第七章船舶强度讲述案例.ppt

1、海上货物运输,航海学院,田佰军,货运教研室,第一篇 第七章 船舶强度（Strength of ship）,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(Longitudinal strength),（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（Weight curve）,负荷曲线（Load curve）,浮力曲

2、线（Buoyancy curve）,（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线,弯矩曲线（Bending moment curve） 剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重积分曲线。,剪力曲线（Shear curve） 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。 剪切应力最大值出现载相应板材与横剖面水平中心线的交点处。,（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

3、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。,中和轴 根据直梁弯曲理论，中和轴位于梁剖面的

4、面积 中心。对于空心变断面梁的船体，中和轴位于船 体剖面的中心。,（六）剖面模数wx,面积惯矩Ix,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0.40.6。 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,（3）腐蚀极限 船长大于或等于60m的远洋干散货船， 船长大于或等于90m的远洋液体货船，在 船中40L区间强力甲板的剖面模数应满 足：,1、经验法（舱容比配货法）,（六）船舶总纵强度的校核方法,2、静水弯矩及静水切力法 LBP90

5、m的船舶，通常只校核计算船中剖面上的静水弯矩。,90mLBP 150m的船舶，通常需要校核船中剖面上的静水弯矩和波浪弯矩。,LBP150m的船舶，需要校核重要剖面的剪力和弯矩。,船中剖面静水许用弯矩MS的计算,影响MS因素：营运时间长短、LBP、B、夏季满载时的方形系数Cb(不得小于0.6)、剖面模数Wd 。 船中剖面实际静水弯矩MS的计算 影响因素：装载排水量、船舶类型、 LBP、计算状态时的方形系数Cb。,船舶各剖面实际剪力和弯矩的计算公式 （1）计算各剖面的重力和重力矩 （2）计算各剖面的浮力和浮力矩 （3）计算各剖面的实际剪力 （4）计算各剖面的实际弯矩,3、百分比校核法 目前的装载计

6、算机对船舶总纵强度的校 核多采用主要剖面的实际剪力和弯矩与该 剖面的许用剪力和弯矩的比值是否超过100来确定纵强度是否满足要求。 一般分港内和海上两种状态校核。,4、强度曲线图法 （1）适用条件 船长小于90m或者装载均匀，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：载荷对船中力矩的绝对值之和。 横坐标：平均型吃水。,点划线 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：危险范围 点划线左上方：中拱范围 点划线右下方：中垂范围,5、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

7、 （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 船舶处于有利和正常拱垂范围，可以开航； 船舶处于极限拱垂范围，只能好天气开航； 船舶处于危险拱垂范围，不能开航。,6、百分制校核法 （1）将最大静水许用弯矩作为100； （2）将船舶各项重量以舱为单位除100， 然后分别乘预先确定的分数系数得 到分数值； （3）将各计算分数值相加得到分数值和； （4）若该分数值和不超过100，则说明船 舶 的总纵强度符合要求。,1、不同机舱位置的普通货船的弯矩特性曲线,中机船,中后机船,尾机船,d,弯矩,0,中拱,中垂,（七）船舶布置对纵向受力影响 及改善措施,2、拱垂大小比较 满载

8、状态下三种类型船舶所受的弯矩比较,空载状态下三种类型船舶所受的弯矩比较,中后机船空载状态与满载状态的弯矩比较,3、改善措施 （1）中机船满载状态 货物配置：按舱容比分配货物，在舱容允许的条件下，中区货舱应按装货重量的上限值装，首尾货舱按下限值装；中途港货物不应过分集中于中区货舱。 油水分配及使用：油水应自中区向首尾装载；使用时应自首尾向中区。 正确使用位于中区的深舱和冷藏舱：不应空舱。,（2）尾机船压载状态 压载安排：尽量使用接近中区的压载舱，可以使用但切忌单独使用首尾部压载舱。 油水分配及使用：同中机船。 正确使用位于中区的深舱：应作为压载舱使用。 （3）中后机船压载状态 同尾机船压载状态,

9、三、 局部强度（Local strength）,（一）定义 船舶结构抵抗船体发生变形或破坏的能力。 船舶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）局部强度的校核方法,甲板实际负荷量 甲板允许负荷量,（四）允许负荷量的表示方法 均布载荷：单位面积允许承受的最大重 量（kPa）。 集中载荷：某一较小特定面积上允许承 受的最大重量（kN）。 车辆载荷：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：载箱部位上作用在箱底座处 的集装箱总重量（kN）。,（五）允许负荷量的确定 1、查取局部强度计算书,

10、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,（2）集中载荷：（Concentrated load）,（六）实际负荷量的计算,（1）均布载荷（Even distributed load）,（3）集装箱载荷：（Container load）,（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； 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。,（七）最小衬垫面积Smin的确定,四、扭转强度（Torsional strength）,定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生扭转变形的能力。 产生原因 沿船长方向单位长度重力和浮力横向不共垂线造成的。 具有甲板大开口船舶应校核其总纵扭转强度。如集装箱船舶、木材船等。,人有了知识，就会具备各种分析能