第7章 船舶强度

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1、海上货物运输海上货物运输 第一篇第一篇 第七章第七章 船舶强度船舶强度（Strength of ship）强度定义及分类强度定义及分类总纵强度总纵强度局部强度局部强度扭转强度扭转强度1、强度定义、强度定义l船体结构抵御内外力作用的能力。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。船舶结构抵抗船体发生变形或破坏的能力。2、强度分类、强度分类强度强度总强度总强度局部强度局部强度纵强度纵强度横强度横强度扭转强度扭转强度（一）定义（一）定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯曲或变形的能力。曲或变形的能力。（二）船体纵向弯曲或变形的原因（二）船体

2、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船舶所受重力和浮力沿船长方向分布不一致造成。不一致造成。重量曲线重量曲线（Weight curve）)(xp)(xb负荷曲线（负荷曲线（Load curve）浮力曲线（浮力曲线（Buoyancy curve）（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线)()()(xbxpxq弯矩曲线（弯矩曲线（Bending moment curve） 剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重(二二次次)积分曲线。积分曲线。dxxbxpdxxqxNxx)()()()(00剪力曲线（剪力曲线（Shear c

3、urve） 负荷曲线的积分曲线。负荷曲线的积分曲线。 xxxdxxqdxxNxM000)()()( 结论结论 剪力最大值约位于距首尾剪力最大值约位于距首尾L/4处；处； 弯矩最大值约位于船中处，且向弯矩最大值约位于船中处，且向 首尾逐渐减小。首尾逐渐减小。 （四）船体剪切变形（四）船体剪切变形 单位长度的船体，其前后两端受到单位长度的船体，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。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。横剖面水平中心线的交点处。 （五）船体拱垂变

4、形（五）船体拱垂变形 单位长度的船体，前后两端受到大单位长度的船体，前后两端受到大小相等，方向相反的弯矩作用，则该段小相等，方向相反的弯矩作用，则该段船体将发生弯曲变形。船体将发生弯曲变形。 弯曲应力的最大值出现在龙骨板或弯曲应力的最大值出现在龙骨板或上甲板。上甲板。 1、中拱（、中拱（Hogging） 船体受正弯矩作用，中部的浮力大于船体受正弯矩作用，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。板受拉，船底受压，发生中部上拱的变形。 2、中垂、中垂（Sagging） 船体受负弯矩作用，中部的浮力小于船体受负弯矩作

5、用，中部的浮力小于重力，首尾部的浮力大于重力；船舶上甲重力，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。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、影响船舶拱垂变形的因素l船体有效构件的尺寸、材料及分布船体有效构件的尺寸、材料及分布l载荷配置载荷配置l船舶与波浪的相对位置关系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）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。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）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。于船

6、长，波谷位于船中，船体中垂加剧。（六）剖面模数（六）剖面模数wx 船体剖面模数，它是表征船体结构抵抗船体剖面模数，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体总纵强度的一个重要标志I Ix 计算剖面对中和轴的惯性矩计算剖面对中和轴的惯性矩z z 所求应力点至水平中和轴的垂直距离所求应力点至水平中和轴的垂直距离zIxxl总纵弯曲应力为总纵弯曲应力为lM 计算剖面的总纵弯矩计算剖面的总纵弯矩lIx 计算剖面对中和轴的惯性矩计算剖面对中和轴的惯性矩zIMMxxl中和轴中和轴 剖面中和轴是指船体梁在弯曲过程中各剖面中和轴是指

7、船体梁在弯曲过程中各个剖面转动的轴线个剖面转动的轴线,该轴通过该剖面的形心并该轴通过该剖面的形心并与剖面的基线平行与剖面的基线平行.在中和轴上剖面的材料无在中和轴上剖面的材料无拉伸变形拉伸变形,也无压缩变形也无压缩变形,材料处于中性状态。材料处于中性状态。对于空心变断面梁的船体，中和轴位于船体对于空心变断面梁的船体，中和轴位于船体剖面的中心。剖面的中心。l甲板剖面模数甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数和舱底板剖面模数wbdxdzIbxbzIdbdbdbzz （2）经验法）经验法 根据有关实测资料，可以近似认为甲板剖根据有关实测资料，可以近似认为甲板剖面模数每年平均扣除腐蚀量约为面模数每年平均扣除

8、腐蚀量约为0.40.6。 扣除原则：使用年限小于扣除原则：使用年限小于5年年的船舶取的船舶取下限下限，使用年限使用年限10年年以上的船舶取以上的船舶取上限上限。nddnl甲板剖面模数的腐蚀修正甲板剖面模数的腐蚀修正（1） 近似公式计算法近似公式计算法 1、经验法（舱容比配货法）、经验法（舱容比配货法）QVVPchichii .%)(101iiiiPPPP 舱别舱别NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5Total货舱容积货舱容积3075411942105719396721090舱容比舱容比14.5819.5319.9627.1218.81100Pi19552619267636362522134