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。

5.船舶由静水进入波浪会上浮还是下沉？船舶由静水进入波浪，其浮态会发生变化，若以静水曲线作为坦谷波的轴线，当船中位于波谷时，由于坦谷波在波轴线上以上的剖面积比在轴线以下的剖面积小，同时船体中部又较两端丰满，所以船在此位置时的浮力要比在静水中下，因为饿不能处于平衡，船舶将下沉ξ值；而当船中在波峰时，一般船舶要上浮一些。另外，由于船体首、尾线型不对称，船舶还将发生纵倾变化。

6.确定船舶在波浪上平衡位置的方法：利用静力平衡的条件，即重力等于浮力重心与浮心的纵向位置在同一条铅垂线上，方法一般有逐步近似法和直接法，直接法是由麦卡尔提出的，故称麦卡尔法，该方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位置6.史密斯修正：按坦谷波理论，波浪中的水质点在铅垂面内作等速运动，从而产生离心力，在波峰，由于水质点收到的离心力与重力方向相反，故相当于水的密度减小，而在波谷处，水质点收到的离心力与重力方向相同，故相当于水的密度值增加，因而导致波峰处的实际压力小于静水压力，而在波谷处则大于静水压力，结果使浮力曲线趋于平缓，

这种计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响，即考虑波浪动水压力影响对浮力曲线所作的修正，成为波浪浮力修正，或成为史密斯修正。船体剖面模数：应用简单梁的理论，总纵弯曲应力为σ=MZ/I或者σ=+-M/W式中W=I/\Z\称为船体剖面模数它是表征船体结构抵抗

弯曲变形能力的一种几何特性，也是衡量船体总纵强度的一个重要标志。危险剖面（计算剖面）：由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一

般在船中0.4倍船长范围内，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面-含有最大的舱口或其它开口的剖面，如机舱，货舱开口剖面。

纵向强力构件：在船中部0.4-0.5

倍船长区域内连续的纵向构件，如甲板板、外板、内底板、内龙骨、纵垳、纵骨等都是纵向强力构件。船体剖面模数计算的计算过程：1）画出船体计算剖面的半剖面图，对纵向强力构件进行编号2）选取参考轴O’-O’，该轴可选在离基线e=（0.45-0.50）倍型深处，或就在

基线处3）最后利用表格计算：7.船舶在同一计算状态下，静水弯矩和静波浪弯矩的代数和，称为总纵弯矩。8.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，有时也称强力甲板处的剖面模数为船体剖面的最小剖面模数。第二次近似计算的原因：第一次近似计算中，将所有纵向强力构件都看成完全有效地参加抵抗总纵弯曲，有时会不能如实地反映船体薄壁板构件的工作效能，因而也就不能确切的评估船体强度，这便是第一次近似计算中存在的问题。

9.折减系数:板由于失稳，在同一水平高度上的应力沿板宽不再保持均

匀分布，与纵向骨架梁相连的部分板宽内应力较高，板宽的中间部分应力较低，说明船体板不能完全有效的参加抵抗总纵弯曲。此时，仍能运用简单梁的计算公式计算总纵弯曲应力，一般采用折减系数υ把船体剖面中的一部分失稳的板构件剖面积化为假想不失稳的刚性构

件剖面积。10.将纵向强力构件分为刚性构件和柔性构件。刚性构件包括：受压不失稳的刚性骨架梁、纰列板及与刚性骨架梁、纰列板等相毗连的每一侧宽度等于该板格短边长度0.25倍的那一部分板。板格的其余部分在受压后可能失稳，称为柔性构件，它只能承受等于其临界应力夫人压应力。11.把纵向构件分为四类：（1）只承受总纵弯曲的纵向强力构件，成为第一类构件，如不计甲板横荷重的上甲板（2）同时承受总纵弯曲和板架弯曲的纵向强力构件，称为第二类构件，如船底纵垳、内底板（3）同时承受总纵弯曲、板架弯曲及纵骨弯曲的纵向强力构件，或者同时承受总纵弯曲、板架弯曲及板的弯曲（横骨架式）的纵向强力构件，称为第三类构件，如纵骨架式中的船底纵骨或者横骨架式中的船底板。（4）同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件，成为第四类构件，如纵骨架式中的船底板

12.许用应力：指在接受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。许用应力通常小于构件破坏时的极限应力值或结构发生危险状态（结构已失去它应起的各种作用中的任何一种时的状态）时材料所对应的极限应力值。

13.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。通常决定于以下一系列因素：(1)计算载荷表征实际载荷的精度。（2）在给定载荷下，结构响应分析的精度（3）材料机械性能的稳定程度（4）建造工艺、施工质量对材料强度的影响（5）营运条件及使用年限聚顶的腐馈磨损情况（6）结构破坏所引起的后果14.许用应力标准是根据舰船设计、建造和营运经验，以及积累的实船静载测量和航行试验结果，根据安全和经济的原则确定的15.船体极限弯矩：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（在压缩时）的总纵弯曲力矩。16强度储备系数：表明船体结构所具有的承受过载能力的大小，Mj/M》/n 17局部强度：船体在外力作用下初发生总纵弯曲变形外，各局部结构，如船底、甲板、船侧和舱壁板架以及横向肋骨框架也会因局部载荷作用而发生变形、失稳或破坏。研究它们的强度问题称为局部强度。18.影响计算模型的因素；

(1)结构的重要性，对重要结构应采用比较精确的计算模型（2）设计阶段在初步设计阶段可用较粗糙的模型，在详细设计阶段则需要较精确的计算模型（3）计算问题的性质，对于结构经历分析，一般可用较复杂的计算模型，对于结构动力和稳定性分析，由于问题比较复杂，可用较简单的计算模型19构件计算时尺寸

简化：板架计算时其长度、宽度取相应的支持构件间距离，例如船底板架和甲板板架好的长度去横舱壁之间的距离，宽度取组成肋骨框架梁中和轴的跨距，或简单的取为船宽。肋骨刚架计算时，其长度、宽

度取组成肋骨框架梁中和轴线交点间距离，用中和轴线代替实际构件。

20.骨架支持形式：（1）自由支持在刚性支座上。（2）刚性固定（3）弹性支座和弹性固定。简化成何种支座，视相邻构件与计算构件间的相对刚度及受力后的变形特点而定。21.由于实肋板刚性远大于纵骨，可视为纵骨的刚性支座，又变形以肋板为支点左右对称，因此计算船底纵骨强度的时可按两端刚性固定的单跨梁来计算。22结构对称性

的利用：（1）船体结构一般都是左右对称的，充分利用这个特点可大大减少未知量的数目。如果结构与载荷都是对称的，可取一半结构进行计算，在对称面的各个节点上加上适当的约束（2）如果结构具有纵、横双重性对称，载荷也对称，则可取1/4结构进行计算（3）当

