船体强度基础知识.龙de船人

船体结构强度与耐久性分析船体是船只最重要的部分之一，它不仅需要具备强度和耐久性，还要能够适应不同的水域环境和航行条件。

本文将对船体结构强度和耐久性进行分析，以期为读者提供更好的了解和应用。

一、船体结构强度1.1 船体结构组成船体结构主要由船体骨架、船板、船底、船舱、甲板等部分组成。

其中，船体骨架作为整个船体的支撑结构，承受着船体的大部分荷载，因此其强度尤为重要。

船板和船底则主要承受水流的压力，对水的阻力起到关键作用。

船舱和甲板则通常承载运输的货物和乘客，需要具备足够的强度和承载能力。

1.2 承受荷载的强度船体承受荷载的强度主要由船体骨架和船板构成。

船体骨架是整个船体的“骨头”，它的承载能力不仅需要能够承受重量，还需要具备足够的柔韧性，以应对水面的波动和船体的变形。

因此，在设计和制造船体骨架时需要考虑到船身的弯曲和扭转等因素，以确保骨架具备足够的强度和稳定性。

船板的强度则取决于其厚度和材质等因素。

在选择船板材质时需要考虑到其承载能力、阻力系数和弯曲刚度等因素，以确保船体具备足够的强度和稳定性。

二、船体耐久性2.1 船体材质的选择船体材质的选择对其耐久性具有极大的影响。

传统上，木材、钢材和铝合金是船体制造的主要材料。

不过，随着科技的进步和材料技术的发展，新型材料逐渐成为船体制造的另一个选择。

例如，碳纤维、玻璃钢和高分子复合材料等材料可以提供更优异的力学性能和化学稳定性，从而延长船体的使用寿命。

2.2 防止腐蚀和损伤船体在航行过程中容易遭受腐蚀和损伤。

海水、沙石、氧化物等因素都会对船体结构产生危害。

因此，为了确保船体的耐久性和使用寿命，需要对船体进行定期检查和维护。

例如，定期清洗船体表面的盐和沙石，防止船体腐蚀；在船体表面涂抹防蚀漆和涂料等材料，形成保护层，减少船体受损的可能性。

2.3 航行时的注意事项船体的耐久性还需要考虑到航行和操作时的因素。

例如，在航行过程中需要注意水深和水流的变化，避免船体碰撞、擦伤或卡住岩石等障碍物；在操作时需要注意控制船速，避免过快或过慢对船体造成损伤。

船体结构与强度知识点汇总及答案1、旁内龙骨在横舱壁处间断后，与横舱壁之间有哪几种连接方式？各有何优缺点？答：旁内龙骨在横舱壁处间断后，与横舱壁之间有三种连接方式：（1）单独加肘板；（2）纵桁腹板升高；（3）腹板不升高而面板加宽。

各自的优缺点分别是：第一种工艺性好，影响舱容；第二种强度较好，也影响舱容；第三种不影响舱容，但工艺性较差。

2、尾尖舱内的结构采用哪些加强措施？答：尾尖舱内的加强措施有：（1）肋骨间距≤600mm，且板厚增加；（2）底部设升高肋板；（3）设强胸横梁和舷侧纵桁；（4）中线面处设制荡舱壁。

3、中型货船货舱区的结构一般采用混合骨架式，请问哪些部位采用纵骨架式，哪些部位采用横骨架式？答：中型货船货舱区一般采用混合骨架式结构。

船底和上甲板采用纵骨架式结构，舷侧和下甲板采用横骨架式结构。

4、油船油舱区为什么设高腹板的纵向桁材？答：油船油舱内都设高腹板的纵向桁材（底纵桁，甲板纵桁），这是因为：（1）加强纵向强度；（2）当船舶横摇时，高复板对舱内液体起制荡作用，减少液体摇荡，从而减少船舶横摇；（3）对于液舱而言，高腹板不影响舱容。

