unit 4.剖面特性船體應(yīng)力及強(qiáng)度

2023/2/7TCMT-ME-Wayne1Unit4.船體剖面特性、

船體應(yīng)力與強(qiáng)度

2023/2/7TCMT-ME-Wayne2Unit4.1船體剖面特性

2023/2/7TCMT-ME-Wayne3Unit4.1船體剖面特性

1.船舷內(nèi)傾(Tumblehome)船舷在水線(xiàn)以上向內(nèi)傾斜目的在於避面船體碰傷。一般船舶的船舷內(nèi)傾多在船舯處。2023/2/7TCMT-ME-Wayne4答案：A船舷內(nèi)傾的目的為何？(99-3-33-2-5)(A)避免船體碰傷(B)增加水密效果(C)排開(kāi)浪濤(D)增加穩(wěn)度考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne5答案：A船舶設(shè)計(jì)船舷內(nèi)傾的主要目的為下列何項(xiàng)？(104-2-3-2-5)(A)避免船體碰傷(B)增加水密效果(C)排開(kāi)浪濤(D)增加穩(wěn)度交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne6Unit4.1船體剖面特性2.舷緣外傾(Flare)船舷在水線(xiàn)以上向外傾斜。目的在於排開(kāi)浪濤，避免或減少海浪捲上甲板。船舷外傾多在船艏部份。2023/2/7TCMT-ME-Wayne7練習(xí)題試述何謂舷緣外傾(Flare)？此設(shè)計(jì)的目的為何？此種特性大多出現(xiàn)於船體的何處？

答案：(1)船舷在水線(xiàn)以上向外傾斜。(2)目的在於排開(kāi)浪濤，避免或減少海浪捲上甲板。(3)船舷外傾多在船艏部份。

2023/2/7TCMT-ME-Wayne8答案：C船舷外傾的目的為何？(100-2-34-2-5)(A)避免船體碰傷(B)增加水密效果(C)排開(kāi)浪濤(D)增加穩(wěn)度考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne9Unit4.1船體剖面特性3.舷弧高(Sheer)船舷甲板線(xiàn)上任一點(diǎn)與船舯水平線(xiàn)間之垂直高度。目的在於增加艏艉的預(yù)備浮力，並增強(qiáng)艏艉部防擋浪花的能力。2023/2/7TCMT-ME-Wayne10練習(xí)題試述何謂舷弧高(Sheer)？此設(shè)計(jì)的目的為何？此種特性大多出現(xiàn)於船體的何處？

答案：(1)船舷甲板線(xiàn)上任一點(diǎn)與船舯水平線(xiàn)間之垂直高度。(2)目的在於增加艏艉的預(yù)備浮力，並增強(qiáng)艏艉部防擋浪花的能力。

(3)多在艏艉部份。

2023/2/7TCMT-ME-Wayne11答案：C船舷甲板線(xiàn)上，任一點(diǎn)與船舯水平線(xiàn)間的垂直高度，稱(chēng)為：(97-3-26-2-5)(99-4-23-2-5)(A)拱高(B)橫斜高(C)舷弧高(D)模深考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne12答案：C船舷甲板線(xiàn)上，任一點(diǎn)與舯水平線(xiàn)間的垂直高度，稱(chēng)為下列何者？(102-4-7-2-5)(A)拱高(B)橫斜高(C)舷弧高(D)型深交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne13Unit4.1船體剖面特性4.拱高(Camber)橫剖面甲板線(xiàn)上任一點(diǎn)與甲板線(xiàn)端緣所連水平線(xiàn)間的垂直高度。目的在於便於甲板積水流向兩舷的排水孔，亦可以增加主甲板的縱向抗拉強(qiáng)度。2023/2/7TCMT-ME-Wayne14練習(xí)題試述何謂拱高(Camber)？此設(shè)計(jì)的目的為何？

