船体强度与结构设计复习材料

1、船体强度与构造设计复习资料绪论船体强度：是研究船体构造安全性的科学。构造设计的基本任务：选择适合的构造资料和构造型式，决定所有建立的尺寸和连结方式，在 保证拥有充分的强度和安全性等要求下，使构造拥有最正确的技术经济性能。全船设计过程：分为初步设计、详尽设计、生产设计三个阶段。构造设计应试虑的方面：安全性；运营适合性；船舶的整体配合性；持久性； 工艺性；经济性。极限状态：是指在一个或几个载荷的作用下，一个构造或一个构件已失掉了它应起的各样作 用中任何一种作用的状态。第一章惹起船体梁总纵曲折的外力计算船体梁：在船体总纵强度计算中，往常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。总纵曲折：船体梁在外力作用下

2、沿其纵向铅垂面内所发生的曲折。总纵强度：船体梁抵挡总纵曲折的能力。惹起船体梁总纵曲折的主要外力: 重力与浮力。船体梁所遇到的剪力和弯矩的计算步骤：计算重量散布曲线平 p(x)；计算静水浮力曲线 bs(x)；计算静水载荷曲线 qs(x)=p(x)-bs(x) ；计算静水剪力及弯矩：对积分、二重积分；计算静波涛剪力及弯矩：计算总纵剪力及弯矩：+。重量的分类：按改动状况来分：不变重量(空船重量)、改动重量(装载重量)；按散布状况来分：整体性重量(沿船体梁全场散布)、局部性重量(沿船长某一区段散布)静力等效原则：保持重量的大小不变；保持重心的纵向坐标不变；近似散布曲线的范围与该项重量的实质散布范围同样

3、或大概 同样。浮力曲线：船舶在某一装载状况下，描绘浮力沿船长散布状况的曲线。载荷曲线：在某一计算状态下，描绘惹起船体梁总纵曲折的载荷沿船长散布状况的曲线。载荷、剪力和弯矩之间的关系：零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对 应；载荷在船中前后大概相等，故剪力曲线大概是反对成的，零点凑近船中，在首尾端约船长 的1/4处拥有最大正、负值；两头的剪力为零，弯矩曲线在两头的斜率为零(与坐标轴相切)。计算状态：指在总纵强度计算中为确立最大弯矩所选用的船舶典型装载状态，一般包含满载、压载、空载等和按装载方案可能出现的最为不利以及其余正常运营时可能出现的更加 不利的装载状态。挠度及货物散布对静水

4、弯矩的影响：挠度：船体挠度对静水弯矩的影响是有益的；货物：自首至尾（或自尾至首）的连续装卸次序，将满、空舱分别且间隔安排。静波涛弯矩的影响因素：船型、波涛因素（波形、波长、波高）以及船舶与波涛的相对 地点。坦谷波的特色：波峰峻峭，波谷平展，波涛轴线上、下的剖面积不相等。轴线以下边积 比以上边积大（波谷面积大于波峰面积）。静波涛剪力和弯矩的传统标准计算方法（静置法）：将船舶静置于波涛上，即设想船舶以波速在波涛的流传方向上航行，船舶与波涛处于相对静止状态；以二维坦谷波作为标准波形，计算波长等于船长，计算波高按相关规范或强度标准选用；取波峰位于船中两种状态分别进行计算。确立船舶在波涛上均衡地点的方法

5、：逐渐近似法、直接发（麦卡尔法）。波涛浮力修正（史密斯修正）：计及波涛水质点运动所产生的惯性力的影响，即考虑波涛动水压力影响对浮力曲线所作的修正。总纵弯矩：船舶在同一计算状态下，静水弯矩和静波涛弯矩的代数和。第二章船体总纵强度计算船体剖面模数（W=I/Z）:表征船体构造抵挡曲折变形能力的一种几何特征，也是权衡船体总纵强度的一个重要标记。计算剖面（危险剖面）：可能出现最大曲折应力的剖面。纵向强力构件：纵向连续并能有效地传达总纵曲折应力的构件。中断构件：长度较短的纵向构件。其参加总纵曲折的有效性取决于其长度及与船体的连结 状况。船体总纵强度计算中一定考虑的两个主要问题：反应船体构造的工作特色（构造

6、的稳固性和构件的多重作用）。纵向强力构件分类：第一类构件：只蒙受总纵曲折;（不计甲板横荷重的上甲板）第二类构件：同时蒙受总纵曲折和板架曲折;（船底纵桁、内底板）第三类构件：同时蒙受总纵曲折、板架曲折、纵骨曲折/板的曲折；（纵骨架式中的船底纵骨、 横骨架式中的船底板）第四类构件：同时蒙受总纵曲折、板架曲折、纵骨曲折、板的曲折；（纵骨架式中的船底板）许用应力：在构造设计估计的各样工况下，船体构造构件所允许蒙受的最大应力值。（许用应力往常小于构件资料损坏时的极限应力值或构造发生危险状态时资料所对应的极限应 力值，以保证其强度有足够的贮备，许用应力值随船长而增添）安全系数（K）：考虑强度计算中的很多不