结构对称、载荷步对称时，可将载荷分解为对称与反对称两种情况计算然后迭加。23载荷模型化时考虑的问题：1)确定作用于结构上的载荷工况2）确定计算载荷的性质与载荷类型3）确定载荷大小，并决

定施加在哪些构件上4）确定载荷的组合与搭配24带板：船体结构

中绝大多数骨架都是焊接在板架上的，当骨架受力发生变形时，与它相连接的板也一起参与骨架抵抗变形。因此，为估算板架的承载能力，也应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的剖面积、惯性矩和剖面模数等几何要素，这部分板成为带板或者附连翼板。25剪切滞后：在腹板正上面的面板部分弯曲应力最大，沿面板宽度曲应力离开腹板逐渐减小，这种现象称为剪切滞后。26

安装在平板上的主要构件的有效面积为：A=10fbtp，f=0.3（l/b）2/3，但不大于1。中国船舶检验局规定：强骨材带板宽度取其跨度的1/6。

27船体板架计算：1）对于横骨架式，主向梁承受肋板间距范围内的荷重，交叉构件只承受节点反力；2）对于纵骨架式，载荷通过纵骨传给实肋板，交叉构件也只承受节点反力；3）对于舱长很短的船底板架，（l/b《0.8》为确定这种板架中行材的弯曲应力，可将中行材当作单跨梁处理。28强力甲板：最上层连续甲板是船体梁的上翼板，它对保证船体总纵强度起重要作用。29舱壁的分类：按其布置方向可分为横舱壁和纵舱壁两种，按其结构型式可分为平面舱壁和皱折舱壁。平面舱壁的强度计算：1）被扶强材支持的舱壁板，由于结构和载荷的对称性变形呈筒形，故舱壁板可按两端固定的板条梁来计算2）

29.船体结构主要构件：工字钢次要构件：角钢T型钢。

30.型材剖面设计应符合下列要求：1）具有足够的强度、刚度和稳定性2）应尽可能符合生产与工艺方面的要求，如制造简单、施工质量高3）满足特殊结构与营运使用的要求，例如，为保证货舱容积而对型材剖面高度的限制，因磨损而对最小板厚的要求等4）剖面内材料分布合理，使所得结构质量最轻，这是船体结构工程师的重要目标之一。30.衡量型材剖面内材料分布合理程度的指标有：剖面利用系数和比面积。31.理想剖面：理想剖面没有链接两翼板的腹板。32.W1=1/2ηhf，η称为剖面的利用系数，在f和h相同的情况下，η能表明材料在剖面中分布的合理程度，即越大，所设计的型材剖面越接近于理想剖面，剖面材料的利用率越高。圆的利用率最低，工字钢最高，33.剖面模数比面积Cw=F/W2/3,剖面惯性矩比面积：Ci=F/I1/2 33.为了保证型材有足够的强度，翼板的最大正应力和腹板的最大剪应力

小于许用应力M/W1《σ及NS/It《τ34.型材剖面中材料合理分布的问题：1）K值的变化范围不大在3-6之间。2）只要剖面高度h不变，增大翼板的剖面积，剖面模数增加的极为缓慢，可知船体骨架梁带板宽度的变化对梁材最小剖面模式的影响不大。3）增加不对称剖面型材最小剖面模数最有效的

方法就是增加腹板的高度，或者腹板高度不变时，增加小翼板的剖面积。35应用数学规划方法解决结构设计问题将引入如下术语：1）设计变量2）约束条件3）可行域4）目标函数36.船体结构用钢：一般强度船体结构钢和高强度船体结构钢（屈服极限大于256MPa的钢）设计时应首先确定以何种屈服极限的钢材作为船体材料，在一般情况下，这个问题应该由经济合理性决定，并考虑船体重量的减轻。37.钢料选择：对于船长在80-100m以下的小型船舶，构件尺寸往往根据一定的腐蚀、磨损等厚度储备来选择，此时采用高强度钢将达不到减轻船体重量的目的，随着船长和它的排水量的增加，船体主要构件采用屈服极限较高的钢材，并科技减轻结构重量，但是船体主要构件厚度的减薄，要受到保证结构具有一定的稳定性储备的限制，所以对每一类型的船舶来说，采用超过一定屈服极限的钢，其效果是不大的，同时材料的选择还必须与船体骨架式的选择相配合，对横骨架式船，为保证稳定性要求，将不可能减薄板的厚度，所以材料的屈服极限越高，就与有必要采用纵骨架式结构，此外，高强度钢的应用还会受到船体刚性最小要求的限制，例如集装箱船等大开口船。38船体结构型式的选择：纵骨架式结构，因板格的长边沿船长布置，板格的稳定

性通常可达到材料的屈服极限，因此它一般应用在对总纵强度要求较高的大型船舶的上甲板和船底结构。下甲板、舷侧及船端结构，一般受总纵弯曲的应力不大，主要是承受横荷重，通常采用横骨架式结构，这样既可保证局部强度，同时施工方便，且不致占据过大的舱容。39.船体结构的计算法设计：是指运用结构分析方法的综合来确定船体横剖面的最优尺寸和所有构件的尺寸，并保证结构在外来载荷作用下具有足够的强度、稳定性，因此就要知道作用在结构上的计算载荷和应采用的强度条件的模式。40.中剖面计算法的基本任务：应包括综合决定纵、横构件布置及其尺寸。利用数学规划的优化方法可解决这个任务，并且我们已经有了实用的计算机程序问世，我们的任务是，依据作用在结构上的载荷，按结构的强度、稳定性及有关建造于使用要求，选择纵向强力构件的合理剖面尺寸及其配置。41.中剖面发计算法的设计要求与目标1）总强度要求2）局部强度及稳定性要求3）制造及工艺上的要求4）使用上的要求5）设计的目标42.相当厚度：是船体厚度与所有纵骨剖面积平铺在其宽度上的假想厚度相加所得。现将设计问题分为两步完成，首先，计算满足总纵强度要求的结构相当厚度，即解决材料在整个横剖面上的最优配置，然后根据求得的相当厚度，按局部强度与稳定性等要求确定板格及纵骨的尺寸，即解决材料在板与纵骨间的合理分配，这就是通常所说的分级优化的策略思想。43.纵向加筋板的设计：当船底与甲板的相当厚度确定以后，就要设法从相当厚度中分出一部分材料做成加强板的纵骨，即进行板与纵骨间的材料分配，并最终决定纵向加筋板的尺寸，包括：板厚t、

纵骨的尺寸及其间距b（或纵骨的根数）43.纵向加紧板设计要求：1）总强度要求2）局部强度要求3）稳定性要求4）构造、工艺及尺寸

上的要求43.世界上的船级社：中国船检局（中国船级社）CCS、美国船检局（ABS）英国劳氏船级社（LR）德国劳氏船级社（GL）日本海事协会（NK）法国船级社（BV）挪威船级社（DNV）意大利船级社（RI）俄罗斯海上船舶登记局（RS）44.船级社的职责：船级社按规范监督

