最新船體結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計(jì)總結(jié)

1、精品文檔1、結(jié)構(gòu)的安全性 是指結(jié)構(gòu)能承受在正常施工和正常使用時(shí)可能出現(xiàn)的各種載荷和（或）載 荷效應(yīng)，并且在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定性。此外，結(jié)構(gòu)在 正常使用時(shí)， 還必須適合營運(yùn)的要求， 并在正常的維護(hù)保養(yǎng)條件下， 具有足夠的耐久性。2、船體強(qiáng)度計(jì)算包括：（1）確定作用在船體或各個(gè)結(jié)構(gòu)上的載荷的大小及性質(zhì)，即外力問題；外載荷（2）確定結(jié)構(gòu)剖面中的應(yīng)力與變形，即結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析（亦稱載荷效應(yīng)分析）；或者求使結(jié)構(gòu)失去它應(yīng)起的各種作用中的任何一種作用時(shí)的載荷，即結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分析（亦 或求載荷效應(yīng)的極限值） ，即內(nèi)力問題。 響應(yīng)（3）確定合適的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，并檢驗(yàn)強(qiáng)度條件。衡準(zhǔn) （結(jié)構(gòu)

2、的安全性衡準(zhǔn)都普遍采用確定性的 許用應(yīng)力法）3、通常將船體強(qiáng)度分為總強(qiáng)度和局部強(qiáng)度來研究。4、結(jié)構(gòu)的安全性是屬于概率性的。5、把船體當(dāng)做一根漂浮的空心薄壁梁 （成為船體梁） ，從整體上研究其變形規(guī)律和抵抗破壞 的能力，通常成為 總強(qiáng)度 ?？倧?qiáng)度就是研究船體梁縱彎曲問題。從局部上研究局部構(gòu)件 變形規(guī)律和抵抗破壞的能力，通常稱為 局部強(qiáng)度 。6、作用在船體結(jié)構(gòu)上的載荷，按其 對(duì)結(jié)構(gòu)的影響 可分為：總體性載荷、局部性載荷。 按載荷 隨時(shí)間變化 的性質(zhì)可分為：不變載荷、靜變載荷、動(dòng)變載荷和沖擊載荷。7、總體性載荷是指引起整個(gè)船體的變形或破壞的載荷和載荷效應(yīng)。 局部性載荷是指引起局部結(jié)構(gòu)、構(gòu)件變形或破壞

3、的載荷。 沖擊載荷，是指在非常短的時(shí)間內(nèi)突然作用的載荷，例如砰擊。8、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是：選擇合適的結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)型式，決定全部構(gòu)件的尺寸和連接方式，在 保證具有足夠的強(qiáng)度和安全性等要求下 ， 使結(jié)構(gòu)具有最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能 。9、船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 一般隨全船設(shè)計(jì)過程分為三個(gè)階段， 即初步設(shè)計(jì)、 詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)。10、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮： 安全性、營運(yùn)適合性、 船舶的整體配合性、 耐久性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性。11、大多數(shù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)都以最小重量 （或最小體積）作為設(shè)計(jì)的目標(biāo)。但是， 減小結(jié)構(gòu)尺寸、降低結(jié)構(gòu)重量，往往會(huì)增加建造工作量，從而增加制造成本同時(shí)還會(huì)引起維護(hù)保 養(yǎng)費(fèi)用的增加。因此，應(yīng)該研究怎

4、樣才能達(dá)到降低結(jié)構(gòu)重量和降低初始成本這兩個(gè)目標(biāo) 的最佳配合。1、船體重量 按分部情況來分 可以分為：總體性重量、局部性重量。 按變動(dòng)情況分可以分為：不變質(zhì)量和變動(dòng)質(zhì)量。2、對(duì)于船體總縱強(qiáng)度的 計(jì)算狀態(tài) ，選取滿載：出港、到港；壓載：出港、到港；以及裝載 手冊(cè)中所規(guī)定的各種工況作為計(jì)算狀態(tài)。3、計(jì)算 波浪彎矩 的船體 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法 是以 二維坦谷波 作為標(biāo)準(zhǔn)波形的， 計(jì)算波長等于船長。4、計(jì)算波浪彎矩時(shí)，確定船舶 在波浪上平衡位置 的方法一般有 逐步近似法 和 直接法 兩種， 直接法又稱為麥卡爾法。5、史密斯修正 ：計(jì)及波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力的影響，即考慮波浪動(dòng)水壓力影響對(duì) 浮力曲線所做作

