船舶强度与结构设计习题集

《船舶强度与结构设计》习题集

第一章船体外载荷模块

1、空船在重量曲线可用抛物线和矩形之和表示,即把空船重量的一半作为均匀分布,另一半作为二次抛物线分布.如下图所示 .试求证距船中x 处单位长度的重量为:

??

?

?

????????????????? ??-+=2175.05.02)(l x i w x ω (kN/m)

式中W ——空船重量，kN;l ——船长的一半，m.

W (X )

图 1-1

Z

Y

O

X

O L B

Z

L /2

图 1-2

2、某长方形货驳和10m ，均匀装载正浮于静水中。若认为货驳自身质量沿船长均匀分布，此时在货

驳中央加10t 集中装载荷。试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力和最大弯矩。 3、长方形浮码头，长20m 、宽５m 、深３m,空载时吃 水１m （淡水）。当中部８m 范围内承受布载荷时，吃水增加到２m 。假定船体质量沿船长均匀分布。试作出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、静水剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力与最大弯矩值。

4、某箱形船，长100m 、宽18m ,在淡水中正浮时吃水为5m 。假定船体质量沿船长均匀分布。将一个150t 的载荷加在船中后50m 处的一点上，试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的变矩值。

5、水线面形状如下图所示的一直壁式船，静置于L z h y π2cos 2=

的余弦波上，试计算波谷在船中时

的最大静波浪弯矩。

图 1-1

图 1-2

6、若将题1.3的船静置于波高h=0.5m 的余弦波上，试求最大静波浪弯矩。

第二章总纵强度模块

1、某型深3.5m 的横骨架式船舶，第一次近似计算船中剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m 处，并得到以下各数值（对半剖面）：

（1）使船底板在第二次计算时的折减系数不小于0.5（肋距为500mm ，每四档肋距设一实肋板），该船底板的最小厚度至少应为多少？

（2）剖面上甲板宽度为2m ，舱口旁的甲板厚度为5mm ，舷侧板厚度为6mm 。若该剖面受到1600kN 剪力的作用，求甲板距中心线4m 处和舷侧板在中和轴处的剪应力。

2、试计算下述横骨架式内河驳船的总纵弯曲应力（不计初挠度和横荷重的影响）。横剖面图如下图所示。已知： 型深 D =3.2m 吃水 d =2.0m 甲板厚度 t 1=3.5mm 船宽 B =6.0m;

肋距 s=500mm

材料

MPa Y 235=σ

船底、舷侧板厚度 t o =4.0mm

甲板纵桁 6605

200??⊥

中内龙骨 6805250??⊥

中垂弯矩

M =1200kN.m

图 2-1

3、箱形船外板厚度为t ，型深为D ，弯曲剪力在中前与中后假定为相同的二次抛物线分布，最大剪

力值为W/8，试确定其最大的剪切挠度。

4、某长方形货驳沿船长均匀装载500t 货，在货驳中央又堆有一集中载荷P （t ），正浮于静水中。设货驳自身质量200t ，沿船长均匀分布。若不考虑船体弯曲挠度对浮力分布的影响，试求船中剖面处船体弯曲挠度（设船体材料弹性模量为E ，船体剖面惯性矩为I ）。

5、已知某船纵骨架式船底在中拱状态下有下列计算值：

总纵弯曲应力

MPa 1331=σ

在船底板中 MPa 971=σ

在内底板中

板架弯曲应力

??

?

??===MPa

MPa MPa 1801386.98222σσσ在内底板中在船底板中在纵骨自由翼板

在舱壁处剖面

???

??===MPa

MPa MPa

86661.47222σσσ在内底板中在船底板中在纵骨自由翼板

在跨度中点剖面

船度纵骨弯曲应力

??

?==MPa MPa

1383533σσ在自由翼板中在船底板中

在支座剖面处

??