5、舷墙的作用有哪些？海船的舷墙高度不小于多少？答：舷墙的作用是：保障人员安全，减少甲板上浪，防止甲板上的物品滚落海中。

海船的舷墙高度不小于1.0m。

6、试述船体静水总纵弯曲的产生。

答：船舶在静水中受到的外力有船舶及其装载的重力和水的浮力。

重力包括船体本身结构的重量和机器、装备、燃料、水、供应品、船上人员及行李和载货的重量等。

重力的方向向下，浮力的方向向上。

当重力和浮力的大小相等、重心和浮心作用在同一条铅垂线上时，船舶处于平衡状态。

但由于船体的各段重力和浮力的大小并不相等。

船舶装载情况及船体浸水部分形状总是变化，因而船体各段重力和浮力的不平衡总是存在。

重力大的一段有下移的趋势，浮力大的一段有上移的趋势。

然而，船体是一整体结构，各段不可能让它们自由上下移动，在船体结构内部必然有内力产生，这就使船体发生弯曲变形，即总纵弯曲。

1.极限弯矩：是指在船体剖面内离中和轴最远点的刚性构件中引起的应力达到结构材料屈服极限（在受拉伸时）或构件的临界应力（在受压缩时）的总纵弯曲力矩。

2.总强度:从整体上研究船体梁变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为总强度。

3.计算状态：在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态。

4.剖面模数：W=I/Z,表征船体结构抵抗弯曲变形能力。

5.纵向强力构件：纵向连续并能够有效地传递总纵弯曲应力的构件习惯上被称为纵向强力构件。

6.安全系数：是考虑强度计算中的许多不确定性，为保证设计结构必要的安全度而引入的强度储备。

7.许用应力：是指在结构设计预计的各种工况下，船体结构构件所容许承受的最大应力值。

8.强度储备系数：Mj与在波谷上和波峰上的相应计算弯矩M进行比较，即应满足Mj/M>n, n称为强度储备系数,Mj/M也表明船体结构所具有的承受过载的能力的大小。

9.局部强度：从局部上研究船体梁变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。

10.带板：为估算骨架的承载能力，把一定宽度的板计算在骨架剖面中，即作为它的组成部分来计算骨架梁的剖面积、惯性矩和剖面模数等几何要素，这部分板称为带板。

11.剖面利用系数：实际剖面模数与理想剖面模数的比值，表明了材料在剖面中分布的合理程度。

12.剖面模数比面积：产生单位剖面模数（W2/3)所需的剖面积。

Cw=F/W2/313.计算剖面：可能出现最大弯曲应力的剖面。

14.甲板室：上层建筑中宽度与船宽相差较大的围蔽建筑物。

1.集装箱船为什么要进行扭转强度计算，产生扭矩的原因是什么？集装箱船具有大开口的技术特征，舱口宽度一般达到甚至超过船宽的85%，舱口长度可以达到舱壁间距的约90%，使得扭转强度的重要性上升到与总纵强度同等的地位。

船舶在斜浪中航行、船舶倾斜、船舶横摇2.船体强度计算应包括下述内容：（1）确定作用在船体和各个结构上的载荷的大小及性质，即所谓外力问题。

（2）确定结构剖面中的应力与变形，即结构的响应分析（亦称载荷效应分析）；或者求使结构失去它应起的各个作用中的任何一种作用时的载荷，即结构的极限状态分析（亦称求载荷效应的极限值），即所谓内力问题。

船体强度：船体结构在正常使用过程中和一定使用年限中具有不被破坏或不发生过变形的能力。

??总纵强度：船体梁抵抗在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲能力。

??船体梁：将船体理想化为一变断面空心薄壁梁??比较强度：以预先规定某一计算载荷为基础，利用结构剖面中的计算应力与许用应力相比较检验所得到的强度。

??总强度：把船体看成一根漂浮的空心薄壁梁，从整体上研究其变形破坏规律和抵抗破坏的能力。

??局部强度：从局部上研究其变形规律和抵抗破坏的能力。

??重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述船舶重量沿船长分布状况的曲线。

??浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线。

??载荷曲线：船舶在某一计算状态下，描述船体梁总纵弯曲载荷沿船长分布状况的曲线。

??静水剪力，弯矩曲线：船体梁在静水中所受到剪力和弯矩沿船长方向分布曲线。

??中拱：船体梁发生中部向上拱起，首尾端向下垂的弯曲状态。

??中垂：船体梁发生中部向下垂，首尾两端向上翘起的弯曲状态。

??波浪三要素：波形，波长，波高??不封闭修正：用一根直线吧剪力曲线和弯矩曲线封闭起来，并对个理论站点的剪力和弯矩按照线性关系进行修正??Smith修正：波峰处，水质点受到离心力与重力方向相反，故相当与水的密度减小，而在波谷处，水质点受到离心力与重力方向相同，故相当与水的密度增大，因而导致波峰处的实际压力小于静水压力，而波谷处则大于静水压力，结果使浮力曲线趋于平缓，这种记及波浪水质点运动所产生惯性力的影响，即考虑波浪水压力影响对浮力曲线所做的修正，称为Smith修正。