答案：(1)橫剖面甲板線(xiàn)上任一點(diǎn)與甲板線(xiàn)端緣所連水平線(xiàn)間的垂直高度。(2)目的在於便於甲板積水流向兩舷的排水孔，亦可以增加主甲板的縱向抗拉強(qiáng)度。

2023/2/7TCMT-ME-Wayne15Unit4.1船體剖面特性5.橫斜高(Deadrise)舯剖面自船底龍骨板處所做的切線(xiàn)，與船舷的垂直相交點(diǎn)，至船底?；€(xiàn)之間的垂直高度。橫斜高對(duì)阻力影響不大，但提高船體的浮心及重心，故對(duì)穩(wěn)度有影響。2023/2/7TCMT-ME-Wayne16Unit4.1船體剖面特性船底板至船舷列轉(zhuǎn)彎處之圓弧半徑。目的為減少轉(zhuǎn)彎處的應(yīng)力集中，亦可減少船體阻力，另於狹窄航道航行時(shí)可以避免碰傷。6.泌彎半徑(RadiusofBilge)2023/2/7TCMT-ME-Wayne17Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度

船舶浮於靜止水域時(shí)，靜態(tài)負(fù)荷主要是由浮力及重力所組成。浮力是由分佈於船殼浸水表面的靜水壓力的合力，靜水壓力方向?yàn)榇怪膘洞瑲そ砻媲蚁蛏?。重力為澈體力(bodyforce)分佈於全船，其方向永遠(yuǎn)垂直向下。(一)船體負(fù)荷型態(tài)2023/2/7TCMT-ME-Wayne18答案：C為使船舶具有適航性，船體結(jié)構(gòu)必須在規(guī)定的外力作用下，仍具有抵抗極度變形、不致?lián)p壞的能力，此種能力稱(chēng)為下列何者？(103-3-2-2-5)

(A)船體勁度(B)船體撓度(C)船體強(qiáng)度(D)船體硬度交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne19答案：C作用於船體的靜水壓力之方向?yàn)楹危?101-2-3-1-5)

(A)永遠(yuǎn)垂直向下(B)永遠(yuǎn)垂直向上(C)垂直於船殼浸水表面(D)垂直於船體兩側(cè)交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne20Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度靜態(tài)負(fù)荷隨船舶總重而改變，例如裝卸貨物、燃油消耗、船體本身改變等。該負(fù)荷包括：(1).船體本身及其裝載的貨物重量。(2).船殼溫度分佈造成的熱負(fù)荷(thermalload)。(3).進(jìn)塢造成的集中負(fù)荷(concentratedload)。(4).船舶靜止或航行造成的靜態(tài)浮力(static

buoyancy)。1.靜態(tài)負(fù)荷(staticload)

2023/2/7TCMT-ME-Wayne21答案：A船舶處?kù)鹅o止水域時(shí)，船體的靜態(tài)負(fù)荷主要由那兩者組成？(99-1-28-1-5)(A)浮力、重力(B)重力、扭力(C)扭力、流體動(dòng)力(D)重力、流體動(dòng)力考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne22答案：C船舶進(jìn)塢時(shí)，因船體本身重量造成的負(fù)荷屬於何種負(fù)荷？(97-3-29-1-5)(A)高頻動(dòng)態(tài)(B)低頻動(dòng)態(tài)(C)靜態(tài)(D)衝擊考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne23Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度此種負(fù)荷是由低頻振動(dòng)造成的船殼壓力變化且隨時(shí)間變化，範(fàn)圍在數(shù)秒至數(shù)分之間，其頻率遠(yuǎn)低於船殼振動(dòng)響應(yīng)頻率，不會(huì)引起船舶結(jié)構(gòu)較大的應(yīng)力，其可以區(qū)分成下列數(shù)種類(lèi)型：(1).船舶於波浪中運(yùn)動(dòng)，因波激振動(dòng)(wave-inducedvibration)造成的船殼壓力變化。(2).船舶航行時(shí)，振動(dòng)造成的船殼壓力變化。(3).因船舶及其載貨的加速度，造成的慣性反作用力(inertialreaction)。

