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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19 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。
第四章应力集中模块一、应力集中及应力集中系数在船体构造中，构件的中断常常是不行防止的。
中断构件在其剖面形状与尺寸突变处的应力，在局部范围内会产生急剧增大的现象，这种现象称为应力集中。
因为船体在波涛上的总纵曲折拥有交弯的特征，应力集中又拥有三向应力特征，严重的应力集中更易于惹起局部裂纹和促使裂纹的逐渐扩展。
第二次世界大战中和大战后，因为构造张口惹起应力集中从而产生裂痕致使船体折断的事故占整个船体构造海损事故总数中的极大多数。
所以，在第二次世界大战后，对于船体构造的应力集中问题，曾惹起了造船界的广泛重视，展开了大批的研究工作。
此刻，对这个问题已经有了比较清楚地认识。
因为应力集中是致使构造破坏的一个重要原由，构造设计工作者在设计中一定一直注意这个问题。
再进一步对船体构造中比较突出的几个应力集中问题及该地区的构造设计作一些介绍。
往常，用应力集中系数来表示应力集中的程度。
应力集中区的最大应力m ax 或m ax 分别与所选基准应务0 或0 之比值，即k max 或k max（1）00称为应力集中系数。
基准应力不一样，应力集中系数也不一样。
所以，给定应力集中系数时，应指明基准应力的取法。
中断构件的应力变化规律以及应力集中系数的大小很大程度上决定于这些构件的形状。
当前，已经能够确立各样形状的中断构件的应力集中系数。
二、张口的应力集中及降低角隅处应力集中的举措在大型船舶上，强力甲板上的货舱口、机舱口等大张口，都严重地破坏了船体构造的连续性。
当船舶总纵曲折时，在甲板开吵嘴隅外的应力梯度急剧高升，惹起严重的应力集中，造成船体构造的单薄环节。
对于舱吵嘴隅处应力集中确实定，致使去除方角而采纳圆弧形角隅，并在角隅处采纳加复板或厚板进行增强，同时要采纳IV级或V 级的资料。
1.张口的应力集中对于孔边的应力集中，可用拥有小椭圆开孔的无穷宽板受位抻的状况来说明（见下列图）。
应用弹性理论可求得A、B 两点的应力分别为：aA(12 )（2）pB式中为无穷远处的拉伸应力；b2/ a为椭圆孔在 A 点的曲率半径；2a 与 2b分别为垂直及平行于拉伸方向的椭圆主轴，负号代表压应力。
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧陈有芳、章伟星中国船级社北京科研所船舶结构强度有限元计算分析中的技巧Skills of Ship Structural Strength Analysis By FEM陈有芳、章伟星（中国船级社北京科研所）摘要：在对船舶结构进行有限元计算分析和评估中，一般采用的是舱段板梁模型，不可避免要面临应力的选取问题。
对于弯曲板单元，有限元计算输出的应力包括上下表面的应力，我们在评估中一般采用中面应力作为工作应力，中面应力应该是上下表面应力的平均，如果在实际操作中采用上下表面应力的平均的方法来得到中面应力，将比较麻烦，也不直观。
本文对在船舶结构有限元分析评估中采用中面应力作为工作应力的原理、方法以及如何在MSC.Patran中如何得到中面应力的技巧做一介绍，供船舶结构分析工程师参考使用。
并做了一些测试和分析。
关键词：船舶结构有限元强度中面应力 MSC.PatranAbstract: In analyzing and evaluating of ship structures by FEM, a plate-beam FE model within holds is generally used and it is unavoidable to solve how to select the stress used. For bending plate, the output stresses include the stresses of up-surface and lower-surface, but in ship structure strength analysis, the mid-surface stress is used as applied stress in general. As we know, the mid-surface stress is the average value of up-surface stress and the lower-surface stress. It is discommodious to obtain the mid-surface stress by the up-surface stress and lower-surface stress in practice. The paper introduces the theory and method of using the mid-surface stress as the applying stress in ship structure strength analysis, and the skills about how to obtain the mid-surface stress in MSC/PATRAN. Some tests and analysis have also been carried in this paper.Keys:Ship Structure Finite Element Strength Mid-surface Stress MSC.patran1 概述一般来讲，对承受面外压力的板进行强度校核时，应对板的上下表面应力进行校核，相应的强度标准也是对应的上下表面应力，这些均应该建立在能对板的应力精确计算的基础上。
