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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 <。
《船体结构与强度设计》复习题一、判断题1、长期以来，总强度一直是船体结构强度校核的主要方面。
（√）2、强度标准设计又称为计算设计方法，是目前应用比较广泛的方法。
（√）3、船舶除具有一定的强度外，还必须具有一定的刚度。
（√）4、对那些抗扭刚度较低的船体来说，扭转强度的研究就显得十分必要。
（√）5、在单跨梁的弯曲理论中，我们规定弯矩在梁的左断面逆时针为正，在梁的右断面顺时针为正，反之为负。
（√）6、在材料力学中，多数是根据剪力方程与弯矩方程或根据载荷、剪力与弯矩三者之间的微积分关系来画剪力图与弯矩图，在结构力学中也是一样。
（×）7、通过在方程中引入初始点的弯曲要素值来求解梁挠度曲线方程的方法叫做“初参数法”。
（√）8、如果梁上受到几个载荷共同作用时，就可以用“叠加原理”来进行计算。
（√）9、求解静不定梁往往是利用弯曲要素表，并通过变形协调条件来进行，而不能利用“初参数法”。
（×）10、在船体结构中，除了少数的桁架结构外，大多数的结构都是以弯曲变形为主的静不定杆系，例如连续梁、刚架及板架等属于这类杆系。
（√）11、变形连续条件就是变形协调条件。
（√）12、交叉梁系中不受任何外载荷作用的杆系称为无载杆。
（√）13、从原则上讲，力法可以解一切静不定结构。
（√）14、在船体结构计算中，常将甲板纵骨与船底纵骨视作连续梁，而甲板横梁与船底肋板作为它们的弹性支座。
（×）15、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。
（√）16、位移法中关于弯曲要素正负号的规定与力法中的规定一样。
（×）17、节点平衡方程又叫位移法方法，且此方程为正则方程。
（√）18、在弯矩分配法基本结构下，连接于节点的各杆杆端的固端弯矩一般来说相互平衡，即作用于节点上的固端弯矩之和等于零。
（×）19、和位移法相比，弯矩分配法可以使问题简单化，因为绕过了求节点转角这一步而直接求出杆端弯矩。
《船舶强度与结构设计》课程设计班级:姓名: 学号: 日期:规范（2.3.1.3 ）=0.043=7.68mm0.6 297.61.0规范（2.3.1.3 ）1.外板1.1船底外板1.1.1船底为纵骨架式，船中0.4L 区域内的船底板厚度t 应不小于按下列两式计算所得之值：t1= 0.043s(L+230) x F b mmt2= 5.6s 、(d h 1)F b mm =5.6 0.62.11=7.08mm设计任务式中:s —纵骨间距，0.6m ；d —吃水，3.7m ； L 为船长L=67.6m ；f b—■，- Fb 取 Fb船底外板实取：t = 10 mm船体结构尺寸确定规范 2.3.4.2 )F b 为船底折减系数hi=0.74K L 为材料系数 r 为舭部半径1.4舷侧外板1.4.1船中部0.4L 区域内的横骨架式舷侧外板厚度3(1)距基线—D 以上：41 =0.073sE 」(L 110)" mm=0.073 0.60 0.92 177.60 1 mm=7.16mmt 2 =4.2s. (d 冠 mm = 4.2 0.60 .(3.7 1.332)=5.65 mm、1(2)距基线 D 以下(舭列板除外)41 =0.072sE 」(L 110)「F bmm=0.072 0.60 0.92 177.601 mm=7.1 mmt 2 =6.3s (d h)F bmm= 6.3 0.60 \ (3.6 1.75) 1-8.74 mm实取厚度：t = 10 mm式中：s —肋骨间距，计算时取值应不小于肋骨的标准间距L —船长 D —吃水Fd 、Fb 为折减系数 Fd 、Fb 一般取较大者 E=1+s A 2/S A 2 S为舷侧纵桁间距，2.0m。
