船体强度第二章

中和轴处腹板剪应力最大。 中和轴以上剖面对中和轴静矩：
S=[33.4×1.6×33.4/2+36×(33.4+1)]=892.4+1238.4=2130.8cm3
中和轴处腹板剪应力
Q S 380000 2130 .8 6612 N / cm 2 66 N / mm 2 I t 76532 .7 1.6
1. 规范波浪弯矩和剪力公式
中国船级社《钢质海船入级与建造规范》的波浪弯矩 和切力(剪力)计算公式，波浪弯矩和剪力与船长、船宽 方型系数有关。 （1）波浪弯矩 中拱波浪弯矩 中垂波浪弯矩
MW 190MCL2 BCb 103
kN.m
MW 110MCL2 B(Cb 0.7) 10 kN.m
M σ W
船体总强度理论很简单，关键要确定出作用在 船体梁上的弯矩和船体梁的剖面模数。
作用在船体梁上的弯矩：
M = Ms + Mw 式中 M——总弯矩；
Ms——静水弯矩，与重力及其船长分布有关
Mw——波浪弯矩，与波形范围内的船外形和波 浪要素有关。 船体剖面上的剪力： N = Ns + Nw Ns ——静水剪力
W
dw fs 2 A a a 1 10 6 2 A fs
如果不考虑面板和带板自身惯性矩65.3 cm3，则 C1=369463.2 cm4 I1=C1－A*E2=76467.4 cm4
对面板上表面剖面模数： W1=I1/E=2292 cm3 中国规范公式：
重量曲线举例 ①梯形法近似表示船体和舾装重量 已知总重量W, 重心据船中xg，假定梯形分布， 梯形面积等于W, 梯形面积形心纵坐标与重心一致， 并且b=1.195，解出a和c。

一、剖面抗弯几何特性计算
剖面抗弯几何特性：指剖面的有效抗弯面积、惯性矩、剖面模数等。 1、确定有效参与总纵弯曲的构件，画出总弯曲有效构件图； 2、选择合适的坐标系 3、计算剖面积、静矩、移轴惯性矩和自身惯性矩、计算中和轴的位置、计
计算剖面上每个构件到中和轴的距离、计算剖面模数。
参考坐标系
图1、 参与总弯曲的有效构件与坐标系
2.2 第二次计算船体总弯曲应力
2.2.1 构件的受力与工作特征
船体总弯曲应力的计算为迭代过程：第一次计算时，没有考虑受压构 件的稳定性问题，如果计算得到的受压构件的压应力大于欧拉应力， 表明 构件失稳，其抵抗总弯曲的效能下降，对该部分构件需要折减其抗压能力， 折减后再次进行弯曲应力计算，直到前后两次计算得到的应力相差 较小。所以计算总纵弯曲应力的过程为迭代过程。
（1）总纵弯曲力矩较大的剖面；
（2）总纵弯曲剪力较大的剖面；
（3）按照强度理论计算，相当应力较大的剖面； （4）最大剪应力理论，即第三强度理论
3 2 42
第四强度理论：形状改变比能理论
4 2 32
（5）结构形状或断面积突变处：机舱前端、仓口、上层建筑端部 （6）对于结构强度无把握剖面； （7）规范上特别要求计算的剖面，如集装箱船开口区域至少要计算5个剖面。
长度较短不能有效参与总纵弯曲的构件，如短的甲板室、开口间的甲 板属于间断构件。间断构件的端部，不参与总弯曲，从端部到构件长度中 部，参与总弯曲的效率逐渐提高。
1
0
0
图 构件参与总弯曲效率的说明 对于不参加总弯曲的构件的面积，应该扣除，即计算剖面几何特性的时候，
不计算不参与总弯曲的构件的面积。间断构件面积扣除的方法如下： 1）甲板室的处理
2.1.1 计算剖面的确定与船体构件参与总纵弯曲的效率