船舶的建造，并允许船舶正式入级，给他们所登记的船办各种国际协定所要求的证书；此外还对使用中的船舶作定期检查，以确定这些船是否保持在级内。建造规范也为航运、造船、相关的制造业和保险业服务。经过入级登记的船，符合公认的健全的建造标准，这就等于告诉运货人说，他将他的货物交给已经入级的船承运时，他并没有冒险脱离实践的风险；同时，保险公司在被请求给船舶保险时，船的入级有助于保险公司判断

隐含着的危险性质。45.规范法设计的基本步骤：1）首先根据对母性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

型线图等草图，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，这时，边计算，边绘图，边完善初始的结构布置方案46.结构布置的一般原则和规定：1）结构的整体性原则：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2）受力的均匀性和有效传递原则：结构构件的布置要尽可能均匀，

以避免构件规格太多或是造成材料的浪费，此外结构应保证某一构件受力后，能有效的将力传递到邻近的结构构件上，以避免某一单独的结构构件承受外力。3）结构的连续性和减少应力集中原则：构件的布置应力要求保证其连续性，尽可能避免构件突然中断4）局部加强原则：在设计过程中，对那些在使用中要承受较大局部载荷的结构则进行适当的局部加强5）一些其他的基本规定例如《海船规范》、《河船规范》等。47.船体结构刚分级：我国《海船规范》将一般船体结构刚划分为A、B、D、E等四个钢级。48.规范对外板的一些规定：《海船规范》中对0.4L和离船端0.075L（《河船规范》为0.1L）区域的船体外板（包括船底板、平板龙骨、舟比列板、舷侧外板和舷顶列板），分别按横骨架式和纵骨架式给出了最小板厚计算公式。还规定，外板厚度在中部0.4L区域内保持不变，然后向首尾两端，逐渐递减至船端0.075L（或0.1L）区域的板厚，这正好与船体承受的总纵弯曲力矩沿船长的分布相一致。49对甲板板的一般规定：如今《海船规范》除了规定保证船体纵向强度的中剖面模数要求（对甲板有大开口的船舶，通常由这一要求决定强力甲板的尺寸），还根据甲板的作用规定了它们的最小厚度。50.应力集中应力集中系数：在船体结构中，构件的间断往往是不可避免的，间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。

51. 应力集中系数：通常，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σmax或τmax分别与所选基准应力σo和τ

o之比值即k=σmax/σo或k=τmax/τo称为应力集中系数。52舱

口角隅开口选择：采用椭圆形或抛物线形，且长轴沿船长方向，进一步改善了过渡方式，这时的应力集中系数比采用圆弧形的应力集中系数低。53.甲板开口降低应力集中的措施：1）采用圆弧形舱口角隅2）财通抛物线或者椭圆形舱口角隅3）舱口边缘的甲板纵垳对降低角隅处的应力集中有一定的作用4）减小开口间的甲板厚度

5）采用一种新型的“弹性角隅“54凡开口尺度相对于船宽来说很小，高应力只在很局部的范围内分布，或者应力集中系数不大，这类开口可以不予加强：1）直径不大于20倍板厚的圆形开口2）椭圆形开口的长轴沿船长方向布置，且开口长宽比不小于2 3）其他形状的开口，如果试验证明其应力集中系数小于2（对一般强度钢），或者小于1.5（对于高强度钢）的开口，4）强力甲板开口线以外，长度（首尾方向）不超过2.5m及宽度不超过1.2m或0.04Bm（取小者）的甲板开口，在一个横剖面上的开口宽度总和be应符合下式要求：be《0.06（B-Σbi）54.船楼端部减缓应力集中的措施：1）设置端部弧形过渡板2）局部增加主体结构板厚55：甲板室端部减缓应力集中的措施：1）通常其侧壁与端壁的连接应做成圆角，形成带圆角的围壁2）同时，设法降低围壁与甲板连接处的抗剪刚性系数，使连接处的剪应力减少，可在角隅处局部采用铆钉与甲板相连。3）另外，在船中部0.5L区域内的甲板室端部应尽量减少侧壁开口的数量和尺寸，所有门窗开口需设计成圆角，在门或类似开口的上下面应有足够的连续围壁板。

船体强度与结构设计复习材料

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。 引起船体梁总纵弯曲的外力计算 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。 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。 总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。 引起船体梁总纵弯曲的主要外力：重力与浮力。 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。 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）。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。 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：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。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）。 计算状态：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、压载、空载等和按装载方案可能出现的最为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。 挠度及货物分布对静水弯矩的影响： ①挠度：船体挠度对静水弯矩的影响是有利的；

船体结构与强度设计总结

1、结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种载荷和（或）载 荷效应，并且在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。此外，结构在正常使用时，还必须适合营运的要求，并在正常的维护保养条件下，具有足够的耐久性。 2、船体强度计算包括： （1）确定作用在船体或各个结构上的载荷的大小及性质，即外力问题；外载荷 （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种作用中的任何一种作用时的载荷，即结构的极限状态分析（亦或求载荷效应的极限值），即内力问题。响应 （3）确定合适的强度标准，并检验强度条件。衡准（结构的安全性衡准都普遍采用确定性的许用应力法） 3、通常将船体强度分为总强度和局部强度来研究。 4、结构的安全性是属于概率性的。 5、把船体当做一根漂浮的空心薄壁梁（成为船体梁），从整体上研究其变形规律和抵抗破坏 的能力，通常成为总强度。总强度就是研究船体梁纵弯曲问题。从局部上研究局部构件变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。 6、作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：总体性载荷、局部性载荷。 按载荷随时间变化的性质可分为：不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。 7、总体性载荷是指引起整个船体的变形或破坏的载荷和载荷效应。 局部性载荷是指引起局部结构、构件变形或破坏的载荷。 冲击载荷，是指在非常短的时间内突然作用的载荷，例如砰击。 8、结构设计的基本任务是：选择合适的结构材料和结构型式，决定全部构件的尺寸和连接 方式，在保证具有足够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。 9、船体结构设计，一般随全船设计过程分为三个阶段，即初步设计、详细设计和生产设计。 10、结构设计应考虑：安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、耐久性、工艺性、经济性。 11、大多数结构的优化设计都以最小重量（或最小体积）作为设计的目标。但是，减小结构 尺寸、降低结构重量，往往会增加建造工作量，从而增加制造成本同时还会引起维护保养费用的增加。因此，应该研究怎样才能达到降低结构重量和降低初始成本这两个目标的最佳配合。 1、船体重量按分部情况来分可以分为：总体性重量、局部性重量。 按变动情况分可以分为：不变质量和变动质量。 2、对于船体总纵强度的计算状态，选取满载：出港、到港；压载：出港、到港；以及装载 手册中所规定的各种工况作为计算状态。 3、计算波浪弯矩的船体标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的，计算波长等于船长。 4、计算波浪弯矩时，确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直接法两种， 直接法又称为麦卡尔法。 5、史密斯修正：计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响，即考虑波浪动水压力影响对 浮力曲线所做作的修正，称为波浪浮力修正，或称史密斯修正。 6、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，简称船 体梁。 7、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。船体抵抗总纵弯 曲的能力，成为总纵强度（简称纵强度）。 8、波浪附加剪力、波浪附加弯矩完全是由波浪产生的附加浮力（相对于静水状态的浮力增 量）引起的，简称波浪剪力和波浪弯矩。