第二章船舶结构1．按规范规定，在船体结构中，船体的主要支撑构件称为主要构件，包括：舷侧纵桁。
2．船体结构的设计与建造应满足：（1）具有足够的强度、刚度和稳定性；（2）构件本身应有良好的连续性；（3）施工工艺合理；（4）充分考虑整个船体的美观；（5）便于维修保养。
3．作用在船体上的力：根据这些力对船体作用的效果，大体上分为剪力、总纵弯曲力矩、纵向扭矩、横向力和局部力。
4．船体强度船体抵抗各种外力作用的能力统称为船体强度。
其中主要考虑总纵强度、横向强度和局部强度。
它们分别表示船体抵抗总纵弯矩、横向力和局部力作用的能力。
除强度外，船体还应有足够的稳定性和刚性，使结构受压力作用时不致产生皱折而造成损害。
船舶的强度、稳定性和刚性主要靠正确地选择船体结构钢材及合理地布置这些构件来保证。
1．横骨架式船体结构是在上甲板、船底和舷侧结构中，横向构件数目多，排列密，而纵向构件数目少，排列疏的船体结构。
这种结构从木船结构演变而来，是在造船中应用最早的一种结构形式。
其特点是：（1）横向强度和局部强度好。
（2）结构简单，容易建造。
（3）舱容利用率高。
横向构件数目多，不需要很大尺寸，因而占据舱内空间较小。
（4）空船重量大。
船体总纵强度主要靠纵向构件和船壳板、甲板板来保证。
由于纵向构件数目少，必须增加船壳板的厚度来补偿，结果增加了船体重量。
对总纵强度要求不很高的中小型船舶常采用横骨架式船体结构。
2．纵骨架式船体结构是在上甲板、船底和舷侧结构中，纵向构件数目多、排列密，而横向构件数目少、排列疏的船体结构。
这种结构的特点是：（1）总纵强度大。
（2）结构复杂。
小尺寸的纵向构件数目多，焊接工作量大。
（3）舱容利用率低。
船体结构的横向强度主要靠少数横向构件来保证，因而尺寸很大，占据舱容较多。
（4）空船重量小。
因为船壳板和甲板板可以做得薄些，所以结构重量减轻。
这种形式的船体结构通常在大型油船和矿砂船上采用。
3．混合骨架式船体结构在上甲板和船底采用纵骨架式结构，而在舷侧采用横骨架式结构。
船舶结构强度与设计复习题船舶结构强度与设计复习题船舶结构强度与设计是船舶工程中非常重要的一部分，它涉及到船舶的安全性和可靠性。
在进行船舶结构设计时，需要考虑到各种力学和材料力学的知识。
下面将提供一些船舶结构强度与设计的复习题，帮助读者回顾相关知识。
1. 什么是船舶结构强度？船舶结构强度是指船舶结构在各种外力作用下的抗力能力。
它包括静态强度、动态强度和疲劳强度等方面。
船舶结构的设计应该能够满足船舶使用寿命内的各种工况和负荷要求。
2. 船舶结构设计中常用的材料有哪些？船舶结构设计中常用的材料包括钢材、铝合金和玻璃钢等。
钢材具有高强度和良好的可塑性，广泛应用于船舶建造。
铝合金具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能，适用于船舶的轻量化设计。
玻璃钢具有优良的抗腐蚀性能，适用于船舶的特殊部位。
3. 船舶结构设计中常见的荷载有哪些？船舶结构设计中常见的荷载包括静荷载和动荷载。
静荷载包括自重、货物重量、燃油重量等，它们是静态荷载。
动荷载包括波浪荷载、风荷载、船员和乘客的荷载等，它们是动态荷载。
4. 什么是船舶结构的疲劳强度？船舶结构的疲劳强度是指船舶结构在循环荷载作用下的抗疲劳能力。
船舶在航行过程中会受到波浪的作用，波浪荷载会引起船体的振动和变形，从而产生疲劳损伤。
船舶结构的疲劳强度设计要考虑到船舶使用寿命内的循环荷载。
5. 船舶结构设计中常用的强度计算方法有哪些？船舶结构设计中常用的强度计算方法包括解析法和数值模拟法。
解析法是指通过解析公式和理论计算船舶结构的强度。
数值模拟法是指通过有限元分析等数值方法计算船舶结构的强度。
这两种方法在船舶结构设计中都有广泛应用。
6. 船舶结构设计中需要考虑的安全系数有哪些？船舶结构设计中需要考虑的安全系数包括材料强度安全系数、结构强度安全系数和疲劳强度安全系数等。