2.低頻動(dòng)態(tài)負(fù)荷(low-frequencydynamicload)2023/2/7TCMT-ME-Wayne24Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度此種激振負(fù)荷雖然強(qiáng)度很小，但是會(huì)因共振而放大，會(huì)引起船舶結(jié)構(gòu)較大的應(yīng)力及變位。該負(fù)荷包括：(1).由推進(jìn)裝置或附屬結(jié)構(gòu)造成的流體動(dòng)力負(fù)荷(hydrodynamicload)。(2).船舶主機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)或不平衡旋轉(zhuǎn)，傳遞至船殼所造成的負(fù)荷。3.高頻動(dòng)態(tài)負(fù)荷(high-frequencydynamicload)2023/2/7TCMT-ME-Wayne25Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度(3).由船舶附屬結(jié)構(gòu)與流體藕合效應(yīng)造成的水彈性負(fù)荷(hydroelasticload)。(4).波激負(fù)荷(wave-inducedload)，當(dāng)船舶於航行中，遭遇的波浪頻率與船體的固有頻率接近或吻合時(shí)，船體將呈現(xiàn)共振現(xiàn)象。隨著船體尺寸加大、航速增加與船體結(jié)構(gòu)剛性降低，發(fā)生的可能性將會(huì)隨著增加，此種效應(yīng)又稱(chēng)之為船體縱向波振(springing，在大型油輪、瘦長(zhǎng)型的高速貨櫃船、驅(qū)逐艦及縱向剛性較差的小噸位船舶比較明顯3.高頻動(dòng)態(tài)負(fù)荷(high-frequencydynamicload)2023/2/7TCMT-ME-Wayne26Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度衝擊負(fù)荷導(dǎo)因於波浪對(duì)艏材底部(forefoot)、艏舷緣外傾(bowflare)及其他船體結(jié)構(gòu)所造成的拍擊(slamming)，亦包括暫態(tài)的船殼振動(dòng)－抖動(dòng)(whipping)。

4.衝擊負(fù)荷(impactload)2023/2/7TCMT-ME-Wayne27Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度根據(jù)上述負(fù)荷對(duì)船體作用產(chǎn)生的效果，作用在船體上的應(yīng)力大致可以分為：縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)縱向扭矩(longitudinaltorque)橫向作用力局部作用力。(二)船體受力情形2023/2/7TCMT-ME-Wayne28Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度1.縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)

作用於船體上並使其沿船長(zhǎng)方向發(fā)生彎曲的力矩，稱(chēng)之為縱向彎矩，其由靜水彎矩(stillwaterbendingmoment)及波浪彎矩(wavebendingmoment)兩部分疊加而成。引起船體發(fā)生縱向彎矩的原因，主要是由於沿著船長(zhǎng)方向上每一點(diǎn)的重力與浮力分佈不均勻所造成的。2023/2/7TCMT-ME-Wayne29Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度1.縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)

若船舯的浮力大而艏艉兩端的浮力小，則重力在船舯較小而在艏艉兩端較大，此時(shí)船體將發(fā)生舯部上拱，而艏艉兩端發(fā)生下垂的變形，此種船體的彎曲變形稱(chēng)之舯拱

(Hogging)2023/2/7TCMT-ME-Wayne30Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度1.縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)

若船舯的浮力小而艏艉兩端的浮力大，則重力在船舯較大而在艏艉兩端較小，此時(shí)船體將發(fā)生舯部下垂，而艏艉兩端發(fā)生上翹的變形，此種船體的彎曲變形稱(chēng)之舯垂(sagging)

2023/2/7TCMT-ME-Wayne31Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度1.縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)

