构模型化是计算的前提和结构分析成败的关键，影响计算模型的主要因素有下列几点：（1）结构的重要性：对重要结构应采用比较精确的计算模型；（2）设计阶段：在初步设计阶段可用较粗糙的模型，在详细设计阶段则需要较精确的计算模型；（3）计算问题的性质：对于结构静力分析，一般可用较复杂的计算模型，对于结构动力和稳定性分析，由于问题比较复杂，可用较简单的计算模型。
二、构件几何尺寸的简化1、板架计算时：其长度、宽度取相应的支持构件间距离。
例如，船底板架和甲板板架的长度取横舱壁之间的距离，宽度取组成肋骨框架梁中和轴的跨距，或简单地取为船宽。
2、肋骨刚架计算时：其长度、宽度取组成肋骨框架梁的中和轴线交点间距离，用中和轴线代替实际构件。
3、构件剖面要素计算时应包括带板（附连翼板）三、骨架支承条件简化1、骨架支座形式：（1）自由支持在刚性支座上；（2）刚性固定；（3）弹性支座和弹性固定。