材料强度安全系数是指材料的实际强度与设计强度之间的比值，用来保证材料的可靠性。
结构强度安全系数是指结构的实际强度与设计强度之间的比值，用来保证结构的可靠性。
船体强度与结构设计船体强度与结构设计1. 船体梁抵抗总纵弯曲的能⼒，成为总纵强度（简称纵强度）。
2. 重量的分类：（1）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。
（2）按分布情况分○1总体性重量，即沿船体梁全场分布的重量，通常包括：主体结构、油漆、索具等各项重量，对于内河⼤型客船，还包括：纵通的上层建筑及旅客等各项重量。
○2局部性重量：即沿船长某⼀区段分布的重量，通常包括：货物、燃油、淡⽔、粮⾷、机电设备、舾装设备等各项重量。
3.重量分布原则：对于各项重量按近似的和理想化的分布规律处理时，必须遵循静⼒等效原则1）保持重量的⼤⼩不变，这就是说要使近似分布曲线所围的⾯积等于该项实际重量2）保持重量重⼼的纵坐标不变，即要使近似分布曲线所围的⾯积⾏⼼纵坐标与该项重量的重⼼纵坐标相等3）近似分布的曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或⼤体相同3.描述浮⼒沿船长分布状况的曲线称为浮⼒曲线。
4.计算状态：通常是指，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、压装、空载等和按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为不利的装载状态。
4.静波浪弯矩与船型、波浪要素以及船舶与波浪的相对位置有关，波浪要素包括波形、波长和波⾼，⽬前得到最⼴泛应⽤的坦⾕波理论，根据这⼀理论，⼆维波的剖⾯是坦⾕曲线形状。
坦⾕波曲线形状的特点是：波峰陡峭，波⾕平坦，波浪轴线上下的剖⾯积不相等，故谓坦⾕波。
4.传统的标准计算⽅法：（1）将船舶置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的船舶⽅向上航⾏，船舶与波浪处于相对静⽌状态。
（2）以⼆维坦⾕波作为标准波形，计算波长等于船长（内河船舶斜置于⼀个波长上），计算波⾼按有关规范或强度标准选取。
（3）取波峰位于船中及波⾕位于船中两种状态分别进⾏计算。
船体强度与结构设计复习材料绪论1。
船体强度：是研究船体结构安全性的科学.2。
结构设计的基本任务：选择合适的结构材料和结构型式，决定全部构建的尺寸和连接方式,在保证具有充足的强度和安全性等要求下，使结构具有最佳的技术经济性能.3。
全船设计过程:分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。
4.结构设计应考虑的方面：①安全性;②营运适合性;③船舶的整体配合性；④耐久性；⑤工艺性;⑥经济性。
5.极限状态：是指在一个或几个载荷的作用下，一个结构或一个构件已失去了它应起的各种作用中任何一种作用的状态.第一章引起船体梁总纵弯曲的外力计算1.船体梁：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。
2.总纵弯曲:船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。
3.总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。
4.引起船体梁总纵弯曲的主要外力：重力与浮力。
5.船体梁所受到的剪力和弯矩的计算步骤：①计算重量分布曲线平p(x)；②计算静水浮力曲线bs（x)；③计算静水载荷曲线qs(x）=p（x)-bs(x）；④计算静水剪力及弯矩：对③积分、二重积分;⑤计算静波浪剪力及弯矩：⑥计算总纵剪力及弯矩：④+⑤。
6.重量的分类：①按变动情况来分：不变重量（空船重量)、变动重量(装载重量）；②按分布情况来分：总体性重量（沿船体梁全场分布）、局部性重量(沿船长某一区段分布)。
