船舶总纵强度计算中剪力弯矩的几个概念

说明：这篇帖子是作为解答一位船友的疑惑而撰写的，希望看到这篇帖子的朋友，能了解一些东西，能学到一些东西，也欢迎大家交流。

这篇帖子，是对原来的文章的补充和进一步说明，涉及的方面有：

①，概念：包络值、许用值、能力值；

②，船舶总纵强度计算设计的流程。

①，概念

先来说说概念吧。

对于包络值、许用值、能力值几个概念，结合我的理解做以下解释：

<一>总纵强度校核都是针对于静水工况而言的，计算和比较的是静水条件下的船体梁强度。

<二>总体的要求是：

在任何剖面: 任意装载工况下的剪力弯矩值<= 包络线确定的剪力弯矩值<= 设计值确定的剪力弯矩值<= 能力值确定的剪力弯矩值

<三>总纵强度计算的目的，有两个：

1，设计船体剖面：

即，结合装载工况，船体重量分布，计算出船体在静水中的浮态，然后积分船体梁受到的载荷，得到各个剖面沿着船长分布的剪力弯矩。

所有的载荷工况下的剪力弯矩就能确定剪力弯矩的包络线。这个就是所述包络值的概念，在船舶设计的前期进行；

由于包络线是前期初步计算的结果，在实际的建造过程中，船体的重量分布可能会出现偏差，这就引出了剪力弯矩的设计值，即CCS软件中的剪力弯矩的许用值，这个值就是设计者用于设计各个船体剖面结构的剪力和弯矩的大小，基于包络线考虑了一定的设计裕度。

得到剪力弯矩的设计值之后，叠加上相关船舶规范上规定的波浪附加弯矩和剪力【当然，波浪附加弯矩和剪力也可以通过计算确定】设计者就能设计船体剖面了。即，要求设计的剖面所能承受的剪力弯矩不能小于（剪力弯矩的设计值加上波浪附加剪力弯矩）。

流程图为：

船体重量分布+ 载荷工况+ 船体线型------------> 剪力弯矩包络线------ [设计裕度] ------> 剪力弯矩设计值剪力弯矩设计值------ [叠加波浪附加弯矩和剪力] ------> 进行船体剖面的设计

2，校核船体剖面强度：

校核船体剖面强度是船体剖面设计好之后的工作，

在剖面设计过程中，考虑到船舶相关规范和载荷对船体结构的要求，设计的船体梁剖面所能承载的剪力和弯矩往往大于（设计值加附加值）的要求，

计算各个船体梁剖面的剖面特性，能够得到该剖面处的剪力弯矩承载能力，但是这个剪力弯矩不是CCS软件中所谓的能力值，(⊙o⊙)…

因为前面已经说过了（<一>总纵强度校核都是针对于静水工况而言的……），船体梁剪力弯矩的能力值大小等于实际船体剖面处的剪力弯矩承载能力减去相关船舶规范规定的波浪附加弯矩和剪力【当然，波浪附加弯矩和剪力也可以通过计算确定】。

校核的标准是：剪力弯矩的能力值>= 剪力弯矩设计值。

流程图为：

设计的（实际的）船体剖面特性------------> 计算出剖面的剪力弯矩承载能力------ [减去波浪附加弯矩和剪力] ------> 船体剪力弯矩的能力值

校核船体梁强度：即确定，剪力弯矩的能力值>= 剪力弯矩设计值

<四>计算点：应该是总纵强度校核的剖面纵向所在位置。

<五>需要提醒一下，按照CSR的要求，船体剖面特性的计算中，板材的厚度是要减去板材0.5倍的腐蚀裕量的。

<六>个人觉得，CCS海船规范对这些概念讲的比较清楚，CSR规范中的描述比较混乱。理解相关的概念建议读一下CCS 的海船规范。

②，船舶总纵强度计算设计的流程

船舶总纵强度计算流程，在相关船舶教材中，也没有怎么详细介绍，很多教材一上来就是告诉我们怎么计算船体剖面几何特性以及如何计算船体的总纵强度。大家对计算总纵强度设计船舶剖面的过程也没有什么认识。现在，我从设计的角度来说说总纵强度设计船舶剖面的流程。

一条船舶的设计，

首先，应该进行的是总体设计：按照船舶设计规格书或者任务书，确定船舶的主尺度，外壳型线，舱室布置，然后确定船舶的装载工况；

第二，基于装载货物的特点，确定横向构件和纵向构件的位置和布置情况，并且按照相关船舶规范的要求初步确定板材和骨材的尺寸规格；

第三，确定总纵强度校核的剖面，计算这些剖面的几何特性，计算出校核剖面剪力弯矩的能力值；

第四，基于第一步的装载工况计算出校核剖面剪力弯矩的设计值；

第五，比较第三步计算所得的能力值与第四步计算所得的设计值，如果能力值小于设计值，那么需要提高第二步中的板材和骨材的尺寸规格，直到能力值不小于设计值。

→→→→上述过程的流程图为：↑↓增加板材和骨材规格

总体设计-----> 确定主尺度，外壳型线，舱室布置，确定装载的装载工况：↑↓

流程分支A)↑初步定板材和骨材的尺寸，算能力值；

流程分支B)↑基于装载工况确定剪力弯矩设计值;↓

↑若：能力值小于设计值←←←↓

剪力弯矩的设计值大小与船体的重量和分布有关，板材和骨材的规格不同，会导致船体重量分布的变化，因此，上面的剖面设计的过程是一个迭代循环往复的过程(有点挠口，总之是有点绕的意思……)。