第2章 船体总纵强度计算根据梁弯曲理论： Z I M ⋅=σ （2-1）对于一定计算状态，可求出作用于船体剖面上的弯矩M 值。

为了计算剖面弯曲应力σ，还必须先计算剖面对水平中和轴的惯性矩I ，以及剖面任意构件至水平中和轴的距离Z 等剖面要素。

2.1 船体总纵弯曲应力第1次近似计算2.1.1 船体剖面要素计算由于船体结构对称于中纵剖面，一般只需对半个剖面进行剖面要素的计算。

具体步骤如下：首先，画出船体计算剖面的半剖面图，如图2-1所示。

然后，对纵向强力构件进行编号，并注意把所有至中和轴距离相同的构件列为一组进行编号；选取图 2-1 船体横剖面图参考轴O O '-'，该轴可选在离基线0.45倍～0.50倍型深处。

最后，列表进行计算，并分别求出各组构件剖面积i A ，其形心位置至参考轴的距离i Z （按所选定的符号法则，在参考轴以上的构件i Z 取为正），静力矩i i Z A ，惯性矩2i i Z A 。

对于高度较大的垂向构件，如舷侧板等，还要计算其自身惯性矩12/20i i h A i =（i h 为该构件的垂直高度，这种表达式也适用于倾斜板的剖面）。

则得：∑=A A i∑=B Z A i i∑=+C i ZA i i )(02 （2-2） 剖面水平中和轴至参考轴的距离为： )m (AB =∆ （2-3）由移轴定理，剖面对水平中和轴的惯性矩为： )(2)(222A B C A C I -=∆-= （cm 2 ·m 2） （2-4）任意构件至中和轴的距离为： A B Z Z Z i i i -=∆-=' （m ） （2-5）最上层连续甲板和船底是船体剖面中离中和轴最远的构件，构成了船体梁的上下翼板。

构成船体梁上翼板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。

设中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为d Z 和b Z ，则强力甲板和船底处的剖面模数分别为： d d Z I W =，b b Z I W = （2-6）在一般船舶中，中和轴离船底较近，即d Z >b Z ，因此b d W W <。

第四章 船体结构 第二节 船体强度的概念
• •
船舶在建造、下水、停泊及进行修理等各种过 程中，可受到各种不同情况的外力作用。所以在 设计船体结构时，要求船体在承受这些外力的作 用下，能够保证其总的和局部的结构强度和刚度 ，并使船体结构达到最小重量。以降低船舶的建 造成本和提高其装载量。
第二节 船体强度的概念 一、船体的受力及变形
1.船体的总纵强度 船体结构抵抗总纵弯曲而使船体不发生严重 变形或破损的能力，称为船体总纵强度
二、船体总强度和局部强度概念
船体的横向弯曲
二、船体总强度和局部强度概念 • 2.横向强度和局部强度 • 横向强度（transverse strength）是指横向构件 （如肋骨框架和横舱壁等）抵抗横向载荷的能力 。船舶在进坞时，容易发生横向变形，这时横舱 壁的作用很重要。 • 船体的局部强度（local strength）是指个别构件 对局部载荷的抵抗能力。有时船体的总强度虽能 保证，但局部强度不一定能保证，如船舱破损时 的水压力和在超过构件承载能力的外力作用下， 局部构件也可能发生破坏或严重变形。
一、船体的受力及变形 • （1）船体在静水中的总纵弯曲
一、船体的受力及变形 • （2）船体在被浪中的总纵弯曲
中拱弯曲(hogging)
中垂弯曲(sagging)
一、船体的受力及变形 • 2.作用在船体上的局部载荷和其他受力情况 •
• 船体的横向弯曲
船体肋骨的歪斜
第二节 船体强度的概念 二、船体总强度和局部强Байду номын сангаас概念
船 舶 概 论
江苏省无锡交通高等职业技术学校 魏斌 luoye@ QQ：251286238
第四章 船体结构
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主要内容：