船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)第一章

船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一章船舶靜置在波浪上的外力計(jì)算

本節(jié)內(nèi)容概述1靜水彎矩計(jì)算2波浪附加彎矩計(jì)算3剪力和彎矩計(jì)算實(shí)例4CompanyLogo概述船舶在波浪上的變形特征于受力

靜置：1）船舶與波浪相對(duì)速度為零；2）船體重力和浮力處于平衡狀態(tài)。

1、船舶在波浪上的受力與變形特征

2、計(jì)算工況：滿載出港、滿載到港、壓載出港、壓載到港（10%消耗品）

3、船體產(chǎn)生彎矩和剪力的原因

4、船體斷面彎矩的組成：靜水彎矩+波浪附加彎矩CompanyLogo中垂變形(sagging)中拱變形(hogging)

船體受負(fù)彎矩作用，中部的浮力小于重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲板受壓，船底受拉，發(fā)生中部下垂的變形。

船體受正彎矩作用，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，船底受壓，發(fā)生中部上拱的變形。CompanyLogodM¤>dM：中垂變形dM¤<dM：中拱變形dM¤

＝dM：無(wú)拱垂變形首尾平均吃水：拱垂判定：拱垂值：利用吃水判定船舶的拱垂CompanyLogo概述計(jì)算原理總縱彎曲應(yīng)力計(jì)算的基本原理:根據(jù)材料力學(xué)中的柏努利梁理論,計(jì)算船體梁的總縱彎曲應(yīng)力。根據(jù)材料力學(xué)的理論，受彎曲梁中應(yīng)力按下式計(jì)算：

式中：M計(jì)算剖面的總縱彎矩

I剖面慣性矩

Z距離中和軸的距離CompanyLogo概述本書(shū)介紹的船體強(qiáng)度計(jì)算方法是標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法，也是一種比較強(qiáng)度計(jì)算方法。為什么說(shuō)是比較強(qiáng)度，不是真實(shí)強(qiáng)度？

比較強(qiáng)度與概率方法的比較。CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算計(jì)算原理總縱彎曲應(yīng)力計(jì)算的基本原理:根據(jù)材料力學(xué)中的柏努利梁理論,計(jì)算船體梁的總縱彎曲應(yīng)力。根據(jù)材料力學(xué)的理論，受彎曲梁中應(yīng)力按下式計(jì)算：

式中：M計(jì)算剖面的總縱彎矩

I剖面慣性矩

Z距離中和軸的距離CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算計(jì)算原理靜水彎矩：顧名思義，船舶靜置在靜水中產(chǎn)生的彎矩。

船舶正浮條件：1）重力浮力相等；2）重心浮心在同一鉛垂線上。

所以，彎矩計(jì)算可以進(jìn)一步分為兩部分：重力引起和浮力引起的。

CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算計(jì)算原理基本計(jì)算公式

CompanyLogo

3、負(fù)荷曲線（Loadcurve）

5、彎矩曲線（Bendingmomentcurve）4、剪力曲線（Shearcurve）1、重量曲線（Weightcurve）

2、浮力曲線（Buoyancycurve）示例實(shí)例CompanyLogo結(jié)論CompanyLogo5t5tdXXOBACDOBACDOBACD0.5t/m1t/m1.5t/m2.5t-2.5t12.5t.m-0.5t/m0.5t/m結(jié)論CompanyLogo剪力最大值Nmax：彎矩最大值Mmax

：XOBACD2.5t-2.5t12.5t.m0.5t/m

位于距首尾L/4剖面的中和軸處；

位于船中剖面的上甲板處。

位于距首尾L/4的剖面處；

位于船中剖面處。剪應(yīng)力最大值τmax：彎曲應(yīng)力最大值σmax

： CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算重量分布

重量分布曲線：表示船長(zhǎng)方向單位長(zhǎng)度上重量大小的曲線。 重量曲線的物理意義：面積等于全船重量，形心為船舶重心。 1、船舶重量的分類(lèi)

2、重量的分配原則 重量不變，重心不變，范圍不變，站距均布CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算主體鋼料及舾裝分配（全船性重量分配）

1）梯形分布方法單位長(zhǎng)度重量，均布為W/L，平行舯體部分構(gòu)件強(qiáng)大，重量集度大，因此，重量分布沿船長(zhǎng)方向應(yīng)該為中間集度大，向首尾逐漸減小。圖1、重量沿船長(zhǎng)方向的分布

CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算系數(shù)a，b，c的確定

方程的建立原則：面積=重量面積形心=重心

提供兩個(gè)方程，根據(jù)船舶的外形，豐滿程度，補(bǔ)充第三

個(gè)條件確定系數(shù)b，則可確定系數(shù)a和c。重量等于面積

和形心等于重心得

CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算

對(duì)于瘦形船舶，b=1.195,對(duì)于豐滿的船舶，b=1.174。得到如下確定a和c的公式

對(duì)肥型船舶，b=1.174，則CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算局部性重量分配