先进船型与船体结构设计技术综述

先进船型与船体结构设计技术 1 概述 1.1船型与船体结构设计技术的概念与内涵 船型，通常指船舶的类型，按不同的分类标准可以划分为许多种不同的船型。例如按载货方式可分为散货船、油船、集装箱船，其中散货船又有灵便型、巴拿马型、超巴拿马型、好望角型等系列；按航行姿态可分为排水量船、滑行艇、水翼船、气垫船、地效翼船等；按推进器型式可分为螺旋桨推进船、喷水推进船、明轮船等；按动力装置种类可分为柴油机推进船、电力推进船、燃气动力装置船、核动力装置船等。 船体结构设计是在满足船舶总体设计的要求下，解决船体结构的形式、构件的尺度与连接等设计问题，保证船体具有恰当的强度和良好的技术经济性能。船体结构设计应考虑以下几方面：1）安全性，结构设计应保证船舶在各种外力作用下，具有一定的强度和防振性能。2）适用性，结构的布置与构件尺度的选用应符合营运的要求。3）整体性，结构设计必须与船舶性能、轮机、没备、电气及通风等设计密切配合，确保船舶在各个方面都具有良好的工作性能。4）工艺性，结构形式与连接形式的选择应便于施工，选用结构材料应适当减少规格，根据船厂的设备情况和生产组织管理等特点，采用先进、高效、经济的工艺措施。5）经济性，考虑上述方面条件下，力求减少结构的重量，材料选用恰当，使船舶具有更好的经济性能。 1.2 重要性 在国防工业领域，采用新的结构形式、新材料、新型推进方式等新技术开发先进船型，是改善海军舰船总体性能、提高作战效率的重要手段。近十几年来，随着科技的进步，海军对舰船的航行性能、隐身性能、负载能力等要求不断提高；在对近海作战能力的不断重视下，舰船在浅水海域作战需要小吃水，为安装模块化装备需要宽大甲板面积，快速航渡需要高航速。常规单体船型虽然推进效率较高、超载能力强、船体结构简单、维修方便、造价低，但已较

最新船舶设计原理总复习

第一章船舶设计概要 1.船舶设计工作具有哪些特点？ 答：（1）必须贯彻系统工程的思想，考虑问题要全面，决策时要统筹兼顾；在总体设计中一定要处理好主要矛盾和次要矛盾的关系，要协调好各部门的工作，既要使船舶的各部分充分发挥自身功能，又要是相互关系达到最佳的配合。 （2）船舶设计的另一个特点是：设计工作是由粗到细、逐步近似、反复迭代完成的。 船舶设计也可以说是一个多参数、多目标、多约束的求解和优化问题。 2.船舶设计有哪些基本要求？ （1）适用、经济 （2）安全、可靠 （3）先进、美观 3.新船设计的基本依据是“设计技术任务书”，它反映了船东对新船的主要要求。请问设 计技术任务书通常是如何制定的？运输船舶的设计技术任务书一般包括哪些基本内容？ 答：（1）设计技术任务书是用船部门根据需要和可能，经船型的技术经济论证后得出的。 船型的技术经济论证是对不同船型方案的投资规模、经济效益和技术上的可行性进行比较和分析。 （2）一般运输船舶的设计技术任务书包括以下基本内容： 1）航区和航线 海船航区是根据航线离岸距离和风浪情况来划分的。航区不同，对船舶的安全性和配备配置要求不同。我国法规对非国际航行海船的航区划分为远海航区、近海航区、沿海航区、遮蔽航区。 内河船的航区根据不同水系或湖泊的风浪情况划分为A级、B级、C级等。 2）船型 这里的船型是指船舶的类型、甲板层数、机舱部位、首尾形状和其他特征。 3）用途 新船的使用要求，通常给出货运的货物种类和数量以及货物的理化性质和其他要求。 4）船籍和船级 船级是指新船准备入哪个船级社，要求取得什么船级标志，确定设计应满足的规范。 船籍是指在哪国登记注册的船舶，确定新船应遵守的船籍国政府颁布的法定检验规则。 5）动力装置 给出主机和发电机组的类型、台数、燃油品质和推进方式。 6）航速和功率储备 对航速一般给出服务航速（kn，节，海里/小时）。 服务航速是指在一定的功率储备下新船满载能够达到的航速。对拖船通常提出拖带航速下拖力的要求或自由航速的要求。 功率储备是指主机最大持续功率的某一百分数，通常低速机取10%，中速机取15%。 7）续航力和自持力 续航力是指在规定的航速（通常为服务航速）或主机功率下，船上所带的燃料储备量可供连续航行的距离（n mile）。 自持力是指船上所带淡水和食品可供使用的天数。运输船舶不给出自持力时，淡水和食

船舶结构设计基础作业1

1波浪包括哪些要素？并叙述在实际计算时各个波浪要素的选取方法。 答：波浪要素包括波形、波长与波高。 在实际计算时，波形为坦谷波, 取计算波长等于船长，波高随船长变化，并且规定按波峰在船舯和波谷在船舯两种典型状态进行计算。 2试简述浮力曲线的绘制方法 答：浮力曲线是指船舶在某一装载状态下(一般为正常排水量状态)，浮力沿船长分布状况的曲线。浮力曲线的纵坐标表示作用在船体梁上单位长度的浮力值，其与纵向坐标轴所围的面积等于作用在船体上的浮力，该面积的形心纵向坐标即为浮心的纵向位置。通常根据邦戎曲线求得浮力曲线。下图为邦戎曲线及获得的浮力曲线. 船舶在波浪中有可能发生倾斜，若浮心与重心的纵向坐标之差不超过船长的0.05％～0.1％，则可认为船舶已处于平衡状态，否则须进行纵倾调整。 浮态第一次近似计算 根据静水力曲线去确定相应与给定排水量时的平均吃水dm、浮心纵向坐标xb、水线面漂心坐标xf 以及纵稳心半径R。 由于实船的R远大于KC，所以 确定了首尾吃水之后，利用邦戎曲线求出对应于该吃水线时的浮力分布，同时计算出总浮力及浮心纵向坐标。如果求得的这两个数值不满足精度要求，则应作第2次近似计算。 浮态第二次近似计算 A-水线面面积 若浮心与重心的纵向坐标之差不超过船长L的0.1%，排水量与给定的船舶重量之差不超过排水量 ，应根据最后一次确定的首尾吃水求出浮的0.5%，则认为调整好了,由此产生的误差不超过5%M max 力分布曲线。 3若被换算构件的剖面积为ai，其应力为σi，弹性模量为Ei；与其等效的基本材料的应力为σ，弹性模量为E，根据变形相等且承受同样的力P，则与其等效的基本材料的剖面积为a为多少？