7.静力等效原则:①保持重量的大小不变；②保持重心的纵向坐标不变；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.9.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.载荷、剪力和弯矩之间的关系:①零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对应；②载荷在船中前后大致相等，故剪力曲线大致是反对成的，零点靠近船中，在首尾端约船长的1/4处具有最大正、负值;③两端的剪力为零，弯矩曲线在两端的斜率为零(与坐标轴相切）。
船底是船体等值梁的下缘，下列各选项载荷中属于船底板架受到的载荷是()
A：总纵弯曲应力B：货物横向载荷C：首部冲击力D：以上三项都是
参考答案：D
为了减小舱口角隅处应力集中，除了要求去除方角而采用圆弧形角隅，并在角隅处采用加复板或厚板进行加强，同时选用的钢材要采用级钢；
A：Ⅲ级或E/EH级钢B：Ⅱ级或E/EH级钢
C：Ⅱ级或D/DH级钢D：Ⅲ级或D/DH级钢参考答案：A
下列各项重力中不属于总体性重力的是
A：船舶主体结构B：主体油漆C：船上布置的索具
D：主机设备参考答案：D
为降低开口应力集中，如果开口采用椭圆形舱口角隅，则椭圆角隅的最佳长短轴之比
为；此时应力集中程度可比相应的圆弧角隅减少23%左右。
A：2.5~3 B：3~3.5 C：3.5~4 D：4~4.5 参考答案：B
在横骨架式的船底板上作用的正应力有（）
A：船底总纵弯曲产生的σ1 B：船底板架弯曲产生的σ2
C：肋板板格局部弯曲产生的σ3 D：以上三项都是参考答案：D
上层建筑的典型结构类型为
A：首楼与桥楼B：桥楼、尾楼与甲板室C：桥楼与甲板室
D：首楼、桥楼、尾楼、甲板室参考答案：D
下列不属于船体中剖面优化设计变量的是
A：双层底高度B：肋骨间距C：船底外板板厚D：T型钢剖面积参考答案：D 船级社的职责是；
A：规范监督船的建造B：批准船舶“入级”,办各种国际协定要求的证书
C：对使用中的船舶作定期检查D：以上三项都是参考答案：D
船舶发生弯曲时，主体与上层建筑之间的两组剪力描述错误的是
：剪力引起了强制变形的作用B：两组剪力在连接线出水平分布
C：为主体与上层建筑之间的作用力与反作用力D：大小相等，方向相同参考答案：D
下列不属于船体中剖面优化设计约束条件的为
A：设计变量必须满足“规范”要求B：最大切应力限制
C：总布置对双层底高度的限制D：船体总纵强度的强度储备系数限制参考答案：D
计算简图是结构计算中用以代替实际结构的一个模型，它必须满足反映()要求;
A：结构工作性能和便于计算B：强度和刚度
C：结构强度和经济性D：结构刚度和经济性参考答案：A
下列结构中，属于强力上层建筑的有
A：长桥楼、轻型长甲板室B：长桥楼、轻型长甲板室、短甲板室
C：长桥楼、轻型长甲板室、长甲板室D：长桥楼、长甲板室参考答案：D
下列关于强力上层建筑的描述不正确的是
A：强力上层建筑是假定完全有效地参与总强度作用的，其甲板应作为上甲板来设计
B：上层建筑参与总强度的效果从中段向两端逐渐减小，到端部附近已近于无效
C：上层建筑范围内的上甲板只能从端部起向着中段逐渐减小
D：上层建筑端部将出现应力集中现象参考答案：A
在进行外板及甲板板的设计时，下列局部区域的哪些外板规定了局部加强措施。
A：首部船底板B：与尾柱相连的外板、轴包板、锚链管区域的外板
C：外板开口处及船楼端部等特殊部位的板D：以上三项都是参考答案：D
规范规定的尺寸是保证船舶安全可靠的标准，最后选定的尺寸还要根据船舶的实际使用要求而适当调整；
A：最高B：最低C：一般D：都不对参考答案：A
根据船底材料分配关系，船底纵骨通常约占相当厚度的（）
A：10~15% B：15~20% C：20~30% D：25%~30% 参考答案：B