?==MPa MPa 695.1733σσ在自由翼板中在船底板中

在跨度中点剖面处

板格弯曲应力

MPa 664=σ

在支座处 MPa 164=σ

在跨度中

试计算内底板、纵骨自由翼板及船底板（内、外表面）上的合成应力值（应该注意各种应力的

正负号）。

6、某型深为3.5m 的横骨架式船舶如下图所示，第一次近似计算船舯剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m 处，并得到如下表所列各数值（对半剖面）：

图 2-1

船舯剖面要素

①该船于舯拱状态受到最大弯曲力矩为2494。试计算：第1次近似计算的总纵弯曲应力。

②使船底板在第2次计算时的折减系数不小于0.8（肋距为500mm ，船底宽6m ，

MPa 402-=σ）该船底板的最小厚度至少应为多少？

7、试计算下述横骨架式内河驳船的总纵弯曲应力(不计初挠度和横荷重的影响)。已知：型深

m D 2.3=；吃水m d 0.2=；甲板厚度mm t 5.31=；船宽m B 0.6=；肋距s ＝500mm ；材料y σ＝

235MPa ；船底、舷侧板厚度mm t 0.40

=；甲板纵桁⊥6605200??；中内龙骨⊥6805

250??；中垂弯矩M ＝1200kN ·m ；横剖面如图4—16所示。

8、某长方形货驳沿船长均匀装载500t 货，在货驳中央又堆有一集中载荷)(t p ，正浮于静水中。设货驳自身质量200t ，沿船长均匀分布。若不考虑船体弯曲挠度对浮力分布的影响，试求船舯剖面处船体弯曲挠度(设船体材料弹性模量为E ，船体剖面惯性矩为I )。

第三章局部强度模块

1、已知某船型深为2.4m,舷侧为横骨架式，每档肋距设肋骨65075??⊥（计入带板的剖面惯性矩

为188.5cm 4

），若在舷侧型深一半处设一道舷侧纵桁

807200

5??⊥

（计入带板的剖面惯性矩为2475cm 4）。

当肋距s=0.6m,舱长l=12m 时，试分析舷侧纵桁能否支持肋骨。

2、已知某油船横舱壁（中舱）桁村的计算图形如下图所示。计入带板的剖面惯性矩及最小剖面模数如下：

X X

第一道水平桁 314

414040,1066.24cm W cm I =?= 第二道水平桁 314413520,1008.21cm W cm I =?= 竖 桁

3449160,1020.83cm W cm I =?=

假定外荷重完全由水平桁承受，试计算水平桁I 、II 及坚桁的弯矩并绘出弯矩图。

3、某船在船台上作舱壁水密试验，试水水柱高度达甲板下表面（型深U=6.0m ）。已知舱壁的最下一列板厚度t=9mm ，舱壁扶强材间距s=900mm,试计算在试水时舱壁板中的最大应力（已知材料屈服极限为MPa 2201=σ）。

4、某沿海散装货船，其边水舱与甲板纵桁连接，结构简化为下图所示形式。计算水舱结构强度时必须考虑舱口纵桁弯曲影响，计算甲板舱口纵桁强度时又必须考虑边水舱影响。试按照结构力学方法建立手算计算模型。如果采用有限无法计算时，应采用何种单元？并写出节点结束代码。

纵中剖面线舱口端梁

舱口纵桁

舱口端梁

舷边水舱

图 3-2

5、某万吨货船，第三货舱船底板架如下图所示。假定舷侧取自由支持，横舱壁处取刚性固定。板架

所受荷重为舷外水压力与货物反压力之差，本船空载到港的均布荷重强度为q=6.42N/cm 2

。

半

中桁材I

3

46178525889

,

10711.4cm W W cm I =?=外底内底

旁桁材II

3

4629102074670

,

10753.5cm W W cm I =?=外底内底

旁桁材III

3

463114*********

,

1068.7cm W W cm I =?=外底内底

旁桁材

3

466027054530

,

10008.4cm W W cm I =?=外底内底

试采用交叉梁系计算模型，用有限元计算肋板及桁材的最大应力。

6、分别确定下列甲板纵骨弯曲应力和稳定性计算中的带板宽度，并计算其断面惯性矩。已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 28.0=；纵骨尺寸6号球扁钢；板厚mm t 5=；钢材屈服应力

MPa s 240=σ；稳定性计算中的轴向压应力MPa t 100=σ。

7、绘出下列船体构件的计算简图：

①横梁；②肋骨；③肋板；④强度与稳定性计算中纵骨的计算简图；⑤强度与稳定性计算板的计算简图。

8、校核船体局部结构强度。 ①校核纵骨强度。

已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 30.0=；纵骨6号球扁钢；板厚mm 5=δ； 钢材屈服应力