《船体结构与强度设计》习题题目练习

《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。（×） 20、正则方程就是力的互等定理的反应。（√） 21、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。（√） 22、最小变形能定理，又称最小功原理，是莫尔定理的特殊情况。（×） 23、广义位移应理解为杆件在变形中广义力作用点处沿力作用方向的位移，广义力与广义位移永远成线性关系。（×） 24、运用能量法能够解决结构的位移问题，也能解决静不定问题。（√） 25、若杆件横断面对于两个主对称轴的惯性矩不同，则杆在失稳时总是在刚度最大的平面中弯曲。（×） 26、在造船界，通常把杆件在弹性范围外失稳的力叫做临界力，以区别弹性范围内失稳的欧拉力。（√） 27、对于高强度钢与普通钢，虽然具有相同的弹性模量，但具有不同的屈服极限，因此用这两种材料做成的杆件，尽管其断面形式相同、跨度相同、固定情况相同，他们的欧拉力是不同的。（×） 28、对于任意多跨连续梁，只要其每个跨度是等距、等断面的，并且两端是自由支持的，这时不论跨度有多少，其欧拉力都等于每跨单独时的欧拉力。（√）

船舶结构物强度

思考题 1.依据“建造规范”与依据“强度规范”设计船体结构的方法有什么不同？它们各有何优缺点 答：建造规范：根据规范确定最小尺寸，设计尺寸不应小于最小尺寸 优点：安全、简便。缺点：不易反应具体船舶的特点及新技术成果。 强度规范：又分直接设计和间接设计，前者是依据]/[max σM W =来确定构件尺寸，后者参考母型取定构件尺寸，再计算max σ与][σ相比较，修改尺寸。 优点：合理，反映具体的船舶特点。缺点：计算工作量大 2.为什么要将船体强度分为“总强度”和“局部强度”？其中“局部强度”与“局部弯曲”的含义有何不同？ 答：总强度是把整个船体看做一个整体来研究其强度，局部强度是研究组成船体的某些部分结构、节点及其组成构件的强度问题，一般在总强度校核已进行的前提下，对局部强度进行分析，以确定结构布置原则和决定构件尺寸。局部弯曲是考虑将总纵弯曲应力计入的总应力，而局部强度还得将总应力与][σ相比较，进行强度校核。 3.如何获得实际船舶的重量分布曲线？ 答：通常将船舶重量按20个理论站距分布（民船尾－首，军船首－尾编排），用每段理论站距间的重量作出阶梯形曲线，并以此来代替重量曲线。作梯形重量曲线时，应使每一项重量的重心在船长方向坐标不变，其重量分布范围与实际占据的范围应大致对应，而每一项理论站距内的重量则当做是均匀的。最终，重量曲线下所包含的面积应等于船体重量，该面积的形心纵向坐标应与船体重心的纵向坐标相同。 4.说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。 答：原理：认为船是在重力、浮力作用下平衡于波浪上一根梁 步骤：（1）确定平衡水线位置（2）根据梯形法、围长法等得出船舶重量分布曲线w(x)，根据邦戎曲线得出某一吃水下的浮力曲线b （x ），计算载荷曲线q(x)=w(x)-b(x)，根据∫=x dx x q x N 0)()(计算船舶静水剪力，∫∫=x x dxdx x q x M 00)()(计算静水弯矩 5.“静置法”对计算波浪的波型、波长、波高以及与船舶的相对位置作了怎样的规定？ 答：对于“静置法”，标准波浪的波形取为坦谷波，计算波长等于船长，波高则随波长变化。波船相对位置：中拱（波峰在船舯）和中垂（波谷在船舯）两种典型状态。 6.按照“静置法”所确定的载荷来校核船体总纵强度，是否反映船体的真实强度，为什么？答：按照静置法所确定的载荷来校核船体总强度，不反映船体的真实强度，因为海浪是随机的，载荷是动态的，而且当L 较大时载荷被夸大，但具有相互比较的意义 7.依据ｑ－Ｎ－Ｍ关系解释在中拱和中垂波浪状态下，通常船体波浪弯矩总是舯剖面附近最大，这一结论是否适用于静水弯矩？ 答：适用于静水弯矩，将船近似为自由－自由梁，受垂向载荷作用，易知船体弯矩是舯剖面附近最大 8.在初步设计阶段，如何应用“弯矩系数法”来决定船体的最大波浪弯矩和剪力？ 答：在初步设计阶段，通过参考母型船，估计一个主尺度D 、L ，在中拱、中垂两种情况下，由max )/(w M DL K =，得出K DL M w /)(max =其中中垂K ，中拱K 的值约15－35，而max )(w N 由max )(w N =L M w /)(5.3max 得出

船体结构设计任务书答案

船体结构设计任务书 1．根据“中国船级社”颁布的《钢质海船入级规范（2006）》设计下述船舶的船中剖面结构。 船型：甲板驳 主尺度： 船长L＝110.0 m 船宽B＝21.0 m 型深D＝5.8 m 排水量?＝7400吨 方型系数0.84 C B 2．设计相关条件 本甲板驳横剖面草图见下图，本船采用单层底，左右距中5200mm各设有一道纵舱壁，甲板、舷侧、纵舱壁和船底采用纵骨架式，肋距550mm，每三档设一道横框架（Web Frame）。

3．提交作业 （1）船体结构规范设计计算书； 对设计船舶特征做简要概述（包括船型、主尺度和结构基本特征等），设计所根据的规范版本等。按照船底、舷侧、甲板、舱壁的次序，分别写出确定每一构件尺寸的具体计算过程，并明确标出所选用的尺寸。计算书应简明、清晰，便于检查。 （2）绘制设计典型横剖面结构图，包括强框架剖面和非强框架剖面。 结构图应符合船舶制图规定，图上所标构件尺寸应与计算书中所选用构件尺寸 一致。

