1一、引言問題提出：

船舶在運營過程中，船體結構的受力頗為復雜。尤其是船體所受重力和浮力沿船長方向分布的不一致，將產(chǎn)生彎曲變形及彎矩和彎曲應力。(這時彎曲應力大小如何衡準？)解決思路：

將船體視為一根空心變斷面且兩端自由支撐的梁，來研究它的彎曲變形.已成為研究船舶總縱強度(Longitudinalstrengthofship)的標準方法。xMxo2/3/2023船海2總強度計算的標準計算方法：（1）將船舶靜置在波浪上，即假定船舶以波速在波浪的傳播方向上航行，船舶與波浪處于相對靜止的狀態(tài)；（2）以二維坦谷波作為標準波形，計算波長等于船長，計算波高按有關規(guī)范或強度標準選取。（3）取波峰位于船中和波谷位于船中兩種狀態(tài)分別進行計算。計算方法：2023/2/32023/2/32023/2/3

概述

在求得船體的總縱彎曲和剪力之后，我們就可以計算船體的彎曲正應力，進行強度校核。

實驗現(xiàn)象：1、變形前互相平行的縱向直線、變形后變成弧線，且凹邊纖維縮短、凸邊纖維伸長。2、變形前垂直于縱向線的橫向線,變形后仍為直線，且仍與彎曲了的縱向線正交，但兩條橫向線間相對轉動了一個角度。中性軸：中性層與橫截面的交線稱為中性軸。平面假設：變形前桿件的橫截面變形后仍為平面。MZ:橫截面上的彎矩y:到中性軸的距離IZ:截面對中性軸的慣性矩2023/2/3zy船體結構是由許多部件組成的，這些部件各自承擔著一定的作用。其中一些是直接承受外力的構件，另一些則承受別的構件傳來的力。現(xiàn)以兩種典型結構形式的船底板架為例，進行船體結構的受力和傳力過程分析。2023/2/3船體結構是由許多部件組成的，這些部件各自承擔著一定的作用。其中一些是直接承受外力的構件，另一些則承受別的構件傳來的力?，F(xiàn)以兩種典型結構形式的船底板架為例，進行船體結構的受力和傳力過程分析。2023/2/3橫骨架式——假定在船底板架上只作用著水壓力。直接承受水壓力的構件是外底板，外底板將水壓力傳給骨架（縱骨、肋板以及船底縱桁等），然后在傳到板架的支承周界（橫艙壁及舷側）上去，傳力過程如下圖.2023/2/3縱骨架式——假定在船底板架上只作用著水壓力。直接承受水壓力的構件是外底板，外底板將水壓力傳給骨架（縱骨、肋板以及船底縱桁等），然后在傳到板架的支承周界（橫艙壁及舷側）上去，傳力過程如下圖.2023/2/3

甲板上的荷重也傳給艙壁和舷側，橫艙壁在這些力以及與舷側相交處的剪力作用下取得平衡。在舷側上作用著的這些力以及與艙壁相交處的剪力，構成舷側板架所受的不平衡力，這個力以剪力的形式傳給相鄰的舷側板架，他就是總縱彎曲時作用在船體剖面中的剪力。2023/2/3由于構件相互連接，其作用是很復雜的。以縱骨架式船底板為例，外板本身承受水壓力將產(chǎn)生彎曲應力，然后將水壓力傳給縱骨，再由縱骨傳給肋板?？v骨在傳遞水壓力過程中將發(fā)生彎曲變形，與縱骨相連的外板部分又將隨縱骨彎曲而產(chǎn)生彎曲應力。以此類推，外板中的彎曲應力將包含有板的彎曲應力、縱骨彎曲應力、板架彎曲應力以及總縱彎曲應力等四種應力成分。這就是船體構件承受多種作用、產(chǎn)生多種應力的工作特點。其變形特征如下：2023/2/3總縱彎曲;板架彎曲;縱骨彎曲;板的彎曲第一類：只承受總縱彎曲的縱向構件，如不計甲板荷重的上甲板，其應力記為

第二類：同時承受總縱彎曲和板架彎曲的縱向構件，如船底縱桁材腹板，其應力記為1+2第三類：同時承受總縱彎曲、板架彎曲以及縱骨彎曲的縱向構件；或者是承受總縱彎曲、板架彎曲以及板的彎曲（橫骨架式）的縱向構件，如縱骨架式中的縱骨或橫骨架式中的船底板，其應力記為1+2+3第四類：同時承受總縱彎曲、板架彎曲、縱骨彎曲及板的彎曲的縱向構件，如縱骨架式中的船底外板，其應力記為1+2+3+4