MPa s 240=σ；计算载荷为6m 水柱高。

②校核甲板板强度。

已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 28.0=；板厚mm 3=δ；钢材屈服应力MPa s

240=σ；

载荷0.5m 水柱高。

③校核内底铺板的强度。

已知：该区域内底空间为燃油舱；肋板间距m a 1=；内底铺板下纵骨间距m b 3.0=；内底铺板厚匀为3mm ；载荷由空气管高确定，m h 6=。

9、校核某舰57号～69号肋骨区域，肋骨和舷纵桁的强度。已知原始数据为：肋骨间距lm ；肋骨跨

长3.6m ；舷纵桁长度(隔舱长度)6.0m ；舷纵桁距甲板1.9m ；肋骨及舷纵桁尺寸⊥908180

4??；舷部板

厚4m ；纵骨间距0.3m ，纵骨为6号球扁钢；钢材MPa s 240=σ。计算载荷为梯形载荷，上端：0.5m

水柱；下端：3.45m 水柱。

10、某船在船台上作舱壁水密试验，试水水柱高度达甲板下表面(型深D ＝6.0m)。已知舱壁的最下一列板厚度mm t 9=，舱壁扶强材间距mm s 9=，试计算在试水时舱壁最下一列板中的最大应力(已知材料屈服极限为MPa Y 220=σ)。

11、已知某船型深为2．4m ，舷侧为横骨架式，每档肋距设肋骨└65075??(计入带板的剖面惯性

矩为188.5cm 4

)，若在舷侧型深一半处设一道舷侧纵桁⊥807200

5??(计入带板的剖面惯性矩为

2475cm 4

)。当肋距m s 6.0=，舱长m L 6=时，试分析舷侧纵桁能否支持肋骨。

第五章结构设计模块

1、已知某船底板厚度t=1.3cm,船底纵骨为22a 号球扁钢。试计算该纵骨（含带板）的 剖面要素及剖面积利用系数（带板度度b=60cm ）.

2、已知型材剖面的尺寸如图5-1°所示。试计算在下述情况下小翼板的剖面模数的变化情况：

（1）当小翼板的剖面积f 1增加到1cm 2

时； （2）当大翼板的剖面积f 2增加到1cm 2时。

图 5-1

3、试设计一舱壁扶强材。已知：舱壁板厚度t=7.5mm,最小厚度t 0=5mm,扶强材间距c=750mm,许用应力[σ]=0.8σy =192N/mm 2

,[][]στ5.0=。扶强材的固定情况及水柱高度如下图所示 （要求校核总稳

定性）。

4、若梁材的高度h=250mm 不能改变，试根据受到的剪力N=72kN 及弯矩M=770kN ·m,选择型材的剖

面尺寸（许用应力[σ]=176N/mm 2

,[]2

/88mm N =τ）。

5、试对下述海洋船舶计算中剖面相当厚度（第二次近似计算用微分法）。已知：船长L=145m ；船宽B=18m ；吃水d=7.8m ；型深D=12m ；方形系数c b =0.7；水线面系a=0.8；横舱壁间距l=18m ；肋距s=0.9m ；

肋板间距a=1.8m ；双层底高度h=1.2m. 船体中剖面如下图所示。

计算弯矩（波峰在船中）？ (M =M S +M m) 给定纵向构件尺寸： 下甲板厚 t =9mm;

甲板纵桁剖面积 F 1=100cm 2;F 2=90cm 2

船体材料屈服极限 σY =300N/mm 2

许用应力 [σ

1]=163N/mm 2

[σ1+σ2]=180N/mm 2

（在跨中）

假定中和轴

e 1=0.45D =5.4m

6、已知船长L=140m,船宽B=18m,型深D=10m, 吃水d=6.5m ；肋板间距a=2.0m,纵桁间距c=3.0m ，材料屈从极限σY =400N/mm 2