??影响静水弯矩主要因素：船体绕度，货物分布。

??影响静波浪弯矩主要因素：船型，波浪要素，波浪与船舶相对位置。

??浮态：船舶漂浮在睡眠上的姿态。

分为：正浮，横倾，纵倾，横倾加纵倾。

??标准计算方法：1将船舶静置与波浪上，即假象波浪以波速在波浪传播方向上航行，船舶与波浪处于相对静止。

2以二维坦谷波作为标准波形，计算波长等于船长，计算波高按照有关规范或强度标准选取??计算状态：在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态，一般包括满载，压载，空载等和按装载方案可能出现的最不利以及其他正常营运时可能出现的更为不利的装载状况。

船体强度与结构设计知识点《船体结构与强度设计》知识点1．掌握船体强度概念，并理解其含义。

2．掌握船体强度计算所包括的内容。

3．掌握船体强度的划分及其各自的含义。

4．掌握作用在船体上载荷种类的划分及各自含义。

5．掌握总纵弯曲外力的产生与船体梁的弯曲变形原因及相关概念。

6．掌握重量曲线、浮力曲线、载荷曲线、剪力曲线、弯矩曲线的含义。

7．了解重量曲线的计算与绘制步骤与方法。

8．了解静水浮力曲线的计算与绘制。

9．掌握载荷、剪力、弯矩的基本公式及计算步骤。

10．掌握影响静水弯矩的主要因素。

11．掌握影响波浪弯矩的主要因素。

12．掌握总纵强度外力计算。

13．掌握计算状态选取原则。

14．掌握船体扰度及货物分布对静水弯矩的影响。

15．掌握波浪三要素含义及标准计算方法。

16．掌握Smith修正的含义及原因。

17．掌握剖面模数的概念及含义。

18．掌握计算剖面的选取原则及相关概念。

19．掌握危险剖面及剖面中和轴概念含义。

20．掌握强力甲板含义、纵向强力构件的含义及划分。

21．了解船体结构稳定性要求原因及检验公式。

22．掌握剖面折减的概念，了解折减系数计算公式及方法。

23．掌握构件多重作用含义，四类构件的划分及应力合成。

24．了解船体扰度计算公式及方法。

25．掌握极限弯矩含义了解其计算方法。

26．掌握船体梁的特点及载荷曲线、剪力曲线、弯矩曲线的特点。

27．掌握需用应力及名义应力的含义。

28．掌握局部强度及计算模型的含义。

29．了解计算模型的原则及结构处理模型化。

30．掌握强度带板及稳定性带板含义。

31．掌握衡量型材剖面材料利用指标：剖面利用系数和比面积。

32．掌握型材剖面几何要素的计算。

33．掌握船体梁剖面几何要素计算。

34．掌握型材总稳定性影响因素及型材侧向失稳的含义。

35．掌握微分法计算相当厚度原理。

36．了解规范发设计对船体强度，刚度，稳定性要求。

37．掌握应力集中原因及减少措施。

38．掌握强力上层建筑含义。

1.船体强度是船舶抵抗内外作用力的能力，船舶强度分为总纵强度、横向强度、局部强度和扭转
强度。

其中总纵强度是指船体在整个船长方向上抵抗内外作用力的能力。

2.中垂变形是指中部下垂而首尾两端上翘的一种变形。

由于船体的中部浮力小而首尾两
端浮力大，重力在中部大而首尾小的原因使得船体中垂或中拱变形。

3.承受弯矩和剪力可能致使船体遭受变形和破坏。

最大的弯矩常发生在船中、最大的剪力常等
发生在离船中的1/2 处。

4.纵向构件布置的密，横向构件布置的疏的骨架型式是纵骨架式双层底结构形式。

杂货船常
采用横骨架式单底.式结构。

5.外板的作用有保证船体的密封性；承担船体总纵弯曲强度、横强度、局部强度；承担舷
外水压力、波浪冲击力、坞墩的反作用力、外界的碰撞、挤压和搁浅。

甲板板的板厚是船中比首尾厚的原因是船舶最大总纵弯曲力矩都是作业在船中0.4L船长区段内。

双层底的作用有万一船底破损，内底板可以制止海水浸入舱内，保证船舶和货物安全；增强船底强度；可储存燃料、淡水，空船时装压载水，有效利用空间，并且降低船的重心，增加船舶稳性。

