重量曲線和浮力曲線幻燈片.ppt

1、項目二 船體強度計算基本知識,2-1 船體強度概論與船體受到的外力 2-2 船體梁的受力與變形 2-3 重量曲線和浮力曲線 2-4 船體靜波浪剪力和彎矩的計算 2-5 船體總剪力和彎矩計算實例 2-6 鋼質船舶的總縱強度計算 2-7 剖面幾何性質,2-3 重量曲線和浮力曲線,本次課學習目標: 重量曲線的意義； 了解重量曲線繪制原理及方法； 理解重量分布原則； 掌握幾種局部重量的分布處理方法 (重點),根據前面的分析可知，為了計算剪力和彎矩，必須先作出重量分布曲線w(x)和浮力分布曲線b(x)，然后求得載荷曲線q(x)， 再 。,一、重量曲線的意義,1. * 重量曲線： 船舶在某一計算狀態(tài)下，描

2、述全船重量沿船長分布狀況的曲線，稱為重量曲線。 2.重量曲線圖的意義： 其縱坐標表示船體梁單位長度上重量分布值,即作用于單位長度上的重力值。如下所示：,x(船長）,P(x) (重量單位）,xi,pi,表示在此處船體梁的重量為pi,3.重量曲線的計算與繪制： 將船舶的各項重量按靜力等效原則分布在相應的船長范圍內，再按站號逐項迭加，即可得重量曲線。 什么是靜力等效？ （必須理解掌握?。?* 靜力等效原則： （同理論力學相同） ）保持重量的大小不變： 近似分布曲線所圍的面積等于該項實際重量； ）保持重心的縱向坐標不變： 即使近似分布曲線所圍的面積形心縱坐標與該項重量的重心縱坐標相等，通過合力矩不變原

3、則來實現(xiàn)。 ）假定的分布范圍及近似分布曲線形狀與該重量的實際分布盡量相似。,手工計算時，列表進行；根據個理論站距分布的重量來進行計算； 常把真實的重量分布假定為梯形分布，如下圖所示：,由上圖可以看出，要計算繪制該圖形，必須的資料有： （）重量、重心明細表：表明船上各項集中重量及其重心位置。 （）各項分布重量沿縱向的分布情況，見船體縱中剖面圖等重量重心資料（比較直觀）。,二、重量的分類及其分布原則,重量應分類計算 ）按變動情況來 ）按分布情況來分 2分布原則： 靜力等效原則,三、* 局部性重量分布的各種情況及處理：,（一）分布在兩個理論站距內的重量 如圖所示，某項以任意規(guī)律分布在兩個站距內的重量

4、為P，重心距i站的距離為a。求分布在兩個站距內的重量分別為多少？ 分析： ）要求的將此重量分別分布到兩個站距上去。 ）重量的簡化圖形： 認為是階梯形分布。 ）分布原則： 靜力等效原則。,i-1,i,i+1,a,1. 按分布原則(3)，用(i-1)i及i(i+1)兩個理論站距內的階梯形曲線代替真實分布。 從上圖可以看見，此時實際上就是將以前的用階梯形分布到了兩個站距內。 2.根據靜力等效原則：（）分布前后重量不變，即： PP 這里的P和P分別表示什么？,i-1,i,i+1,p,P,P和P表示分布后的重量，是矩形的面積。,則應有等式（） ： （） 3.根據靜力等效原則，重量分布后保持重量的重心縱標

5、不變，即保持力矩不變。 分布前，相對于i站的力距為：a 分布后，在一個站距內的力是均布的，相對于i站來說產生的分矩為: 因此有等式（2）存在： （）,由上可得： 4.解得： 5. 則兩個站距內的均布載荷q1,q2 分別為：,（二）分布在三個理論站距內的重量 應用靜力等效原則，分三種情況進行討論： 【根據靜力等效原則，只能列出二個方程式，所以應該先分到兩個最恰當?shù)睦碚撜揪鄡?，視具體情況再進一步分?！?（二）分布在三個理論站距內的重量 應用靜力等效原則，應分三種情況進行討論： 【根據靜力等效原則，只能列出二個方程式，所以應該先分到兩個最恰當?shù)睦碚撜揪鄡?，視具體情況再進一步分?！?（三）首、尾理論站