,船底板相当厚度σ0=16mm,作用在船底板上的水柱高度H=10m.试据上述条件，设计一纵骨架式船底结构（中和轴距船底 4.5m ）。

7、已知某船型深D=3.8m,并求得船体中剖面面积A=2060cm 2

,船

体剖面积对基线的静矩B=3502cm 2·m,对基线的惯性矩C=11700cm 2

·m,中剖面如下图所示，甲板纵骨间距b=650mm,甲板板厚度t=8mm ，双层底高度h=500mm 。在设计中若双层底高度由500mm 升高为800mm ，试问保持甲板的第一次近似总纵弯曲应力不变（设内底板的剖面积为650cm 2

,所有其他构件的剖面积均不改变），甲板板的厚度应修改为多少？

8、在1题的基础上，若已知σY =1.53cm,试决定甲板板、甲板纵骨及其间距的尺寸。

图 6-2

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。

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；

船舶强度与结构设计_授课教案_第四章应力集中模块

第四章应力集中模块 一、应力集中及应力集中系数 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。 由于船体在波浪上的总纵弯曲具有交弯的特性，应力集中又具有三向应力特性，严重的应力集中更易于引起局部裂纹和促进裂纹的逐渐扩展。第二次世界大战中和大战后，由于结构开口引起应力集中从而产生裂缝导致船体折断的事故占整个船体结构海损事故总数中的极大部分。因此，在第二次世界大战后，关于船体结构的应力集中问题，曾引起了造船界的普遍重视，开展了大量的研究工作。现在，对这个问题已经有了比较清楚地了解。 由于应力集中是导致结构损坏的一个重要原因，结构设计工作者在设计中必须始终注意这个问题。再进一步对船体结构中比较突出的几个应力集中问题及该区域的结构设计作一些介绍。 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m ax σ或m ax τ分别与所选基准应务0σ或0τ之比值，即 0max 0max ττσσ==k k 或 （1）

称为应力集中系数。基准应力不同，应力集中系数也不同。所以，给定应力集中系数时，应指明基准应力的取法。 间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。目前，已经能够确定各种形状的间断构件的应力集中系数。 二、开口的应力集中及降低角隅处应力集中的措施 在大型船舶上，强力甲板上的货舱口、机舱口等大开口，都严重地破坏了船体结构的连续性。当船舶总纵弯曲时，在甲板开口角隅外的应力梯度急剧升高，引起严重的应力集中，造成船体结构的薄弱环节。关于舱口角隅处应力集中的确定，导致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，同时要采用IV 级或V 级的材料。 1.开口的应力集中 关于孔边的应力集中，可用具有小椭圆开孔的无限宽板受位抻的情况来说明（见下图）。应用弹性理论可求得A 、B 两点的应力分别为： ?????-=+=σσσσB A p a )21( （2） 式中σ为无限远处的拉伸应力； a b /2=ρ为椭圆孔在A 点的曲率半径；

《船舶强度与结构设计》课程教学大纲.

《船舶强度与结构设计》课程教学大纲 （适用于船舶制造技术专业） 一、课程任务 本课程是船舶制造专业的一门主干课，本课程包括“船体强度”和“结构设计”两部分 内容，主要讲述船舶总纵强度的计算与校核，船体型材剖面的设计，船体结构的规范设计等 内容。 本课程的任务：学生通过本课程的学习，了解船体结构计算的方法，掌握强度计算和校 核的基本方法和用规范设计船体结构。 本课程的基本要求： 1. 基本掌握船体结构中常见的分析与计算方法； 2. 掌握船体总纵强度的计算和校核方法； 3. 能根据规范对货船中横剖面结构进行设计 二课题和课时分配表 （一）理论教学 三、课程内容 课题一绪论 1. 本课程程的任务、内容、要求； 2.强度计算的常用方法； 3.结构设计的基本原理和 常用方法； 重点：强度校核常用的许用应力法；结构设计的规范设计 课题二船体总纵弯曲剪力和弯矩计算