1）分布在兩個(gè)站距內(nèi)的重量

CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算2）分布在三個(gè)站距內(nèi)的重量

課后大家推導(dǎo)一下。CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算分布在站外的重量處理各站間重量疊加，得到各個(gè)站間的重量，如下圖所示：CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算浮力曲線

縱傾調(diào)整方法：解析法和逐步近似法。調(diào)整船舶在靜水中的縱傾時(shí)，用逐步近似法比較方便。

進(jìn)行縱傾調(diào)整時(shí)，應(yīng)具有邦戎曲線、靜水力曲線以及船舶重量重心等資料。

假定:1)縱傾調(diào)整過(guò)程中,水線面面積A不變；2）漂心位置不變；3）不計(jì)船體變形的影響。CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算CompanyLogo如果上式不滿足，說(shuō)明船舶處于不平衡狀態(tài)，需要調(diào)整首尾的吃水，調(diào)整船舶浮心的縱向位置。由型排水體積，查處dm計(jì)算排水體積、縱向坐標(biāo),漂心,、水線面面積A、縱穩(wěn)心M半徑、浮心高度和浮心縱向位置。檢查浮心的縱向位置和重心的縱向位置，精度靜水彎矩計(jì)算CompanyLogo第一次調(diào)整首尾吃水使浮心向船首移動(dòng)，增大首吃水和減小尾吃水。圖第一次縱傾調(diào)整CompanyLogo假定縱傾角為，則首尾吃水為

使船首傾力矩為使船尾傾力矩為于是得船舶縱搖平衡時(shí)為小量。CompanyLogo由da和df在邦戎曲線上作出水線，邦戎曲線CompanyLogo當(dāng)上述條件不滿足時(shí)，說(shuō)明船舶仍未達(dá)到受力和力矩的平衡，繼續(xù)改變首尾吃水，進(jìn)行調(diào)整。第2次調(diào)整首尾吃水比較排水體積和，比較浮心縱向位置和重心的縱向位置CompanyLogo如果V0大于V1，則船舶增加吃水，加大排水量；如果如果V0小于V1，則船舶減小吃水，減小排水量。按照上述步驟進(jìn)行，直至滿足精度要求，表示船舶已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。CompanyLogo靜水彎矩計(jì)算載荷曲線計(jì)算公式

剪力和彎矩曲線的特征

1）首尾端剪力和彎矩為零；

2）彎矩曲線上任意點(diǎn)的斜率，等于該剖面的剪力，因此彎矩最大剖面，剪力為零；

3）在1/4船長(zhǎng)剖面，彎矩曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，該剖面剪力出現(xiàn)極大值。CompanyLogo波浪附加彎矩計(jì)算關(guān)鍵：確定船舶在波浪中浮力的改變量波浪附加彎矩的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法1、船舶與波浪的相對(duì)位置 兩種遭遇狀態(tài)：波峰在船中；波谷在船中。2、波浪參數(shù)的確定（1）波形：二維坦谷波（trochodalwave）。

CompanyLogo波浪附加彎矩計(jì)算特點(diǎn)：波峰較陡，波谷平坦，關(guān)于波軸線上下不對(duì)稱(chēng)。（2）波長(zhǎng)當(dāng)船舶長(zhǎng)度與波長(zhǎng)的為何比例時(shí)，船舶受力較大？這是確定波長(zhǎng)的原則。

圖船舶遭遇不同波長(zhǎng)的波浪CompanyLogo波浪附加彎矩計(jì)算引起較大載荷的波浪：1.1倍船長(zhǎng)。計(jì)算中，取波長(zhǎng)等于船長(zhǎng)，即

波浪附加彎矩的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法：（1）船舶靜置于波浪上，船舶航向與波浪傳播方向相同；（2）取二維坦谷波為波浪模型，取波長(zhǎng)等于船長(zhǎng)；（3）船中分別位于波峰和波谷。 CompanyLogo波浪附加彎矩計(jì)算坦谷波形的繪制方法

在邦戎曲線上作出坦谷波形，得到各站吃水，便可以確定各個(gè)站的橫剖面浸水面積。取圓盤(pán)的半徑為R，距離圓心的點(diǎn)P0，并且有

圓盤(pán)滾動(dòng)一周，P0點(diǎn)的軌跡，即為坦谷波形。坦谷波形的方程為：圖中，圓心水平移動(dòng)距離為。CompanyLogo波浪附加彎矩計(jì)算

圖坦谷波形的形成CompanyLogo波浪附加彎矩計(jì)算波浪中附加剪力和彎矩的計(jì)算公式為波浪中平衡時(shí)的浮力曲線。CompanyLogo波浪附加彎矩計(jì)算 需要確定的一點(diǎn)是：船在波浪中平衡的位置。靜水狀態(tài)下可以確定水線的位置，波浪狀態(tài)下水線是一條曲線，船體各部分吃水不同，且船尾、船首和船中形狀不同，因此，有波浪狀態(tài)下船需要調(diào)整才能平衡。

麥卡爾方法：船側(cè)自空載水線至滿載水線間可以