第11章 船舶强度.ppt

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 Strengthofship 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 强度 总强度 局部强度 纵强度横强度扭转强度 二 总纵强度 Longitudinalstrength 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 重量曲线 Weightcurve 负荷曲线 Loadcurve 浮力曲线 Buoyancycurve 三 负荷曲线 剪力曲线和弯矩曲线 弯矩曲线 Bendingmomentcurve 剪力曲线的积分曲线 负荷曲线的双重 二次 积分曲线 剪力曲线 Shearcurve 负荷曲线的积分曲线 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 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 船体拱垂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 弯曲应力的最大值出现在龙骨板或上甲板 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 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 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 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Ix 计算剖面对中和的惯性矩z 所求应力点至水平中和轴的垂直距离 总纵弯曲应力为M 计算剖面的总纵弯矩Ix 计算剖面对中和轴的惯性矩 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 水平中和轴处 剪切应力最大 承担剪切强度的主要构件是舷侧外板和纵舱壁板 甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb 弯曲应力 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 甲板剖面模数的腐蚀修正 1 近似公式计算法 船中弯矩 3 船中静水弯矩估算法 实际静水弯矩 允许静水弯矩 1 经验法 舱容比配货法 调整值的两种取法 六 船舶总纵强度的校核方法 校核计算剖面的剪力和弯矩许用值按各个剖面上构件的实际尺度 及其布局和使用的材料 由船舶设计部门确定 2 静水弯矩及静水切力法 3 强度曲线图法 1 适用条件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 不包括空船重量 对船中力矩的绝对值之和 横坐标 平均型吃水 点划线 静水中无总纵弯曲变形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 不允许范围点划线左上方 中拱范围点划线右下方 中垂范围 4 船舶吃水校核法 1 利用吃水判定船舶的拱垂dM dM 中垂变形dM dM 中拱变形dM dM 无拱垂变形 2 利用吃水判定拱垂的变形大小 3 利用拱垂差的大小校核总纵强度 注意船舶处于正常拱垂范围 可以开航 船舶处于极限拱垂范围 只允许在预计航线天气较好时开航 船舶处于危险拱垂范围 不能开航 但允许船舶在港内装卸货物过程中短时间存在 船舶总体布置对总纵弯曲变形的影响 改善货物和油水等载荷重量的纵向分布 从而将拱垂变形降低到最小程度 中机船满载时 较大的中拱变形 压载时 轻微的中垂或中拱变形 尾机船满载时 大型船呈中垂变形 普通船中垂或中拱变形 压载时 最严重的中拱变形 空船压载航行尽量使用漂心以前靠近中部的压载水舱 船舶总体布置对总纵弯曲变形的影响 中后机船满载时 较小的中拱或中垂变形状态 压载时 出现较大的弯矩 一般处于中拱变形状态 其程度较满载状态时大 三 局部强度 Localstrength 一 定义船舶结构抵抗船体局部发生变形或破坏的能力 船舶局部结构抵抗内外力作用的能力 二 主要计算 校核 部位舱口盖 上甲板 中间甲板 底舱底板 平台 三 允许负荷量的表示方法均布载荷Pd 单位面积允许承受的最大重量 kPa 集中载荷P 某一较小特定面积上允许承受的最大重量 kN 车辆载荷Pv 载车部位允许承受的以特定车轮数目为前提的车辆及所载货物的总重量 kN 堆积负荷Pc 载箱部位上作用在箱底座处的集装箱总重量 kN 四 局部强度的校核方法 甲板实际负荷量 甲板允许负荷量 五 允许负荷量的确定1 查取局部强度计算书 集中载荷和集装箱载荷的允许负荷量同理可查得 中间甲板和内底板 2 经验公式计算法 均布载荷Pd 上甲板 一舱舱口盖 二舱舱口盖 舱口间甲板 舱口外甲板 2 集中载荷 Concentratedload 六 实际负荷量的计算 1 均布载荷 Evendistributedload 3 集装箱载荷 Containerload 八 保证局部强度不受损伤的措施按船舶腐蚀程度确定允许负荷量 舱内货物重量分布应均匀 装载重大件货物时应加衬垫 使横跨相应骨材 若配于二层舱或上甲板 安排在甲板下有支柱的位置 必要时临时补加支撑 自动舱盖上不能装货或只能装轻货 固体散货应合理平舱 装载重货时应限制其落底速度 局部区域承载过重时 校核局部