货运05航海第5章强度.ppt

海上货物运输 第五章 保证满足船舶的强度条件,第五章、保证满足船舶的强度条件,船体强度：Strength of ship。 船体结构在规定外力作用下具有抵抗发生极度变形和损坏的能力。 船体强度的分类： 总强度：纵向强度、扭转强度、横向强度 局部强度,5-1 保证满足船舶的纵向强度条件,一、船体纵向强度条件概述 纵向强度(Longitudinal strength of ship) 船体结构所具有的抵御因重力和浮力沿纵向分布不一致而造成的极度变形或损坏的能力。,一、船体纵向强度条件概述,1船体受力及其分布：如图,1船体受力及其分布,1）重力沿纵向的分布： 重力分布密度函数p（x），重力分布密度曲线 2）浮力沿纵向的分布： 浮力分布密度函数b（x），浮力分布密度曲线 3）垂向合外力沿纵向的分布： 负荷：单位船长上浮力和重力的差值。 f（x）= p ( x ) b ( x ) 重力大于浮力，f（x）为（+）； 浮力大于重力，f（x）为（-）。,一、船体纵向强度条件概述,2横剖面上的切力和弯矩 1）切力及其分布曲线：如图,2横剖面上的切力和弯矩,切力：Shear force 。 通过船体剖面上的连接构件传递的内力。,2横剖面上的切力和弯矩,切力分布函数F（x），切力分布曲线 重力大于浮力，F（x）为（+）； 浮力大于重力，F（x）为（-）。 切力绝对值的最大值一般出现在距船舶首尾 船长处。,2横剖面上的切力和弯矩,弯矩：Bending moment。 通过船体剖面上的连接构件之间传递的力矩， 重力力矩大于浮力力矩时：M（x）为（+）； 反之M（x）为（-）。 弯矩绝对值的最大值一般出现在船中处。,2）弯矩及其分布曲线：如图所示,一、船体纵向强度条件概述,3波浪切力与波浪弯矩 波浪切力（Fw）： 船舶在波浪中剖面所受的切力与同样装载状态下在静水中的切力的差值。 波浪弯矩（Mw）：船舶在波浪中剖面所受的弯矩与同样装载状态下在静水中的弯矩的差值。 Fw 及Mw的计算方法见有关规范。,一、船体纵向强度条件概述,4剪切变形与弯曲变形：1）剪切变形： 船体受到切力作用使其构件产生垂向位移的变形。 剪切应力：船体构件单位横剖面面积上所受到的切力。 某一横剖面上剪切应力的最大值出现在中和平面处。,4剪切变形与弯曲变形,2）弯曲变形： 船体受到弯矩作用使其纵向构件产生的弯曲变形。 弯曲应力：船体构件单位横剖面面积上所受到的弯矩。 某一横剖面上弯曲应力的最大值出现在龙骨板或上甲板。,剪切变形与弯曲变形,4剪切变形与弯曲变形,3) 拱垂变形：船体发生的总纵弯曲变形。 中拱变形：Hogging 当船舶首尾部重力大于浮力而中部浮力大于重力时的船体弯曲变形。 此时甲板受拉，船底受压。 当波峰在船中时，中拱变形最大。,4剪切变形与弯曲变形,中垂变形：Sagging 当船舶中部重力大于浮力而首尾部浮力大于重力时的船体弯曲变形。 此时甲板受压，船底受拉。 当波谷在船中时，中垂变形最大。,中拱与中垂,一、船体纵向强度条件概述,5改善船体强度的策略 1）船舶设计建造方面：合理选择结构材料、尺寸和布局。 2）货物积载方面：保证货物及其它载重 沿纵向分布的合理性。,第一节、保证满足船舶的纵向强度条件,二、船体纵向强度条件的校核方法： 1许用切力和许用弯矩： 船体的总纵强度在我国按照2006年钢质海船入级与建造规范的规定进行校核。,二、船体纵向强度条件的校核方法,许用切力： 在静水中Qa=f ( LBP , B , C b等 ) 许用弯矩： 在静水中Ma=f ( LBP , B , C b等 ) 许用切力和许用弯矩表:船舶资料,剖面模数与许用应力,= M / W (kN/m2) 剖面模数 W = I / z (m3),剖面模数的概念,面积不同 W小 W大 面积相等 W小 W大,校核截面,二、船体纵向强度条件的校核方法,2计算并校核各横剖面的静水切力和静水弯矩： 静水切力的校核步骤 1）计算Qa 2）计算船舶的实际静水切力Qs, 3) 比较：应满足Qs Qa,二、船体纵向强度条件的校核方法,静水弯矩的校核步骤 1）计算Ma 2）计算船舶的实际静水弯矩 Ms=f ( LBP , , C b等 ) 3) 比较：应满足Ms Ma,百分比校核方法,静水切力： RSFi = 实际切力 许用切力 静水弯矩： RBMi = 实际弯矩 许用弯矩 RSFi ，RBMi = 100%,二、船体纵向强度条件的校核方法,3强度曲线图和载荷对船中弯矩许用范围图表 1）强度曲线图简介： 使用条件：执行1989年钢质海船入级与建造规范的一般干货船； L90 m 或者均匀装载，可不校核静水切力。,强度曲线图 纵坐标PiXi为总载重量的各个组成部分对船中所取的力矩的绝对值之和。 横坐标为平均型吃水。,二、船体纵向强度条件的校核方法,4用经验方法控制船体的总纵变形： 方法： 按照各货舱容积的大小成正比地分配各货舱的货物的重量。 各货舱装货重量的计算公式： （t） 调整值约为10Pi %,4用经验方法控制船体的总纵变形,在安排货物重量沿船舶纵向分布时，还应考虑的因素： （1）货物装卸过程中 （2）中途港装卸货物后 （3）油水分布及使用,二、船体纵向强度条件的校核方法,5船舶总纵弯曲变形的判断 1）根据实船吃水判断 拱垂值：=|d- dm| (m),5船舶总纵弯曲变形的判断,2）根据开档差判断 开档差 = 开档值 / 汽缸冲程,第五章、保证满足船舶的强度条件,5-2保证满足船舶的局部强度条件 一、船舶局部强度条件的概念 局部强度(local strength)： 船体结构具有抵抗在局部外力作用下产生的局部极度变形或损坏的能力。 重点考虑的船体局部位置：甲板、平台、舱底、舱口、首尾等。 船舶必须满足局部强度条件。,第二节、保证满足船舶的局部强度条件,二、局部强度的表示方法： 船体局部的允许负荷量可在船舶有关资料中查取。 1均布载荷：kPa 2集中载荷：kN 3车辆甲板负荷： 4堆积负荷：集装箱,堆积负荷,第二节、保证满足船舶的局部强度条件,三、用经验方法确定各载货部位的允许负荷： 1上甲板： 允许负荷： (kPa) Hc甲板堆高，重结构取1.5m, 轻结构取1.2m。 或Pd = 14.7 2 kPa,三、用经验方法确定各载货部位的允许负荷,2中间甲板和底舱： 允许负荷： (kPa) H d 舱高。 无设计值时，取rc=0.72 t/m3, 重结构取rc=1.2 t/m3。,5-2 保证满足船舶的局部强度条件,五、船舶局部强度条件的校核： 1普通货船局部强度条件的校核步骤： 1）计算实际值： Pd 2）计算允许值： Pd 3 ) 比较：Pd Pd 4）不满足要求时的措施：减小Pd 或增加A。,