1. 船体梁受力与变形； 2. 重量曲线； 3. 静水浮力曲线的计算方法过程； 4. 静水载荷曲线；剪力曲线；弯矩曲线的计算方法和过程，。 4. 静置于波浪上的剪力和弯矩计算：坦谷波要素，船舶平衡位置的确定，附加剪力和弯矩计算 重点：重量曲线；静水浮力曲线的计算；静水剪力和弯矩的计算 课题三船体总纵强度校核 1. 船体总纵弯曲应力的第一近似计算等值梁的概念，构件计入等值梁的条件，等值梁剖 面要素计算弯曲就力计算。 2. 总纵弯曲应力的逐次近似计算：折减计算的概念和方法，等值梁折减计算，折减后的弯曲正应力。 3. 总合应力与强度校核：强力构件应力合成计算的方法，许用应力的确定方法，强度校核方法。 5. 极限弯矩计算：过载能力的概念，极限弯矩的定义和计算方法。 重点：船体总纵弯曲应力的第一近似计算；总纵弯曲应力的逐次近似计算；总合应力与强度校核。 课题四船体型材剖面设计 1. 型材种类和特点； 2. 型材剖面要素计算； 3. 型材剖面要素的力学特性； 4. 型材剖面的优化设计：优化设计的数学表示方法，求解法，设计步骤和方法。重点：型材剖面要素 计算；型材剖面要素的力学特性； 课题五船体结构规范设计 1. 船体结构规范通则：我国规范对主尺度和结构名称的规定，我国规范适用范围。 2. 规范对总纵强度的要求：规定中横剖面模数的要求值，计算公式和要求。 3. 外板和甲板设计：规范规定的设计标准，计算和选取方法。 4. 双层底设计：双层底的结构特点，受力情况，设计标准和计算方法。 5. 舷侧骨架的结构和受力特点，设计标准和计算方法。 6. 甲板骨架的结构和受力特点，设计标准和计算方法。重点：规范对总纵强度的要求；外板和甲板 设计；双层底设计；底部骨架设计；舷侧骨架设计；甲板骨架设计 四、教学建议及说明 1. 本课程的系统性，理论性强需有较宽广、坚实的数学基础，除与其它专业相同的数学基础要求外， 还特别要求要级数，线性代数方面有较好的基础。 2. 有必要介绍有关船舶结构力学和材料力学的有关内容，因此，在教学过程中，应注意温故知新，注 意知识的系统和连贯，并应注意，理论与实践的联系。课程设计为规范设计典型货船中横剖面 结构，时间为2 周。 3.

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。（√）

船体强度与结构设计复习教案资料

船体强度与结构设计 复习

绪论 1.总纵强度：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.评价结构设计的质量标准：安全性，营运合适性，船舶的整体配合性，耐久性，工艺 性，经济性。 4.按照静置法所确定的载荷来校核船体的总纵强度，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。 第一章引起船体梁总纵弯曲的外力计算 5.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。（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。） 6.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。 7.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 8.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。 9.静水剪力：船体梁在静水中所受到的剪力沿船长分布状况的曲线。 10.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。 （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。） 11.局部重量的分配原则（P12）：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（分配到理论站的范围）与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。 12.如何获得实际船舶重量分布曲线：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。 13.静水力浮力曲线的绘制：浮力曲线的垂向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，该面积的形心的纵向坐标即为浮心的纵向位置。浮力曲线通常根据邦戎曲线来求得。 14.用于总纵强度计算的剪力曲线和弯矩曲线的特点：①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②零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③剪力曲线大致是反对称的，零点在靠近船中的某处，在离首尾约船长的1/4处具有最大正值或负值④弯矩曲线在两端的斜率为零，最大弯矩一般在船中 0.4倍船长范围内。 15.波浪剪力：完全由波浪产生的附加浮力引起的附加剪力。