1.概述 本船为航行于长江A级航区驳船，船舶采用单底、单舷、单甲板纵骨架式结构。结构计算依据CCS颁布的《钢质海船入级规范（2006）》相关规定。 1.1 主要尺度 船型：甲板驳（无自动力）总长Loa ：110.0 m 设计水线长Lw ：105.0 m 型宽B ：21.0 m 型深D ： 5.8 m 设计吃水d ： 4.2 m (A 级) 结构吃水： 4.3 m (结构计算) 肋距S ：0.55 m 排水量? ：7400 t 方型系数CB：0.84 1.2尺度比 1.2.1 尺度比(按CCS—3.1.1) 本船本船采用单层底，左右距中5200mm各设有一道纵舱壁，甲板、舷侧、纵舱壁和船底采用纵骨架式，肋距550mm，每三档设一道横框架（Web Frame）。

船体结构复习材料

《船体结构》复习材料 一、选择填空 第一章船舶类型及结构的一般知识 1、船舶按航行区域可分为海船和内河船；按航行状态可分为排水型船、潜艇、 滑行艇、水翼艇和气垫艇；按推进动力可分为风帆船、蒸汽机船、内燃机船、燃气轮机船和核动力船；按推进器可分为螺旋桨船、喷水推进船，空气螺旋桨推进船和明轮船；按建造材料可分为钢船、木船、水泥船，铝合金船和玻璃钢船等。 通常一般是按船舶的用途来分类，可分为如下几种：运输船、工程船、渔业船、港务船、海洋调查船、战斗舰艇、辅助舰艇。 2、船体发生扭转变形的时机：①船舶在斜浪航行；②首尾装载对中心线左右不对称时。 3、船体的四大板架：甲板板架、舷侧板架、船底板架和舱壁板架。 第二章外板和甲板板 1、通常在首尾端将外板板列数目减少，而把原有的两列板并成一列板。 2、并板的两种形式：双并板和齿形并板。 3、外板的端接缝应布置于1 /4或3/4肋距处。 4、钢板长边与长边之间的接缝称为边接缝： 5、舷边连接的三类形式：舷边角钢铆接、圆弧舷板连接、舷边直角焊接。 6、角隅应做成圆形、椭圆形或抛物线形。 7、一般首舷弧是尾舷弧的2倍。 第三章船底结构 1、内底边板的结构形式：水平式、下倾式（普通干货船）、上倾式（散货船）、 折曲式。 2、箱型中底桁主要用于集中布置管系，避免管子穿过货舱而妨碍装货。 3、中底桁是水密的连续构件。 4、横骨架式单底结构由内龙骨与肋板组成。 5、横骨架式双层底结构肋板的三种形式：主肋板（实肋板）、水密肋板、框架肋板（组合肋板）。 6、内龙骨分为中内龙骨和旁内龙骨。 7、中底桁在中部0.75L区域范围内应连续，并尽可能向首尾柱延伸。 第四章舷侧结构 1、多层甲板船上的肋骨有主肋骨和甲板间肋骨。 2、强肋骨每隔几档肋距设置一道，用于局部加强或支撑舷侧纵桁。 第五章甲板结构 1、横骨架式甲板骨架由横梁和甲板纵桁等构件组成。 2、纵骨架式甲板骨架由甲板纵骨、甲板纵桁和强横梁等构件组成。 3、甲板纵桁的剖面尺寸较大，常用T型材制成，它作为横梁的支点，可以减小横梁的尺寸。 4、舱口前后、左右端的横梁名称分别为：舱口端横梁，舱口端纵桁。 5、支柱的作用是支撑甲板骨架，主要承受轴向的压缩力，但在特殊情况下，如 液体深舱内的支柱也可能受到轴向拉伸力。 6、支柱的剖面形状：圆管剖面，方管剖面，工字型剖面。

船体强度与结构设计 复习精选.

绪论 一．填空 1. 作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：总体性载荷和局部性载荷。 2. 作用在船休结构上的载荷，按载荷随时间变化的性质，可分为；不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。 二．概念题： 1. 静变载荷等等 三．简答题： 1．船体强度研究的内容有哪些？2．作用在船体结构上的载荷如何进行分类？试说明。3．为什么要对作用在船体结构上的载荷进行分类？ 4．结构设计的基本任务和内容是什么？ 第一章： 一、填空题 1. 船体重量按分布情况来分可以分为：总体性重量、局部性重量。 2. 对于计算船体总纵强度的计算状态，我国《钢质海船入级和建造规范》中规定，选取满载：出港、到港；压载：出港、到港；以及装载手册中所规定的各种工况作为计算状态。 3. 计算波浪弯矩的传统标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的，计算波长等于船长。 4. 计算波浪弯矩时，确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直接法两种，直接法又称为麦卡尔法。 5. 计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响，即考虑波浪动水压力影响对浮力曲线所作的修正，称为波浪浮力修正，或称史密斯修正。 二、概念题： 1. 船体梁 2. 总纵弯曲 3. 总纵弯曲强度 4. 重量曲线 5. 浮力曲线 6. 荷载曲线 7. 静水浮力曲线8. 静水剪力、弯矩曲线9. 波浪附加浮力10. 波浪剪力11. 波浪弯矩 12. 静波浪剪力13. 静波浪弯矩14. 静置法15. 静力等效原则16. 史密斯修正 二、简答题： 1. 在船体总纵弯曲计算中，计算总纵剪力及弯矩的步骤和基本公式是什么? 2. 在船体总纵弯曲计算中重量的分类及分布原则是什么？ 3. 试推导在两个及三个站距内如何分布局部重量。 4. 空船重量曲线有哪几种计算绘制方法？试推导梯形重量分布的计算公式。 5. 教材中，静水剪力、静水弯矩的计算采用的是什么方法？静波浪剪力、静波浪弯矩的计算采用的是什么方法？两种方法可以通用吗（计算方法唯一吗）？ 6. 波浪浮力曲线需要史密斯修正吗？为什么？ 第二章： 一、填空题 1. 纵向连续并能有效传递总纵弯曲应力的构件称为纵向强力构件。 2. 构成船体梁上冀板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。 3. 在确定板的临界应力时，通常不考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响。 4. 在船体构件的稳定性检验和总纵弯曲应力的第二次近似计算中，需要对失稳的船体板进行剖面面积折减，折减时首先需要将纵向强力构件分为刚性构件和柔性构件两类。 5. 外板同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件称为第四类构件。 6. 船体总纵弯曲时的挠度，可分为弯曲挠度和剪切挠度两部分来计算。 7. 为了按极限弯矩检验船体强度，须将所得的极限弯矩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。