彎矩最大值發(fā)生在船舯附近，並向艏艉兩端遞減，最大剪力發(fā)生於距離艏艉兩端1/4船長(zhǎng)處由於縱向彎矩產(chǎn)生的正向應(yīng)力大小係沿著船深的方向成線(xiàn)性分佈，因此甲板與船底板的應(yīng)力方向相反。當(dāng)船體發(fā)生舯拱時(shí)，甲板承受拉應(yīng)力作用，而船底承受壓應(yīng)力作用。若船體發(fā)生舯垂時(shí)，甲板承受壓應(yīng)力作用，而船底承受拉應(yīng)力作用。位於中性軸處的應(yīng)力值為零。2023/2/7TCMT-ME-Wayne32Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度摘自：溫炯亮，材料力學(xué)，文京2023/2/7TCMT-ME-Wayne33縱向彎矩產(chǎn)生的正向應(yīng)力值，係沿著船深的方向呈何種分布？(101-1-2-1-5)(A)非線(xiàn)性(B)拋物線(xiàn)(C)線(xiàn)性(D)雙曲線(xiàn)交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題答案：C2023/2/7TCMT-ME-Wayne34能使船體產(chǎn)生的正向應(yīng)力大小，沿著船深的方向成線(xiàn)性分佈者為下列何者?(104-3-2-1-5)(A)縱向彎矩(B)縱向扭矩(C)橫向彎矩(D)橫向扭矩交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題答案：A2023/2/7TCMT-ME-Wayne35答案：B油船滿(mǎn)載航行遇到波浪時(shí)，最可能會(huì)發(fā)生：(98-4-15-1-5)(A)舯拱(B)舯垂(C)扭曲(D)嚴(yán)重震動(dòng)考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne36答案：A懸臂樑受力作用後在何處位移最大？(98-4-24-1-5)(96-1-26-1-5)(A)端部(B)中間(C)根部(D)距離端部3/4處考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne37答案：C懸臂樑受力作用後，在何處應(yīng)力最大？(99-4-30-2-5)(A)端部(B)中間(C)根部(D)距離端部3/4處考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne38懸臂樑(Cantileverbeam)2023/2/7TCMT-ME-Wayne39答案：B若重力與浮力沿著船長(zhǎng)方向分布不平均，則易產(chǎn)生何種負(fù)載？(98-4-30-1-5)

(A)橫向彎矩(B)縱向彎矩(C)縱向扭矩(D)局部作用力考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne40答案：A船體因荷載形成舯部下垂，艏、艉部上翹的彎曲趨勢(shì)，稱(chēng)為：(97-2-1-1-5)(95-3-1-1-5)(96-1-25-2-5)(97-2-32-2-5)(98-3-25-2-5)(A)中垂(B)中斷(C)中彎(D)中拱考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne41答案：A船體因載荷形成舯部下垂，艏、艉部上翹的彎曲趨勢(shì)，稱(chēng)為下列何項(xiàng)？(103-1-1-2-5)(A)舯垂(B)舯斷(C)舯翹(D)舯拱交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne42答案：C船體受到最大總縱向彎矩的部位是：(97-2-26-1-5)(A)主甲板(B)船底板(C)船舯(D)離艏或艉1/4船長(zhǎng)處考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne43答案：C下列何者造成船體縱向彎曲？(95-3-1-1-5)(101-1-1-1-5)(A)波浪的衝擊力作用(B)慣性力作用(C)重力和浮力分布不均勻(D)推力和阻力作用考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne44Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度2.縱向扭矩

當(dāng)船舶首尾部分的貨物裝載在船體中心線(xiàn)兩側(cè)不對(duì)稱(chēng)時(shí)，或當(dāng)船舶在斜浪中航行時(shí)，都會(huì)對(duì)船體產(chǎn)生縱向扭矩，使船體發(fā)生扭曲變形。當(dāng)發(fā)生船體扭轉(zhuǎn)(twisting)時(shí)，將在橫斷面內(nèi)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力(shearstress)，並在艙口角隅處引起應(yīng)力集中。一般而言，船舶由於艙口較小，有足夠的抗扭強(qiáng)度，但艙口較大的貨櫃船及散裝貨船等，則需要考慮船體結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度問(wèn)題。