7、确立性，为保证设计构造必需的安全度而引入的 强度贮备。船体总纵曲折的总挠度：曲折挠度与剪切挠度之和，船体的总挠度与船长之比应小于1/4001/500。船体极限弯矩：在船体剖面内离中和轴最远点的刚性构件中惹起的应力达到构造资料折 服极限（受拉）或构件的临界应力（受压）的总纵曲折力矩。第三章船体构造局部强度计算局部强度：船体在外力作用下除发生总纵曲折变形外，各样局部构造，如船底、甲板、船 侧和舱壁板架以及横向肋骨框架也会因局部在和作用而发生变形、失稳或损坏。影响计算模型的主要因素：构造的重要性：对重要构造应采纳比较精准的计算模型；设计阶段：在初步设计阶段可用较粗拙的模型，在详尽设计阶段则需要较精准

8、的计算模型；计算问题的性质：关于构造静力剖析，一般可用较复杂的计算模型，关于构造动力和稳固性 剖析，因为问题比较复杂，可用简单的计算模型。三种支座状况：自由支持在刚性支座上；刚性固定；弹性支座和弹性固定。（简化成何种支座，视相邻构件与计算构件间的相对刚度及受力后变形特色而定）带板（附连翼板）：为估量骨架的承载能力，应八必定宽度的板计算在骨架剖面中，即作 为它的构成部分来计算骨架梁的剖面面积、惯性矩和剖面模数等几何因素。船底构造的强度计算步骤：船底外板的强度计算；船底纵骨曲折应力计算；船底板架计 算；第四章船体扭转强度计算甲板大张口船舶特色：舱口宽度已达到、甚至超出船宽的80%，舱口长度达到舱壁

9、间距的90%。作用在船体上的扭转外力:船舶斜浪航行时的扭矩;船舶倾斜时的扭矩;船舶摇晃时的 扭矩；扭转强度计算的标准状态 ：船体为直立状态；船的航向角与波涛前进方向的夹角取作a=45 ；取坦谷波，有效波长等于船长：入/cos45 =入根号二=1，同时，取波高 h为波长入的1/20 ；船与波涛的相对地点是把船中设在波峰上（中拱）或设在波谷上（中垂），而且往常不做史密斯修正。符拉索夫两个基本假定：薄壁梁中面无剪切变形；梁的横剖面外廓投影形状不变（刚周边假定）。等直薄壁梁扭转理论：张口剖面薄壁梁自由扭转；闭嘴剖面薄壁梁自由扭转。第五章型材剖面设计型材剖面设计应切合的要求 ：拥有足够的强度、刚度和稳固

10、性；应尽可能切合生产与工艺方面的要求，如简单制造简单、施工质量高；知足特别构造与运营使用的要求；剖面内资料散布合理，使所得构造重量最轻，这是船体构造工程师的重要目标之一。权衡型材剖面内资料散布合理程度的指标：剖面利用系数；比面积。船体骨架梁带板宽度的变化对梁材最小剖面模数的影响不大（f2变化对 W1的影响不大）。增添不对称剖面型材最小剖面模数最有效地方法是增添腹板的高度，或许腹板高度不变时，增添小翼板的剖面积（增添 f1或增添h，W1增添显然）。型材腹板的相当面积：相当于使最大剪应力沿腹板高度平均散布的剖面积。型材的局部稳固性：其翼板和腹板的稳固性。型材剖面设计要求：翼板最大曲折正应力。不超出

11、许用应力 。，即。=M/W1=。；腹板最大剪应力T不超出许用值T ，及T =NS/It= T ；保证腹板不丧失局部稳固性，即要求 h/t=t0 ；保证面板不可以丧失局部稳固性，即要求 b/t1=n0。第六章船体中剖面计算法设计船体构造的设计法设计：运用构造剖析方法的综合来确立船体横剖面的最优尺寸和所有构 件的尺寸，并保证构造在外载荷作用下拥有足够的强度、稳固性。基本要求：在计算设计时，假定船体总部署和线型已经确立。广义地说，中剖面构造计算设 计应包含综合决定纵、横构件部署及其尺寸。相当厚度：是船体板厚度与所有纵骨剖面积平铺在其宽度上的设想厚度相加所得。设计问题分步（分级优化）：计算知足总纵强度

12、要求的构造相当厚度，即解决 资料在整个横剖面上的最优配置；依据求得的相当厚度，按局部强度与稳固性等要求确立板格及纵骨的尺寸，即解决资料在板与 纵骨间的合理分派。插值法实质：用插值方法求船体剖面在甲板和船底应力都等于其许用应力时真切中和轴 的地点。设计要求：总强度要求；局部强度要求；稳固性要求：保证纵骨拥有足够的刚度和 稳固性，使它在板格失稳以前不发生失稳损坏，是构造设计首要的和最基本的原则。第七章船体构造规范法设计规范法设计的基本步骤 ：依据对母型船的研究和所设计船的特别要求，剖析所设计船的船体强度要求，选择适合的建筑 规范；依据型线图和总部署图，绘制中剖面图、基本构造图和肋骨型线图等草图，并进行构造构件的初步部署；按规范计算船体主要构件的尺寸，边计算、边画图、边完美初始的构造部署方案。建筑规范的采纳：在构造设计以前，第一要依据设计船的建筑资料、航行地区及种类等选择 适合规范。构造部署的一般原则和规定 ：构造的整体性原则；受力的平均性和有效传达原则；构造的连续性和减少应力集中原则；局部增强原则；一些基本规定。第八章上层建筑设计上层建筑：船体最上层连续甲板以上的舱室构造物。上层建筑的特色：以一舷伸至另一舷的或其侧壁板离舷侧外板向内部大于船宽的4% ；甲板室的侧壁则在主题舷侧外板向内相当的距离。端点效应：因为水平剪力对上层建筑的偏爱作用，将使上层建筑向与主体曲折