船舶强度与结构设计的复习题

复习题 第一章（重点复习局部载荷分配、静水剪力弯矩的计算绘制） 1、局部载荷是如何分配的？ （2理论站法、3理论站法以及首尾理论站外的局部重力分布计算） P P P =+21 a P L P P ?=?+)(2 121 由此可得： ?? ? ?? ?? ?-=?+=)5.0()5.0(21L a P P L a P P 分布在两个理论站距内的重力 2、浮力曲线是如何绘制的？ 浮力曲线通常按邦戎曲线求得，下图表示某计算状态下水线为W-L 时，通常 根据邦戎曲线来绘制浮力曲线。为此，首先应进行静水平衡浮态计算，以确定船舶在静水中的艏、艉吃水。

帮戎曲线确定浮力曲线 3、M、N曲线有何特点？ (1) M曲线：由于船体两端是完全自由的，因此艏、艉端点处的弯矩应为零，亦即弯矩曲线在端点处是封闭的。此外，由于两端的剪力为零，即弯矩曲线在两端的斜率为零，所以弯矩曲线在两端与纵坐标轴相切。 (2) N曲线：由于船体两端是完全自由的，因此艏、艉端点处的剪力应为零，亦即剪力曲线在端点处是封闭的。在大多数情况下，载荷在船舯前和舯后大致上是差不多的，所以剪力曲线大致是反对称的，零点在靠近船舯的某处，而在离艏、艉端约船长的1/4处具有最大正值或负值。 5、计算波的参数是如何确定的？ 计算波为坦谷波，计算波长等于船长，波峰在船舯和波谷在船舯。 采用的军标GJB64.1A中波高h按下列公式确定： 当λ≥120m时， 当60m≤λ≤120m时，当λ≤60m时， 20 λ = h（m） 2 30 + = λ h（m） 1 20 + = λ h（m） 6、船由静水到波浪中，其状态是如何调整的？ 船舶由静水进入波浪，其浮态会发生变化。若以静水线作为坦谷波的轴线，当船舯位于波谷时，由于坦谷波在波轴线以上的剖面积比在轴线以下的剖面积小，同时船体中部又较两端丰满，所以船在此位置时的浮力要比在静水中小， 因而不能处于平衡，船舶将下沉ξ值；而当船舯在波峰时，一般船舶要上浮一些。 另外，由于船体艏、艉线型不对称，船舶还将发生纵倾变化。 7、麦卡尔假设的含义。 麦卡尔方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在计算 时，要求船舶在水线附近为直壁式，同时船舶无横倾发生。根据实践经验，麦 卡尔法适用于大型运输船舶。 第二章 （重点复习计算剖面的惯性矩、最小剖面模数是如何的计算、折减系数、极限弯矩的计算）1、危险剖面的确定。 危险剖面： 可能出现最大弯曲应力的剖面，由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在 船中0.4倍船长范围的，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大

船舶强度与设计名词解释

船舶强度与设计名词解释 引起船体梁总纵弯曲的外力计算 总纵弯曲：船体梁在外力的作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲 总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力 波浪剪力：完全是由波浪产生的附加浮力引起的附加剪力 重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述船体重量沿船长分布的曲线 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 变动重量：即装载重量，包括货物、燃油、淡水、旅客压载等各项可变重量 总体性重量：即沿船体梁全长分布的重量，包括主体结构、油漆、索具等 局部性重量：沿船长某一区段分布的重量，包括货物、燃油、机电设备等 浮力曲线：船舶在某一装载时，描述浮力沿船长分布状况的曲线 载荷曲线：引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线 静水剪力曲线：船体梁在静水中所受到的剪力沿船长分布状况的曲线 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 波浪要素：包括波形、波长与波高 坦谷波：波峰陡峭、波谷平坦，波浪轴线上下的剖面积不相等的波 史密斯修正：考虑波浪动力压力影响对浮力曲线所做的修正 总纵弯矩：船舶在同一计算状态下，静水弯矩和静波浪弯矩的代数和 重量的分布原则:遵循静力等效原则。保持重量的大小不变；保持重量的重心的纵向坐标不变；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 重量曲线绘制的方法与原理？ 梯形法：船舶往往中部丰满，两端尖瘦，可以将平行中体部分用均匀的重量分布，两端部分用两个梯形分布，根据重量分布原则确定梯形要素 围长法：假设船体结构单位长度的重量与该横剖面围长（包括甲板）成比例。该方法适用于船舶主体结构重量的分布 库尔求莫夫法：用特定的阶梯型分布曲线来表示船体重量的分布 装载曲线、剪力曲线、弯矩曲线的特征: 首尾端点处的剪力和弯矩为零，亦即剪力和弯矩曲线在端点处封闭 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

船舶结构强度有限元计算分析中的技巧

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.Patran Abstract: 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.patran 1 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。在工程应用上，强度标准建立在相对假设的基础上的，即所谓的相对强度标准，所采用的强度标准也应该根据所采用的强度理论和采用的有限元模型简化程度来选取对应的应力。

船体主要构件结构图

船舶各部位名称如图所示。船的前端叫船首（stem）；后端叫船尾（stern）;船首两侧船壳板弯曲处叫首舷（bow）；船尾两侧船壳板弯曲处叫尾舷（quarter）；船两边叫船舷（ships side）；船舷与船底交接的弯曲部叫舭部（bilge）。 连接船首和船尾的直线叫首尾线（fore and aft line center line,centre line）。首尾线把船体分为左右两半，从船尾向前看，在首尾线右边的叫右舷（starboard side）；在首尾线左边的叫左舷（port side）。与首尾线中点相垂直的方向叫正横（abeam），在左舷的叫左正横；在右舷的叫右正横。

船体水平方向布置的钢板称为甲板，船体被甲板分为上下若干层。最上一层船首尾的统长甲板称上甲板（upper deck）。这层甲板如果所有开口都能封密并保证水密，则这层甲板又可称主甲板（main deck）,在丈量时又称为量吨甲板。 少数远洋船舶在主甲板上还有一层贯通船首尾的上甲板，由于其开口不能保证水密，所以只能叫遮蔽甲板（shelter deck）。 主甲板把船分为上下两部分，在主甲板以上的部分统称为上层建筑；主甲板以下部分叫主船体。 在主甲板以下的各层统长甲板，从上到下依次叫二层甲板、三层甲板等等。在主甲板以上均为短段甲板，习惯上是按照该层甲板的舱室名称或用途来命名的。如驾驶台甲板（bridge deck）、救生艇甲板（life-boat deck）、等等 。 在主船体内，根据需要用横向舱壁分隔成很多大小不同的舱室，这些舱室都按照各自的用途或所在部位而命名，如图1-18所示，从首到尾分别叫首尖舱、锚链舱、货舱、机舱、尾尖舱和压载舱等。在