6、外的重量 應把首尾理論站之外的重量移到兩個理論站距內，見下圖：,1）在號站之外，還有一重量。 2）將號站之外的重量分布理論站之內的兩個站距來。,從圖中這里可以看出：,為何要在坐標軸一上一下的進行分布？,可得：,桅桿、絞車及橫艙壁等集中重量： 應在所在的相應適當站距內分布。 如果該項重量不超過船舶重量的1%，則可認為其均勻分布在相應理論站距內。,（一）估算法： 1.梯形法： 適用的船舶：中部具有平行中體，且中部豐滿、兩端尖瘦； 假定的重量分布為： 將整個船體均分為三部分 3*（L/3） 平行中體部分為均勻分布； 兩端尖瘦部分為梯形分布表示。 再根據靜力等效原則求出梯形形狀參數(shù)a b c,四、總體

7、性重量分布的計算：,梯形法,例設某船船長為L，船體部分的重量為W，其重心位于船舯后處。認為該船體重量分布可由圖所示梯形曲線表示，其中艏、舯和艉處三剖面的重量集度分別為cW/L，bW/L和aW/L，試證明：,解：如圖所示作輔助線 依力矩平衡可得,最后化簡為：,又由靜力平衡可得：,所以有：,因此得證。,2.圍長法：,假設船體結構單位長度的重量與該橫剖面圍長成比例：,顯然 就為x剖面處的重量分布。,共有4個步驟： 確定K 求、 L 求 g、g0、g1 （由 ） 求 0、1 （由 g、g0 及 g、g1 ） 則7個參數(shù)均已求出。,3.庫爾求莫夫法【略】,（注： 對上層建筑縱向發(fā)達的大、中型客船，上層建

8、筑結構重量亦可包括在內進行分布。）,(要在結構詳細設計后進行) 需要精確對各種重量根據重量重心表進行分布，最后疊加即可。,（二）精確算法：,五、浮力曲線的計算,.浮力曲線： 是船舶在一定裝載情況下，描述浮力沿船長分布狀況的曲線。浮力曲線是針對某種確定浮態(tài)的浮力曲線。 2.浮力曲線常按邦戎曲線及靜水力曲線求得： 當船舶的浮態(tài)確定后，便能在邦戎曲線上得到各站在確定浮態(tài)下的橫剖面面積，從而繪出沿船長分布的橫剖面面積曲線，該曲線的縱坐標值乘以水的相對密度便得到了浮力曲線。 邦戎曲線表示船舶各橫剖面在不同吃水狀態(tài)下的面積所圍成的曲線，,邦戎曲線,比如，計算站船體的浮力值：,顯然這是一種梯形法； 然后可以

9、求出全船在浮力。,、計算浮態(tài)靜水平衡計算的3個步驟,1）查數(shù)據： 根據給定計算狀態(tài)的船舶排水量M，從靜水力曲線圖上查得如下數(shù)據： 平均吃水dm(m)、浮心距船中的距離xb、（中前為正，m）、縱穩(wěn)心半徑R(m)、水線面面積A(m2)、漂心距船中的距離xf（中前為正，m） ）確定船舶浮態(tài)（靜水平衡計算），必要時需要縱傾調整： 判斷標準： 如不滿足上式標準，則需要進行縱傾調整。,縱傾調整的步驟： 設縱傾角為，由于實船的縱穩(wěn)性半徑R遠遠大于KC，則有,首吃水,尾吃水,2. 計算首、尾吃水（第一次近似計算）,縱傾調整的步驟：,3. 根據計算出的首、尾吃水（浮態(tài)），利用邦戎曲線求出該浮態(tài)時的浮力分布，計算出新的總浮力B1及其浮心xb1。 4. 并