6.肋板是设在双层底内肋位上的横向构件。

中内龙骨是设在中线面上并焊接在平板龙骨
上的纵向连续构件。

实肋板上开孔是为了通空气、水等。

7.仔细看书中图7-7，图7-8，熟识船体常见构件的名称位置和作用。

1、什么是船舶结构强度？z*****船体强度的任务是研究的规律船体结构抵抗破坏的能力和变形的规律。

静水弯矩的算静水弯矩的计算求解思路求解思路：船体强度重点知识摘要求解思路：船体强度重点知识摘要静水弯矩剪力*****船舶在静水中静力平衡的条件：重力等于浮力，重心浮心处于同一铅垂线上。

*****重心浮心处于同铅垂线上轴沿船长方向，y y轴向上，坐标原点在尾垂线处，坐标原点在尾垂线处，x x轴沿船长方向，x),总重量，船长L L，总重量W W，船长)总重量船长单位长度船体纵向重量为单位长度船体纵向重量为w w（x),则：船舶重量与船舶重心纵坐标为：x),总浮力为总浮力为B B，则：作用在船体单位长度的浮力为b b（x),作用在船体单位长度的浮力为总浮力为),),总浮力为浮力与浮心为：根据平衡条件得：能满足上述两个等式的重力荷载分布和浮力荷载分布的形式很多，但他们的分布规律不同，这两者之间的差值即为作用在船体上的载荷强度荷载曲线：作用在船体断面上的剪力和弯矩为：剪力（载荷曲线一次积分）弯矩（载荷曲线两次积分）重量曲线：重量曲线船舶在某一状态下，船舶重量沿船长的分布曲线称为重量曲线个理论站距分布，根据20个理论站距分布，根据绘制方法：将船舶重量按绘制方法：将船舶重量按20每段站距内的重量作出阶梯形曲线，用离散曲线代替重量曲线。

*****空船重量曲线近似估算：（1）围长法：假定船体结构单位长度重量与该剖面围长成正比这种方法适用于船主体结构重量的分布如船体结构中的这种方法适用于船主体结构重量的分布，如船体结构中的纵向连续构件：甲板、外板、内底板、龙骨、纵桁以及横向的肋骨、肋板、横梁等。

肋骨肋板横梁等假设船体结构单位长度重量与该剖面围长成比例，距尾垂线假设船体结构单位长度重量与该剖面围长成比例，距尾垂线X X 剖面处单位长度的重量为面处单位长度的重量为W W （x ），则：中船构式中：式中：Wh Wh为船主体结构总重量（为船主体结构总重量（tf tf）；）；L （x ）为）为x x 剖面处围长（剖面处围长（m m ）；A 为船主体结构表面积（A A 为船主体结构表面积（为船主体结构表面积（m m 2）。

1一引起船体梁总纵弯曲的外力计算1 在船体总纵强度计算中，通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁，简称船体梁。

船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲，称为总纵弯曲。

船体梁抵抗总纵弯曲的能力，称为总纵强度。

2 船体总纵强度计算的传统方法：将船舶静置在波浪上，求船体梁横剖面上的剪力和弯曲力矩以及相应的应力，并将它与许用应力相比较以判断船体强度。

3 重力p(x)与浮力b(x)是引起船体梁总纵弯曲的主要外力。

载荷q(x)，剪力N(x)，弯矩M(x)。

4 中拱：船体梁中部向上拱起，首、尾两端向下垂。

中垂：船中部下垂，首、尾两端向上翘起。

5重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述全船重量沿船长分布状况的曲线。

绘制重量曲线的方法：静力等效原则。

6 重量的分类：按变动情况来分，①不变重量，即空船重量，包括：船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量。

②变动重量，即装载重量，包括货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项可变重量。

按分布情况来分，①总体性重量，即沿船体梁全长分布的重量，通常包括：主体结构、油漆、锁具等各项重量。

②局部性重量，即沿船长某一区段分布的重量。

7 重量的分布原则：静力等效原则。

①保持重量的大小不变，这就是说要使近似分布曲线所围成的面积等于该项实际重量。

②保持重量重心的纵向坐标不变，即要使近似分布曲线所围的面积的形心纵坐标与该项重量的重心坐标相等。

③近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。

8 浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线29 载荷曲线：在某一计算状态下，描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。