以上各種彎曲，除總縱彎曲外均稱為局部彎曲。2023/2/32023/2/3由以上分析可知，船體縱向連續(xù)構件在總彎曲中所受到的正應力，可以稱為總合正應力。

它包括總彎曲正應力及局部彎曲正應力。

對于不同的構件，其局部彎曲正應力所包含的應力數(shù)目是不同的，所以為：船體總縱強度的校核內容，包括：

1、按許用應力校核

總合正應力校核

剪應力校核

2、按剖面最大承載力校核2023/2/3第一節(jié)船體總縱彎曲應力第一次近似計算N、M→σ、τ→強度校核

在求得船體的總縱彎曲力矩和剪力之后，就可計算船體的總縱彎曲應力和剪應力，以便進行強度校核。

試驗表明：在一定條件下（剖面內沒有構件喪失穩(wěn)性），用實心梁彎曲理論對船體梁進行強度計算所得的結果與實際測量結果基本相符，或極近似。2023/2/32023/2/3因此為了應用梁的彎曲應力公式來計算船體總縱彎曲應力，就必須對空心薄壁的船體梁作一個假設——等值梁假設，即假定船體是一根等值梁。

等值梁是指在抵抗總縱彎曲方面與船體具有相同抵抗能力的一種梁，也就是與船體等效的一種梁。2023/2/3等值梁的剖面可以把船體剖面中所有參與抵抗總縱彎曲的構件，在保持其高度和面積不變的條件下，假想地平移至船舶中縱剖面附近，并對稱的構成一梁的剖面。2023/2/3計算剖面的選取:進行船體總縱強度校核時應選取可能出現(xiàn)最大彎曲應力的危險剖面進行計算。由總縱彎矩曲線可知，船體梁最大彎矩一般出現(xiàn)在船中0.4L范圍內，所以一般應選取船中0.4L范圍內的最弱剖面進行校核。貨艙開口剖面；船體骨架形式發(fā)生變化的剖面；上層建筑端璧處剖面；主體材料分布變化剖面；重量分布特殊出現(xiàn)較大彎矩值的剖面；2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32023/2/3

構件計入等值梁的條件

計算船體剖面模數(shù)時，首先要確定哪些構件能夠有效地參加抵抗總縱彎曲變形，也即那些構件可以計入等值梁計算剖面。

依據(jù)一些理論分析

和實驗結果，可以

得出如下一些計入

等值梁的條件和規(guī)

定：

2023/2/31）、縱向連續(xù)并能有效地傳遞總縱彎曲應力的構件均應計入。但有些縱向構件由于形狀和構造的關系，不能有效地傳遞總縱彎曲應力，則不能計入。船中部0.4——0.5船長區(qū)域內的縱向連續(xù)元件，如上甲板外板、內底板、縱桁、縱骨以及符合上述要求的其他構件，計算剖面模數(shù)時均應計入以后我們稱這些構件為縱向強力構件。

2023/2/3

2）、中部區(qū)域只占部分船長的非連續(xù)構件（稱為中間構件），例如上層建筑甲板和側壁等，他們參加抵抗總縱彎矩的程度取決于他們本身的構造和長度。根據(jù)上層建筑強度理論分析，一般規(guī)定，凡長度超過船長的15%，且不小于本身高度6倍的上層建筑以及同時受到不小于3個橫艙壁或類似結構支持的長甲板室，可以認為其中部是完全有效地參加抵抗總縱彎曲的。

可是這些構件的端部，由于抵抗總縱彎曲的程度較小，則應該按下圖所示扣除斜線部分的構件剖面積。2023/2/32023/2/3

相鄰艙口之間的甲板、同樣可視為間斷構件，因此如計算剖面選在下圖所示的斜線區(qū)域內時，則斜線部分的甲板面積應扣除。2023/2/3

3）、強度計算中規(guī)定，凡甲板開口寬度超過甲板寬度的20%者均應扣除。

縱桁腹板上的開口，如大于腹板高度的20%，則應扣除開口部分。

至于縱向連續(xù)構件上的個別開口，如人孔、舷窗等，計算剖面模數(shù)時不必扣除2023/2/3

不同材料之間的相換算____依據(jù)變形相等

2023/2/3第一次近似計算

當確定了船體剖面中計入等值梁剖面的各構件的位置、尺寸后，便可計算等值梁剖面幾何要素——剖面積、剖面對中和軸的慣性矩和剖面模數(shù)。步驟：（1）對稱結構繪制半剖面圖，對縱向強力構件進行編號。（可把距中和軸相等的相同尺寸構件劃為一組進行編號）；（2）選取參考中和軸，參考中和軸可選在距基線e=0.45—0.5)型深處，或就在基線處；（3）分別計算各組構件剖面積Ai,型心至參考軸的距離,靜距和慣性矩.對于高度較大的垂向構件，如舷側外板，還要計算其自身慣性矩2023/2/3由此，剖面中和軸距參考軸的距離為剖面對水平中和軸的慣性矩為：任意構件距中和軸的距離為：構件中的總縱彎曲應力為：2023/2/32023/2/3*中和軸中和軸：通過剖面幾何形心且平行于基平面的軸線。是船體梁在彎曲過程中各個剖面轉動的軸線,特點：中和軸處不承受壓/拉應力。拉應力壓應力中和軸zzNA位