在结构设计时，首先应遵循的基本原则是，有关构件应布置在同一平面内，以组成封闭的整体框架结构共同承受载荷的作用。
这一原则称为原则；
A：受力的均匀性和有效传递原则B：结构的整体性原则
C：结构的连续性和减少应力集中原则D：局部加强原则参考答案：B
在剪力曲线的两端点处，弯矩曲线应与x轴。
A：相交B：垂直C：相切D：平行参考答案：C
采用分级优化技术将大大简化船体中剖面优化计算，下列描述不正确的是
A：该方法将减少分析次数，提高优化计算效率
B：该方法将缩减设计变量数目，提高优化计算效率
C：在分级优化技术中，各优化子系统之间的关系将有协调变量加以协调
D：在分级优化技术中，大部分约束条件是相互制约的参考答案：B
实肋板两端的弹性固定情况主要与有关
A：船底及舷侧的实际构造情况B：船舭部及舷侧的实际构造情况
C：甲板及舷侧的实际构造情况D：船底及船舭部的实际构造情况参考答案：A
111
A：选项A1 B：选项B1 C：选项C D：选项D 参考答案：A B
在外载荷的作用下，船体局部强度设计计算，是把船体分离成板架、框架、
连续梁和板来进行计算的;正确错误参考答案：[ 正确 ]
内底虽然也参加船体总纵弯曲，可是因为它离中和轴较近，因此它比外底作
用小，并且也不经常受很大的静水压力；正确错误参考答案：[ 正确 ]
船楼结构的特征是侧壁向船舷向内缩进一段距离
正确错误参考答案：[ 错误 ]
第三级优化通过调整协调变量，使满足船底外板总纵强度条件，并实现中剖面重量最小
正确错误参考答案：[ 正确 ]
在结构设计之前，只要根据设计船航行区域选择合适的建造规范就可以了；
正确错误参考答案：[ 错误 ]
在船舶静置于波浪上时，也必须通过纵倾调整，确定船舶的平衡位置，再求得船舶静置于波浪上的波浪附加剪力和附加弯矩。
正确错误参考答案：[ 正确 ]
静置于波浪的附加浮力曲线b w(x)就是由于波浪引起的浮力变化量Δb(x)。
正确错误参考答案：[ 错误 ]
通常，船体横剖面的中和轴偏于船底一边。
因此，极限弯矩就是甲
板板的弯曲应力正确错误参考答案：[ 错误 ]
船体外板及最上层连续甲板既承受并传递各种局部载荷，同时，它们又作为船体梁的最重要的纵向构件，
承受总纵弯曲；正确错误参考答案：[ 正确 ]
上层建筑中点断面处的正应力由上层建筑受到的主体的水平剪应力平衡
正确错误参考答案：[ 正确 ]
一货船体斜置在波浪上时的横断面，如图所示。
已知船宽B=6m，船体对波表面的倾斜角是
单位体积水的重量为，试问在这断面上受到的单位长度的浮力对该断面中央的力矩为多少？
参考答案：
计算船体扭转强度的扭矩荷重时，以维德勒（Vedeler）计算方法为依据，所采用哪几个状态作为比较强度的标准状态?
参考答案：
1）船体作为直立的状态； 2）船的航向与波浪行进方向的夹角取作； 3）取坦谷波，有效波长等于船长。
就是在波长为 ,船长为时, 取, 同时取波高为波长的； 4）船和波的相对位置是把船中放在波峰位置(中拱）或放在波谷位置（中垂）。
由于船体结构随着船舶种类而异，对扭矩的作用有显著的不同。
从对扭转的弹性作用的观点，根据有没有甲板开口和开口大小，将船体分为哪两类？
参考答案：一类就是几乎没有甲板开口的油船和具有普通舱口的货船；另一类就是矿石船和集装箱船，他们是在甲板上具有长大舱口的特殊专用船。
简述按规范进行结构设计的一般流程。
参考答案：
1）根据对母型船的调查研究和所设计船的特殊要求，分析所设计船的船体强度要求，选择合适的建造规范。
2）根据型线图和总布置图，绘制中剖面图、基本结构图和肋骨线型图等草图，并进行结构构件的初步布置。
3）按规范计算船体主要构件的尺寸，边计算、边绘图、边完善初始的结构布置方案。
规范法设计的一般流程图
第36题[问答题] 难度系数（一般）
计算作用于船体的扭转力矩时，为了计算简便，而且有足够的精确性，实际建模时应满足的基本假设有哪些？
参考答案： 1）船体是前后对称于中剖面的； 2）在静水水线和波浪水线间的范围内的船侧是直壁型的；3）波形是余弦型。