潜艇强度2 耐压船体的应力计算2．1 耐压船体结构概述 (2)2．1．1 耐压船体横剖面形状 (2)2．1．2 耐压船体纵剖面形状 (2)2．1．2．1 直线形 (2)2．1．2．2 直线局部扩大形 (2)2．1．2．3 光顺曲线形 (2)2．1．3 耐压船体的结构型式 (3)2．2 圆柱壳的弯曲微分方程及其通解 (4)2．2．1 基本概念和假设 (4)2．2．2 受力分析 (5)2．2．3 梁带的弯曲微分方程 (6)2．2．4 微分方程的解 (7)2．3 一般环肋圆柱壳的应力计算 (9)2．3．1 边界条件 (9)2．3．2 应力和位移计算 (11)2．3．2．1径向位移(挠度) (12)2．3．2．2壳板横剖面上之正应力 (12)2．3．2．3 板壳纵剖面上之正应力 (12)2．3．2．4肋骨横剖面上之正应力 (12)2．3．3梁柱效应对壳应力计算的影响 (13)2．4 带有中间支骨的圆柱壳应力计算 (18)2．4．1 概 述 (18)2．4．2 弯曲微分方程及边界条件 (18)2．4．3确定积分常数 (20)2．4．4应力计算公式 (21)2．5 无限长弹性基础梁的解在潜艇结构计算中的应用 (23)2．5．1 无限长弹性基础梁在集中力作用下的弯曲 (23)2．5．2按无限长梁计算一般环肋圆柱壳的应力和挠度 (24)2．5．3计算特大肋骨应力 (27)2．5．4在平面舱壁的稳定性计算中，求作用在舱壁圆形周界上的外力c q (28)2．5．5圆柱壳在特大肋骨处或舱壁处壳板横剖面上的最大应力1σ' (29)2.6环肋圆锥壳的应力计算公式 (29)2．6．1 环肋斜圆锥壳的应力计算 (30)2．1 耐压船体结构概述潜艇为了能在深水中航行、战斗，必须设有坚固的船体以承受巨大的深水压力。
耐压船体的主要功能就在于承受深水压力，保证舱室内部人员和各种设备的正常工作。
同时组成一个水密空间，给潜艇提供80％一85％的固定浮容积，为潜艇在水下维持重力等于浮力的平衡条件提供基础。
C A M E O 凯模C A E 案例库w w w .c a m e o .o r g .c n 第13卷 第7期中 国 水 运Vol.13 No.72013年 7月 China Water Transport July2013收稿日期：2013-04-19作者简介：祝 波（1973-），男，舟山大神州造船有限公司工程师，研究方向为船舶建造工艺力学。
内河散货船横向强度有限元计算分析祝 波1，郭 欣2（1舟山大神州造船有限公司，浙江 舟山 316000；2浙江海洋学院 船舶与海洋工程学院，浙江 舟山 316000） 摘 要：文中采用通用有限元软件MSC.PATRAN/NASTRAN，对10,000DWT 内河散货船进行横向强度有限元直接计算分析，得到了不同计算工况和载荷下舱段结构的结构响应。
结果表明基本设置合理，计算方法可行，参照相关规范，该船满足横向强度要求。
分析得到的相关结论对内河散货船设计具有一定的参考意义。
关键词：散货船；横向强度；有限元法中图分类号：U663.8 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2013）07-0103-03一、引言随着我国经济由依靠对外出口向拉动内需转型，以及长江黄金水道开发的提出，使内河航运也迎来了良好的发展契机。
内河散货船作为内河运力的主力船型，特别是可以沟通沿海和内河航道的江海直达船，有很好的发展前景。
船体在波浪中航行时，受到斜浪和不对称波浪力作用，船体会发生扭转变形[1]。
而在内河散货船结构设计中，为了提高货物的装卸效率，其货舱结构形式往往是大开口的形式，但是长大甲板开口的存在严重地削弱了船舶结构强度。
所以有必要进行船体横向强度计算，以保证船体在正常使用过程和年限中有足够的结构强度。
一方面，为确保散货船的安全运输，各船级社都加强了对散货船强度的校核与检验。
另一方面，随着计算机软件、硬件技术的飞速发展，此前困扰研究人员的一些船舶结构问题有望解决[2]。
船体结构应力集中数值计算王甲畏何祖平王德禹上海交通大学船舶与海洋工程学院结构力学研究所船体结构应力集中数值计算FEM Computation for the StressConcentration of ship structures王甲畏何祖平王德禹上海交通大学船舶与海洋工程学院结构力学研究所 200030摘要：结构在不连续及开口处容易产生应力集中，进而会产生结构的局部破坏，危害到整船的安全性。
本文通过有限元数值计算，对某船体进行了整体有限元计算，并选取部分构件进行了应力集中分析。
针对该船体的结构特点，模型主要采用板梁单元，采用大型通用有限元软件MSC.Nastran进行了数值模拟分析。
计算结果显示，在开口的部位应力集中现象很明显，通过与利用光弹性试验得到的结果比较，发现两种方法的结果中应力集中的位置基本吻合，大小也比较接近，证明了有限元计算的可靠性。
关键词：有限元应力集中船体结构 MSC.Nastran1 前言根据有关资料，某型船分别在甲板，侧壁和内底上有较大的开口。
由于几何形状的突变，当船体在波浪上行驶时，大开口角隅处会产生较大的应力集中，这种现象将是造成角隅处低周疲劳破坏或脆性断裂的主要因素，从而导致对船体总强度安全的严重威胁。
为了保证船体强度，必须对这种应力集中现象做细致的分析，并对应力集中系数比较大的区域采取必要的加强措施。
2 力学模型限于篇幅的大小，本文主要选择该船的机舱段来研究。
该机舱段主要由内底、外板、舱壁、纵桁和肋板等结构组成。
本机舱段位于总船的中部。
其结构相对比较简单，同时在内底上有若干的开孔，这些地方都可能产生应力集中。
针对机舱段的结构特点，忽略内底上的一些小的开孔，只保留两处比较大的且重要的开口（此处取为开口1，开口2，见图1）。
针对船体的结构特点，模型建立时主要采用板梁单元对船体结构进行模拟，为了分析的精确性及方便性，采用梁单元模拟纵骨、舱壁和围壁的扶强材，强横梁，纵桁以及强肋骨等T型材的腹板用板单元来模拟，翼缘板用矩形梁单元模拟。