54000散货船结构强度设计【开题报告】

开题报告 船舶与海洋工程 54000散货船结构强度设计 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 自上世纪七八十年代以来，干散货船得到了迅猛发展，据Drewry 统计，目前干散货船队规模已达到4.5 亿载重吨左右[1]。虽然近几年国际航运市场低迷，船队运力闲置情况较严重，但据辛浦森航运咨询有限公司(SSY)研究中心主管John Kearsey 预测，依靠中国和印度等新兴市场的贸易大幅增加和发达国家经济的缓慢复苏，干散货海运贸易仍将呈现超过年8%的增幅。全球干散货船队运力规模呈现持续上升的趋势，而受益于干散货行情和铁矿石定价谈判的落实，干散货渐次走出了低迷行情。在干散货行情重新高涨的背景下，航运企业新建干散货船的热情再起[2-3]。 干散货船兴盛的背后，也让我们看到了一些不谐现象：在2000年3月23日一艘满载50000吨盐、PRS级的Panamamax散货船LeaderL(1977年日本建造)在距加拿大海岸500海里的水域，在未遭遇恶劣天气的情况下，船体突然开裂，该轮在不到一分钟的时间内便折断沉没，造成了32名船员中有19人失踪。而在LeaderL沉没三个月后，满载矿石的BV船级Capsize散货船Treasure(1983年日本建造)在南非好望角，第四货舱右舷船壳板在海况并非十分恶劣的情况下被撕开长度约14米、高约10米的口子，造成海水大量涌入货舱，在坚持数小时后因该轮实际承受的弯距远远超过允许极限值，逐渐沉入海底。2000年7月6日挪威海事当局向IACS提交了1997年2月8日在距挪威海岸仅30海里的水域，满载的RAIN级Handysize散货船Leros Strength(1976年日本建造)沉船的事故调查报告。此起沉船是在船长向海上救助中心报告发现船头己被海水淹没的3分钟后，便失去与救助中心的联系沉入海底，20名船员无一生还[4]。 海损事故的不断发生，让我们不得不深思干散货船的安全问题。根据劳氏海事信息服务(LMIS)海事数据库显示，对于载重量大于2万吨的散货船(指装载干货的散货船)，自1978至1998年共发生3058起海难事故，普遍认为在许多

船舶强度与结构设计系统答案

234 5 a p P 1P2 234 P1 P11P12 34 5 P2 P21P22 3、一海船垂线间长Lpp=160m，设计时将分为20个理论站，机舱内有一主机，机电设备重量P=1000KN，主机跨2-3,3-4,4-5三个理论站，距离3-4站跨中位置a=3m，现要将该船进行局部性重力调整，使其主机重量分布2-3,3-4,4-5三个理论站，根据局部重力分配原则，试问分布到2-3,3-4,4-5三个理论站的均布重力分布分别为多少。 解：将三个理论站等分为2个理论站。 将P1分布列2-3,3-4两个理论站 将P2分布列3-4,4-5两个理论站 分配到2-3,3-4,4-5的重力分别为 10、某箱型船，长l=120m，宽b=20m，在淡水中正浮时吃水为6米，假设船的质量沿船长均匀分布，将一个100t的载荷加在船中后50米处的一点上，试画出其载荷，剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的弯矩值 4、一海船垂线间长Lpp=100m，设计时将其分为20个理论站，其尾部超出理论站L0站后的船体重量P=1000kn，超出0站的距离a=2m，现将其对该船进行局部重力调整，使其尾部重量分布到0-1，1-2理论站，根据局部重力分配原则，试0-1.1-2站的重力分布为多少? 5、某矩形剖面钢船，其剖面尺寸如图：船长L=72米，型宽B=12米，舱口边板b=3米，型深D=7.5米，吃水d=5.0米(淡水中)，假定船重量曲线为三角形(首尾端为零，船中最大)，分别画出重量曲线、浮力曲线、载荷曲线、静水力曲线、静水弯矩曲线图；同时求最大的静水弯矩。取甲板的许用应力为[σ]=1000kgf/cm2,试求刚好满足许用应力时的甲板厚度。(假设甲板是等厚的) 解：船在静水受力平衡： 重力方程：

船体强度与结构设计复习要点

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 1

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 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。由此可知，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。 12 传统的标准计算方法：坦谷波理论。在实际计算时，取计算波长等于船长，并且规定按波峰在船中和波谷在船中两种典型状态进行计算。传统标准计算方法：①将船舶静置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的传播方向上航行，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，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。 13 波浪浮力修正（史密斯修正）：考虑波浪动水压力影响对浮力曲线所做的修正。 二船体总纵强度计算 1 船体剖面模数。W=I/｜Z︱,它是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一钟几何特性，也是衡量船体总纵强度的一个重要标志。 2 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。如甲板板、外板、内底板、内龙骨、纵桁、纵骨等。长度较短的纵向构件应视作间断构件 3 强力甲板：构成船体梁上翼板的最上层连续甲板。强力甲板处剖面模数为船体剖面的最小剖面模数。 2