船体结构设计方式的分析

船体结构设计方式的分析 发表时间：2018-09-07T11:07:21.143Z 来源：《建筑细部》2018年2月上作者：王瑶 [导读] 船体的设计要依据实际使用要求，设计之初要做好调查工作，建立符合预算、实用性要求的具体方案，以相应的技术手段满足。基于此，本文对船体结构设计方式进行分析。 天津德赛海洋船舶工程技术有限公司天津市 300450 摘要：船体的设计要依据实际使用要求，设计之初要做好调查工作，建立符合预算、实用性要求的具体方案，以相应的技术手段满足。基于此，本文对船体结构设计方式进行分析。 关键词：船体结构；设计；方式 1船体结构设计理念 建立合理的、科学的船体结构设计理念，能够更好地促进船体结构设计工作开展，能够对其整个工作质量的提升和优化起到重要的促进作用。从结构内容分析来看，其主要需要从以下几个方面展开： 首先，需要对船体建造的总工作量予以充分认识。船体结构设计占据整个船只建造总工程量的三分之一，并且融合了更多的综合性工作，所涉及的专业内容也更为广泛。其次，船体结构中的施工内容也必须予以充分而详尽的考虑，需要就其施工条件予以确认，并结合实际情况而制定出最佳的造船方案，同时绘制出相应的图纸。另一方面还需要注重管理人员的沟通和协调，强化整个工作的系统性。总而言之，船体结构设计需要从宏观方面予以综合考虑，让整个设计过程更为顺利。 2船体结构设计中的主要要求 船体结构设计要以使用性能为参考，在保证安全性能的前提下，进一步美化外观。船只的安全航行是一切利益的保证，船体的稳固是设计的核心理念，结构建构要符合力学原理，参考实际的航海条件，充分考虑天气、水文因素的影响，能够应对出航线路中的极端天气，结构承重性要有保证，外形设计也要配合航行的动力要求，设计船体时要综合多方面经验，合理构建、计算，科学设计。 结构稳定的进一步要求是建造技术水平要配合设计要求。建造时要充分考虑设计参考材料的性能，例如，板材的使用要能适应船体设计的弯曲度，过厚或者过薄都不能实现设计预期。不能为节约成本而以次充好影响质量。 实用性是设计角度必须纳入参考体系的问题，船体、船舱、甲板等设计要根据实际的装载要求合理设计，既能容纳预计的人员或货物，同时也要考虑安全舒适度。 船体设计时考虑的关键因素是预算和使用，从安全性能角度，实用性是基本要求；从后期投入使用后的成本结算角度，设计师要根据预算做出相应的技术调整，寻找安全和利益的最佳结合点，以经济的设计原则减少不必要的材料浪费，选择高科技的轻便、安全材料。 3船体结构设计主要内容 3.1初步设计 在船体的初步设计中，需要对其规划方案加以具体化，其中主要包括了对技术标准的分析以及设计框架的构建，在建立的初期主要是运用基本图纸把预想凸显出来，从而形成一个草稿图，然后根据预案以及设计技术进行选择其中的材料、部件型号以及建立预算，最后形成一个预算报告。 3.2详细设计 船体结构设计的初始阶段，就是大致的设想阶段，具有一定的框架性，根据实际的设计要求与规定，根据相关的审批意见与建议，注重开展相关设计的修改工作，对制造建设进程中的详尽细节最大程度地予以考量，对所有构造器件的型号与材料质量，注重开展多次的确定工作，确保与有关设计的要求与规定相符合。关于船体结构设计方案方面，应当注重将设计方案的全面性与整体性予以突出，当绘图工作结束之后，应当与相关设计方案联系起来，并将相关内容向有关审核部门进行汇报。 3.3生产设计 在生产设计船体结构的过程中，应当重视起生产条件、生产材料以及运用过程等问题，关于实际的施工说明图方面，应当与船体结构设计方案相符合，满足船体结构设计方案的相关要求与规定。 4船体结构的设计方法 船舶自身的造价高昂、使用期限长、工作环境十分恶劣。在其使用期间会遇到多种事故，这些事故本身就会对船舶的结构产生各种恶劣的影响，甚至会导致整个船体结构失去工作能力，造成很大的经济损失，降低社会效益，目前船体结构的设计方法主要分为确定性设计法和结构可靠性分析法。 4.1确定性设计法 船体结构的确定性设计法又可以分为两类，第一类是规范设计法，即根据船体主尺度和结构形式，以及各种营运和施工要求，按照船级社制定的船体建造规范的相关规定来决定构件的布置和尺度的，最后再进行总强度和局部强度的审查，同时还要对结构的稳定性和安全性进行检查，一旦发生任何不足植株，则在原设计方案上进行修改之后在进行局部的加强，指导达到相应的目标。第二类是直接计算法，直接计算法是根据船型和构件布置的不同，来通过规范不可能罗列的全部特征来进行设计的，所以要求设计师具有结构力学的知识，可以按照各种构件和受力情况，直接进行强度的计算。使得船体结构本身就具备良好的力学合理性，而且可以预先选择目标函数，进行优化设计。 4.2结构可靠性分析法 在船体结构强度的确定性设计方式中，将有关参数都设置为定值。所采用的安全系数都表现为强度的储备，使得人们对结构已经产生了固定的印象，认为结构是绝对安全不会被破坏的，然后，所有船体结构不论哪种船型或者结构形式，都是通过空间的板梁组合结构来完成的，这样的话，当船体结构中的一个构件失去效果之后，内力重新分配。整个结构还能继续工作，只有当相当数量的构建都失效之后，整个构建才会失去效果。这就促使人们去研究船体中某些构件结构被破坏的原因，和损坏后对船体的影响，这样才能形成某种采用概率法

船体结构强度

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/W2/3

13.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。 （3）确定合适的强度标准，并检验强度条件。 3.简述计算船体梁所受剪力弯矩的步骤。P10 （1）计算重量分布曲线； （2）计算静水浮力曲线； （3）计算静水载荷曲线； （4）计算静水剪力及弯矩； （5）计算静波浪剪力及弯矩； （6）将静水剪力及弯矩和静波浪剪力及弯矩叠加，即得总纵弯矩和剪力 4.简述坦谷波绘制步骤。P23 5.纵向强力构件分为四类： （1）只承受总纵弯曲的纵向强力构件，称为第一类构件，如不计甲板横荷重

船体强度与结构答案

船体强度与结构答案 【篇一：《船体结构与强度设计》复习题】 txt>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。（√） 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。（√） 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。（√） 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。（√） 17、节点平衡方程又叫位移法方法，且此方程为正则方程。（√） 20、正则方程就是力的互等定理的反应。（√） 21、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。（√） 24、运用能量法能够解决结构的位移问题，也能解决静不定问题。（√） 26、在造船界，通常把杆件在弹性范围外失稳的力叫做临界力，以 区别弹性范围内失稳的欧拉力。（√） 28、对于任意多跨连续梁，只要其每个跨度是等距、等断面的，并 且两端是自由支持的，这时不论跨度有多少，其欧拉力都等于每跨 单独时的欧拉力。（√）