10 静水剪力、弯矩曲线：船体梁在静水中所受到的剪力和弯矩沿船长分布状况的曲线。

11 静波浪剪力和弯矩计算：船舶由静水进入波浪时，重量曲线p(x)并未改变，但水面线发生了变化，从而导致浮力的重新分布。

波浪下浮力曲线相对静水状态的浮力增量是引起静波浪剪力和弯矩的载荷。

一、名词解释1. 总纵弯曲：船体梁（将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁，简称船体梁）在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。

2. 总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。

3. 重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述全船重量沿船长分布状况的曲线。

4. 浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线。

5. 载荷曲线：在某一计算状态下，描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。

6. 静水弯矩曲线：船体梁在静水中所受到的弯矩沿船长分布状况的曲线。

7. 计算状态：在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态；一般包括满载、压载、空载等和按照装载方案可能出现的最不利以及其它正常营运时可能出现的更不利的装载状态。

8. 坦谷波：剖面是坦谷曲线的二维波，即波峰陡峭，波谷平坦，波浪轴线上下的剖面积不相等的波。

9. 船体剖面模数：Z I W ，I 计算剖面对水平中和轴的惯性矩，Z 为所求应力点至水平中和轴的垂直距离。

表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一种几何特性，也可以用来衡量船体总纵强度10. 纵向强力构件：纵向连续并能有效地传递总纵弯曲应力的构件。

11. 临界应力：材料在力的作用由弹性变形区进入塑性变形区，该点处的应力称为屈服应力或临界应力。

（感谢度娘）12. 波浪附加弯矩：由波浪产生的附加浮力引起的弯矩。

13. 许用应力：在结构设计预计的各种工况下，船体结构构件所容许承受的最大应力值。

14. 安全系数：考虑强度计算中的许多不确定性，为保证设计结构必要的安全度而引入的强度储备。

15. 极限弯矩：在船体剖面内离中和轴最远点的刚性构件中引起的应力达到结构材料屈服极限（受拉时）或构件的临界应力（受压时）的总纵弯曲力矩。

16. 带板：为估算骨架的承载能力，作为骨架的组成部分来计算骨架梁的剖面积、惯性矩和剖面模数等几何要素的那部分钢板叫做带板。

17. 波浪扭矩：船舶航行方向和波浪前进方向之间有一角度时产生的扭矩。

第一次近似计算，是一种强度方面的计算，其前提就是剖面上构件没有失稳。

船体梁构件的工作特征1. 载荷较小时（压应力小于欧拉应力），横剖面中纵向构件的应力同步变化，应力的变化规律符合梁理论；2. 当载荷增大时（压应力大于欧拉应力），纵向构件中的应力不再同步增长。

柔性构件（板）由于失稳，其抗压能力降低，应力不再增加，而与柔性构件相邻的骨材（纵骨、纵桁）应力大幅度增加。

柔性构件：指船体外板、甲板和船底板，在载荷增加时，其首先发生失稳，并且仅能够承受相当于欧拉应力的载荷。

刚性构件：指纵骨、纵桁及平板龙骨等船体构件。

其刚度远大于柔性构件，能够抵抗高水平载荷作用，而不发生失稳。

临界应力：受压杆件失稳时对应的压应力，称为临界应力。

弹性稳定性：如果计算得到的欧拉应力在比例极限以内，则称为弹性稳定性。

第一类构件：仅参与总纵弯曲的构件，应力成分，例如没有横向载荷的甲板板。

第二类构件：参与板架弯曲和总纵弯曲的构件，如船底纵桁和内底版，存在两种应力成分：第三类构件：同时参与板架弯曲、总纵弯曲及纵骨弯曲。

存在三种应力成分第四类构件：同时参与板架弯曲、总纵弯曲、纵骨弯曲及板格弯曲。

指纵骨架式外板。

应力成分四种：应力集中：在结构断面突变的位置，应力值远远高于平均应力的局部现象称之为应力集中。

概括为：小范围、高应力应力集中的特点：1.应力变化范围大。

可以远高于平均应力，也可为0，甚至应力方向也可改变；2.高应力分布范围小，属局部现象。

一般只局限于结构突变处附近，对远离突变处影响很小；3.应力峰值随结构变化明显。

结构不连续或者构件断面突变；产生扭矩的原因：虽然总体上船舶满足平衡状态，但是单位长度上倾斜力矩与复原力矩不相等，其存在差额，该差额引起扭矩。