第七章 船舶强度

（四）船体剪切变形
单位长度的船体，其前后两端受到 大小相等、方向相反的切力作用，则该 段船体将出现剪切变形。
（五）船体弯曲变形
单位长度的船体，前后两端受到大 小相等，方向相反的弯矩作用，则该段 船体将发生弯曲变形。
1、中拱（Hogging） 船体受正弯矩作用，中部的浮力大于 重力，首尾部的浮力小于重力；船舶上甲 板受拉，船底受压，发生中部上拱的变形。
海上货物运输
航海学院 货运教研室
第一篇 第七章 船舶强度
（Strength of ship）
强度定义及分类 总纵强度 局部强度 扭转强度
一、强度定义和分类
1、强度定义
船体结构抵御内外力作用的能力。
船舶结构抵抗船体发生变形或破坏的能力。
2、强度分类
纵强度
总强度 横强度
强度
扭转强度
局部强度
二、总纵强度 (Longitudinal strength)
MS
NS
4、强度曲线图法 （1）适用条件
船长小于90m或者装载 均匀，不需要校核静水 切力时，可以使用该法。
（2）曲线图的构成
纵坐标：载荷对船中力 矩的绝对值之和。
横坐标：平均型吃水。
点划线 虚线 实线 点划线和虚线之间：有利范围 虚线和实线之间：允许范围 实线之外：危险范围 点划线左上方：中拱范围 点划线右下方：中垂范围
（2）船舶中垂，处于波浪中，波长约等 于船长，波谷位于船中，船体中垂加剧。
（六）剖面模数wx
总纵弯曲应力为
W I MZ
z
I
M—计算剖面的总纵弯矩
2
I z dF
I—计算剖面对中和轴的惯性矩
F
Z—所求应力点至水平中和轴的垂直距离
W=I/Z称为船体剖面模数，它是表征船体结构
抵抗弯曲变形能力的一种几何特性，也是衡量 船体总纵强度的一个重要标志
剪力曲线（Shear curve） 负荷曲线的积分曲线。
N( x) 0x q( x)dx 0x ( p( x) b( x))dx
弯矩曲线（Bending moment curve）
剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重 积分曲线。
x
xx
M (x) 0 N(x)dx 0 0 q(x)dx
结论 剪力最大值约位于距首尾L/4处； 弯矩最大值约位于船中处，且向 首尾逐渐减小。
M
S
9.81
1 2
[(WH
m
Wm
x
Pi xi ) C LBP ]
ຫໍສະໝຸດ Baidu
影响因素：装载排水量、船舶类型、 LBP、 计算状态时的方形系数Cb。
船舶各剖面实际剪力和弯矩的计算公式 （1）计算各剖面的重力和重力矩 （2）计算各剖面的浮力和浮力矩 （3）计算各剖面的实际剪力 （4）计算各剖面的实际弯矩
中和轴
剖面中和轴是指船体梁在弯曲过程中各 个剖面转动的轴线,该轴通过该剖面的形 心并与剖面的基线平行.在中和轴上剖面 的材料无拉伸变形,也无压缩变形,材料处 于中性状态。对于空心变断面梁的船体， 中和轴位于船体剖面的中心。
中和轴
甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb
中和轴
wd
Ix Zd
wb
Ix Zb
1955 196 2151 1759
2619 262 2881 2357
2676 268 2944 2408
3636 364 4000 3272
2522 252 2774 2270
13408
2、静水弯矩及静水切力法 LBP90m的船舶，通常只校核计算船中 剖面上的静水弯矩。
MS
M
S
90m<LBP 150m的船舶，通常需要校核 船中剖面上的静水弯矩和波浪弯矩。
2、中垂（Sagging） 船体受负弯矩作用，中部的浮力小于 重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲 板受压，船底受拉，发生中部下垂的变形。
3、影响船舶拱垂变形的因素 船体有效构件的尺寸、材料及分布 载荷配置 船舶与波浪的相对位置关系
（1）船舶中拱，处于波浪中，波长约等 于船长，波峰位于船中，船体中拱加剧。
SFi Wi Bi BMi MGi Wi li M Bi
3、百分比校核法 目前的装载计算机对船舶总纵强度的校 核多采用主要剖面的实际剪力和弯矩与该 剖面的许用剪力和弯矩的比值是否超过 100％来确定纵强度是否满足要求。 一般分港内和海上两种状态校核。
M S 100%，N S 100%
（一）定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯
曲或变形的能力。 （二）船体纵向弯曲或变形的原因
船舶所受重力和浮力沿船长方向分布 不一致造成。
（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线
重量曲线（Weight curve）
浮力曲线（Buoyancy curve）
b(x)
负荷曲线（Load curve）
q(x) p(x) b(x)
Zd Zb wd wb
甲板剖面模数的腐蚀修正 （1） 近似公式计算法
wdn wd n
（2）经验法
根据有关实测资料，可以近似认为甲板剖 面模数每年平均扣除腐蚀量约为0.4～0.6％。
扣除原则：使用年限小于5年的船舶取下限， 使用年限10年以上的船舶取上限。
（3）腐蚀极限 船长大于或等于60m的远洋干散货船，
MS
M
S
Mw
M
w
LBP>150m的船舶，需要校核重要剖面的 剪力和弯矩。
Mi.s
M
i
.s
Mi.w
M
i
.w
Ni.s
N
i
.
s
Ni.w
N
i
.
w
船中剖面静水许用弯矩MS的计算
M S wd C 10 3 M w
M w 9.81FL2BP B (Cb 0.7) 10 2
影响MS因素：营运时间长短、LBP、B、夏 季满载时的方形系数Cb(不得小于0.6)、剖 面模数Wd 。 船中剖面实际静水弯矩MS´的计算
Pi
Vi .ch
Vi .ch
Q
Pi Pi Pi Pi (110%)
舱别 NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5 Total
货舱容积 3075 舱容比％ 14.58
4119 4210 5719 19.53 19.96 27.12
3967 18.81
21090 100
Pi 调整值
上下限 范围
船长大于或等于90m的远洋液体货船，在 船中40％L区间强力甲板的剖面模数应满 足：
无 限 航 区 （类 航 区 ） ：wdn 0.90wd 近 海 航 区 （类 航 区 ） ：wdn 0.84wd 沿 海 航 区 （ 类 航 区 ） ：wdn 0.80wd
（六）船舶总纵强度的校核方法
1、经验法（舱容比配货法）