2023/2/7TCMT-ME-Wayne45答案：A受彎曲力矩作用而變形的軸，各截面上的應(yīng)力為：(97-4-1-S)(96-2-1-1-5)(A)正應(yīng)力（Normalstress）(B)剪應(yīng)力（Shearstress）(C)扭應(yīng)力（Torsionalstress）(D)慣性力（Inertialforce）考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne46答案：A受彎曲力矩作用而變形的軸，各截面上的應(yīng)力為：(102-3-1-1-5)(A)正應(yīng)力（Normalstress）(B)剪應(yīng)力（Shearstress）(C)扭應(yīng)力（Torsionalstress）(D)慣性力（Inertialforce）交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne47答案：B受扭轉(zhuǎn)變形的軸，各截面上的應(yīng)力為：(98-2-29-2-5)(100-2-33-2-5)(A)正應(yīng)力(B)剪應(yīng)力(C)扭應(yīng)力(D)慣性力考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne48答案：B受扭轉(zhuǎn)變形的軸，各截面上的應(yīng)力為：(102-4-6-2-5)(A)正應(yīng)力(B)剪應(yīng)力(C)扭應(yīng)力(D)慣性力交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne49答案：A船舶之推進(jìn)軸由回轉(zhuǎn)力所生之應(yīng)力屬下列何種應(yīng)力？(95-4-37-1-5)(A)剪應(yīng)力(B)彎曲應(yīng)力(C)壓縮應(yīng)力(D)震動(dòng)應(yīng)力考選部專(zhuān)門(mén)職業(yè)及技術(shù)人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne50Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度3.橫向作用力

當(dāng)船體承受舷外海水壓力作用，艙內(nèi)貨物及機(jī)器設(shè)備重量作用，產(chǎn)生作用力不均勻時(shí)，船體之甲板、船底及舷側(cè)結(jié)構(gòu)等，會(huì)在橫向斷面發(fā)生凹陷變形。另外，當(dāng)船舶在水面上承受橫向波浪作用時(shí)，會(huì)使船舷一側(cè)的水壓力大於另一舷的水壓力、或當(dāng)船舶發(fā)生橫搖時(shí)，由於慣性力作用等，也會(huì)使船體肋骨框架發(fā)生歪斜。2023/2/7TCMT-ME-Wayne51船舶航行產(chǎn)生橫搖(Rolling)時(shí)，致使船體產(chǎn)生橫向變形的主要原因?yàn)楹危?101-1-26-2-5)(A)作用於兩舷的水壓力不相等，使船體承受橫向變形應(yīng)力(RackingStress)(B)艏艉承受波浪拍打之拍擊應(yīng)力(PantingStress)(C)艏底拍打海面承受拍底應(yīng)力(PoundingStress)(D)船體承受海浪衝擊甲板之海浪衝擊應(yīng)力(ImpactStress)交通部航海人員測(cè)驗(yàn)－考畢試題答案：A2023/2/7TCMT-ME-Wayne52Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度靜水中船體承受

剪切作用的情形靜水中船體發(fā)生舯垂時(shí)

，承受彎矩作用的情形靜水中船體發(fā)生舯拱時(shí)

，承受彎矩作用的情形2023/2/7TCMT-ME-Wayne53Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度交變貨艙裝載法船段貨艙裝載法均勻貨艙裝載法交變貨艙裝載法2023/2/7TCMT-ME-Wayne54Unit4.2船舶應(yīng)力與強(qiáng)度4.局部作用力

當(dāng)船舶壓載航行在波浪上發(fā)生縱搖(pitching)時(shí)，船艏底部承受海浪的拍擊，使船底板產(chǎn)生凹陷變形。舷側(cè)板受到碼頭的碰撞與擠壓作用船艉受到螺槳激振作用機(jī)器設(shè)備對(duì)船體結(jié)構(gòu)的局部作用力船上每個(gè)構(gòu)件都可能會(huì)有局部作用力的問(wèn)題，但是有的作用力較小