第7章 船舶强度.ppt

海上货物运输 航海学院航海学院 货运教研室货运教研室 第一篇 第七章 船舶强度 （Strength of ship） Þ强度定义及分类 Þ总纵强度 Þ局部强度 Þ扭转强度 一、强度定义和分类 1、强度定义 l船体结构抵御内外力作用的能力 l船舶结构抵抗船体发生变形或破坏的能力 2、强度分类 强度 总强度 局部强度 纵强度 横强度 扭转强度 二、总纵强度 (Longitudinal strength) （一）定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯 曲或变形的能力 （二）船体纵向弯曲或变形的原因 船舶所受重力和浮力沿船长方向分布 不一致造成 l重量曲线（Weight curve） 负荷曲线（Load curve） 浮力曲线（Buoyancy curve） （三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线 l弯矩曲线（Bending moment curve） 剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重(二次 )积分曲线 剪力曲线（Shear curve） 负荷曲线的积分曲线 结论 剪力最大值约位于距首尾L/4处； 弯矩最大值约位于船中处，且向 首尾逐渐减小 （四）船体剪切变形 单位长度的船体，其前后两端受到 大小相等、方向相反的切力作用，则该 段船体将出现剪切变形。

剪切应力最大值出现在相应板材与 横剖面水平中心线的交点处 （五）船体拱垂变形 单位长度的船体，前后两端受到大 小相等，方向相反的弯矩作用，则该段 船体将发生弯曲变形 弯曲应力的最大值出现在龙骨板或 上甲板 1、中拱（Hogging） 船体受正弯矩作用，中部的浮力大于 重力，首尾部的浮力小于重力；船舶上甲 板受拉，船底受压，发生中部上拱的变形 2、中垂（Sagging） 船体受负弯矩作用，中部的浮力小于 重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲 板受压，船底受拉，发生中部下垂的变形 3、影响船舶拱垂变形的因素 l船体有效构件的尺寸、材料及分布 l载荷配置 l船舶与波浪的相对位置关系 （1）船舶中拱，处于波浪中，波长约等 于船长，波峰位于船中，船体中拱加剧 （2）船舶中垂，处于波浪中，波长约等 于船长，波谷位于船中，船体中垂加剧 （六）剖面模数wx 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 Ix — 计算剖面对中和轴的惯性矩 z — 所求应力点至水平中和轴的垂直距离 l总纵弯曲应力为 lM — 计算剖面的总纵弯矩 lIx — 计算剖面对中和轴的惯性矩 l中和轴 剖面中和轴是指船体梁在弯曲过程中各 个剖面转动的轴线,该轴通过该剖面的形心并 与剖面的基线平行.在中和轴上剖面的材料无 拉伸变形,也无压缩变形,材料处于中性状态。

对于空心变断面梁的船体，中和轴位于船体 剖面的中心 l甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb 弯曲应力弯曲应力 （2）经验法 根据有关实测资料，可以近似认为甲板剖 面模数每年平均扣除腐蚀量约为0.4～0.6％ 扣除原则：使用年限小于5年的船舶取下限， 使用年限10年以上的船舶取上限 l甲板剖面模数的腐蚀修正 （1） 近似公式计算法 1、经验法（舱容比配货法） 舱别舱别NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5Total 货舱货舱 容 积积 3075411942105719396721090 舱舱容比％14.5819.5319.9627.1218.81100 Pi1955261926763636252213408 调调整值值196262268364252 上下限 范围围 2151 1759 2881 2357 2944 2408 4000 3272 2774 2270 （六）船舶总纵强度的校核方法 2、静水弯矩及静水切力法 lLBP90m的船舶，通常只校核计算船中 剖面上的静水弯矩 90m150m的船舶，需要校核重要剖面的 剪力和弯矩 3、强度曲线图法 （1）适用条件 船长小于90m或者装载 均匀，不需要校核静水 切力时，可以使用该法 。

（2）曲线图的构成 l纵坐标：载荷对船中力 矩的绝对值之和 l横坐标：平均型吃水 l点划线 l虚线 l实线 l点划线和虚线之间：有利范围 l虚线和实线之间：允许范围 l实线之外：危险范围 l点划线左上方：中拱范围 l点划线右下方：中垂范围 4、船舶吃水校核法 （1）利用吃水判定船舶的拱垂 ldM¤ dM：中垂变形 ldM¤ dM：中拱变形 ldM¤ ＝ dM：无拱垂变形 （2）利用吃水判定拱垂的变形大小 （3）利用拱垂差的大小校核总纵强度 注意 船舶处于有利和正常拱垂范围，可以开 航； 船舶处于极限拱垂范围，只能好天气开 航； 船舶处于危险拱垂范围，不能开航 三、 局部强度 （Local strength） （一）定义 l船舶结构抵抗船体局部发生变形或破坏 的能力 l船舶局部结构抵抗内外力作用的能力 （二）主要计算（校核）部位 舱口盖、上甲板、中间甲板、底舱底 板、平台 （三）允许负荷量的表示方法 l均布载荷pd：单位面积允许承受的最大重 量（kPa） l集中载荷P：某一较小特定面积上允许承 受的最大重量（kN） l车辆载荷Pv ：载车部位允许承受的以特定 车轮数目为前提的车辆及所 载货物的总重量（kN）。

l堆积负荷Pc ：载箱部位上作用在箱底座处 的集装箱总重量（kN） （四）局部强度的校核方法 甲板实际负荷量  甲板允许负荷量 （五）允许负荷量的确定 1、查取局部强度计算书 部位 载载荷 上甲 板 中间间甲板内底板上甲 板 舱舱口 盖 二层层甲板舱舱口 盖 均布载载荷 （kPa） 17.1624.72~31.173.5717.26第一货舱货舱 9.24 其他货舱货舱 34.34 车辆载车辆载 荷 （kN） 98.1kN/4个前 轮轮 68.7kN/2个前 轮轮 98.1kN/4个前 轮轮 98.1kN/2个前 轮轮 v集中载荷和集装箱载荷的允许负荷量同理可 查得 l中间甲板和内底板 2、经验公式计算法（均布载荷Pd） l上甲板 一 舱 舱 口 盖 二 舱 舱 口 盖 舱 口 间 甲 板 舱口外甲板 （2）集中载荷：（Concentrated load ） （六）实际负荷量的计算 （1）均布载荷（Even distributed load ） （3）集装箱载荷：（Container load） （八）保证局部强度不受损伤的措施 l按船舶腐蚀程度确定允许负荷量； l舱内货物重量分布应均匀； l装载重大件货物时应加衬垫； l自动舱盖上不能装货或只能装轻货； l固体散货应合理平舱； l装载重货时应限制其落底速度。

（七）最小衬垫面积Smin的确定 四、扭转强度 （Torsional strength） l定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生扭转变形的 能力 l产生原因 沿船长方向单位长度重力和浮力横向不共垂线 造成的 l具有甲板大开口船舶应校核其总纵扭转强度 如集装箱船舶、木材船集装箱船舶、木材船等。