2022年船舶强度与结构设计_授课教案_第一章船舶静置在波浪上的外力计算

1、学习必备欢迎下载第一章船舶静置在波浪上的外力运算§ 1-1概述一、 一、 运算模型（船体梁响应、工程梁响应、带支座的船体梁模型、不带支座的船体梁模型）满载重量压载船舶载荷中拱浮力坦谷波中垂中拱船体梁响应中垂船在静水中处于平稳位置时，必需满意两个条件：作用在船体上的浮力等于船的重量；重心和浮心在同一铅垂线上； （符号与坐标的挑选） ；二、 二、 求解思路wx （重量曲线）bx （浮力曲线）qx=wx-bx按梁的弯曲理论m z i式中 m运算断面上的弯矩； i船体断面相对水平中性轴的惯性矩； z运算应力点至中性轴的距离；§1-2 载荷与剪力、弯矩的基本关系一、平稳关系式m z

2、ilwwxdx0lxw xdxx0glwxdx0lbb x dx0lx b xdxx0blb x dx0lw xdx0lb xdx0lxwxdx0lxbxdx0qxw xb xn xlq xdx0m xlnxdxllqxdx 2000wx （重量曲线）bx （浮力曲线）二、外力求解通过截面法来求解船体梁上的内力；三、重量曲线的绘制（数字法）重心纵坐标如何求解合力矩定理1、平面汇交力系的合力对于平面的任一点之矩等于全部各分合力对于该点的代数和；2、平面任意力系的合力对作用而内任一点的矩等于力系中各力对同一点的代数和；（合力矩定理）§ 1-3 重量分布估算一、重量分类船体重量是由空载重量

3、和货物重量共同组成的，因此可用空载重量曲线和货物重量曲线组成各种给定装载状态下的船体重量曲线；二、重量曲线的绘制空载重量曲线如何绘制？货物重量曲线如何绘制？ 三、重量、重心的数值估算§ 1-4 浮力分布估算一、一、浮力成因二、二、邦戎曲线与浮力曲线三、三、纵倾调整d f首吃水：d lm2lxgxbx f rxgxbd a尾吃水：d m 2x f r留意到实船的 rkb，故在上式中近似取 r-kbr；确定首尾吃水之后，利用邦戎曲线求出对应于该吃水线时的浮力曲线； 于是可运算出排水体积v1 和浮心纵坐标 xb1 的第一次近似值；需判定：vvi v0.1%xgxbi l0.05%如满意上述

4、条件， 就纵倾调整完毕； 否就， 需进行下一次调整时船舶将上浮或下vvi沉 v, 直到调整满意条件为止；§ 1-5 载荷、剪力、弯矩曲线一、 一、载荷曲线qxw xb xlq x dx0lw x dx0lb xdxwb00lxqxdx0lxwxdx0lxb x dx0wxgb xb0wx （重量曲线）bx （浮力曲线）二、 二、剪力曲线n xlq xdx0三、弯矩曲线m xlnxdxllqxdx 2000由于船体两端是自由端，因此，首尾端点处的剪力和弯矩为零，亦即剪力和弯矩曲线在端点是封闭的；同时，由于载荷、剪力和弯矩之间有以下微分关系dnqx dxdmn x dx所以剪力曲线与纵轴

5、相交处弯矩为极值；端点处剪力为零，所以弯矩曲线与纵轴在该点相切； 这些性质均可作为检查运算结果的依据； 如不满意条件， 需进行修正；§1-6波浪附加弯矩运算一、运算模型由于船型多由船舶性能和使用要求打算，因此船舶的静波浪弯矩，其大小主要打算于波浪要素及波浪与船舶的相对位置；1、 1、 波浪要素选取波长、波形及波高；目前最为广泛应用的是坦谷波理论；依据这一理论，二维波的剖面是坦谷曲线外形； 坦谷波曲线外形的特点是： 波峰陡峭，波谷平整， 波浪与曲线上下的剖面积不相等，故称滑坦谷波；静水静波浪(1) 1波长的选取在船长范畴内将有几个波峰和波谷显现，同时，波高也较少，因此相对到的 浮力分布

6、并未产生明显的变化；反之如波长船长l，此时虽然波高很大，但由于船舶只位于部分波浪长度上， 在船长范畴内的波浪表面， 实际上和静水面相差不多，考试相对于静水面的浮力分布也无明显变化；所以， 这两种情形都不会引起过大的波浪弯矩； 运算分析说明， 当船体梁舶静置在波浪上时， 在波长将大于船长时才得到紧大的波浪弯矩；但此时的弯矩与波长等于船长时的弯矩相差不大，仅差 1%；所以，在实际运算时，取运算波长等于船长； （并且规定按波峰和波谷在船中两种典型状态运算） ；因此, 在船舶强度运算时，波长=船长；(2) 2船与波相对位置选取当船舶静置在波浪上的位置发生变化时， 船体剖面上的弯矩也将发生变化；当波峰或

7、波谷在船中时， 浮力相对于静水线的转变最为明显， 因此在船中剖面会产生最大的波浪弯矩，这是可以判定出来的；（ 3）运算波高的选取波长=船长静水静波浪按有关规定或强度标准选取；ddbwx/r邦戎曲线ddbsx/rbx/rx wbx wbx sb二、波浪附加剪力和弯矩1、平稳位置的确定（1） ）平稳位置调整缘由s 下：坦谷波波轴线以下的面积； s上：坦谷波波轴线以上的面积；因s下 > s上同时，船中比两头肥胖；因此，浮力比静水中小；中垂状态这种船舶为了得到新的平稳，将下沉 值；另外，首尾不对称，仍要发生纵倾变化；而当船中在波峰时，就船舶要上升一些；ccwacial aixiwbibi ciai（2） ）平稳位置调整步骤waiwi确定船舶在波浪上平稳位置的方法一般有逐步近似法和直接法；逐步近似 法小型船舶，内河舶；直接法麦卡尔法；该方法的假定邦戎曲线在水线邻近为直线；假下船舶静置在波浪上，尾垂线比静水时下沉0 （下沉为正），纵倾角变化（首下沉为正），就x0xciaiiaibiaiiciaibiai0xi 利用排水量和浮心位置与静水中相等的条件，就ll0axdxbi0ai dx 0xdxvl0a xxldxlbiai0dx 0x x dxvxb ll'