5、的修正，稱為波浪浮力修正，或稱史密斯修正。6、船體梁 ：在船體總縱強(qiáng)度計(jì)算中，通常將船體理想化為一變斷面的空心薄壁梁，簡稱船體梁。7、船體梁在外力作用下沿其縱向鉛垂面內(nèi)所發(fā)生的彎曲，稱為 總縱彎曲 。船體抵抗總縱彎 曲的能力，成為 總縱強(qiáng)度 （簡稱縱強(qiáng)度） 。8、波浪附加剪力、波浪附加彎矩完全是由波浪產(chǎn)生的附加浮力（相對(duì)于靜水狀態(tài)的浮力增 量）引起的，簡稱 波浪剪力 和 波浪彎矩 。/心）-一靜水算力民"2 L 川f 血卄_迪刖恤茁力鳳£_囂心皿1 5MaJ靜水彎矩-*M祁一 5（j）1ji址” -敲現(xiàn)肘加丙宙，血一 Mhkk*9、波浪附加浮力的船體計(jì)算方法：將船舶靜置于標(biāo)

6、準(zhǔn)波浪上求取波浪附加浮力，即假想船舶以波速在波浪的船舶方向上航行，此時(shí)船與波浪的相對(duì)速度為0這樣，求得的波浪附加浮力是靜態(tài)的，其對(duì)應(yīng)的波浪附加剪力和波浪附加彎矩分別為靜波浪剪力和靜波浪彎矩。10、 船體總縱強(qiáng)度計(jì)算 的傳統(tǒng)方法：將船舶靜置在波浪上，求船體橫剖面上的剪力和彎曲力 矩以及相應(yīng)地應(yīng)力，并將它與許用應(yīng)力相比較以判斷船體強(qiáng)度。11、重力和浮力是引起船體梁總縱彎曲的主要外力。12、 載荷q以向下為正，剪力使左上右下 為正，彎矩以是船體梁發(fā)生中拱 為正。13、 重量曲線：船舶在某一計(jì)算狀態(tài)下，描述全船重量沿船長分部狀態(tài)的曲線。縱坐標(biāo)表示船體梁單位長度上重量分布值。14、民船的理論站號(hào)從船尾至

7、船首，軍船相反。15、計(jì)算船體梁所受的剪力和彎矩的步驟：（1）計(jì)算重量分布曲線；（2）計(jì)算靜水浮力曲線；（3）計(jì)算靜水載荷曲線；1，- 1.-（4）計(jì)算靜水剪力及彎矩；（5）計(jì)算靜波浪剪力及彎矩；陥閒二一 'J 靑*（6）計(jì)算總縱彎矩和剪力。扎3 =乩&）+必亦16、 對(duì)各項(xiàng)重量按近似的和理想化的分布規(guī)律處理時(shí)，必須遵循靜力等效原則，即：（1）保持重量的大小不變；（2）保持重量重心的縱向坐標(biāo)不變；（3）近似分布曲線的范圍與該項(xiàng)重量的實(shí)際分布范圍相同或大體相同。（4）最終，應(yīng)使重量曲線所圍的面積等于全船的重量，該面積的形心縱向坐標(biāo)與船舶重心 的縱向坐標(biāo)相同。17、空船重量曲線計(jì)算

8、繪制方法：梯形法、圍長法、庫爾求莫夫法18、浮力曲線：船舶在某一裝載情況下，描述浮力沿船長分布狀況的曲線稱為浮力曲線。19、 浮力曲線的縱坐標(biāo)表示作用在船體梁上單位長度的浮力值，其與縱向坐標(biāo)軸所圍的面積 等于作用在船體上的浮力該面積的形心縱向坐標(biāo)即為浮心的縱向位置，浮力曲線通常按邦戎曲線求得。一聚地耒.平撤引n -箜片進(jìn)行判瀟足卜迷製蕓，才町巒止后一次走釵計(jì)算的功繹力債；20、亍 叫:叮譏藥一 Q.1玉一址后一次近似計(jì)鼻曲浮卍瑕堂標(biāo)t i* I!J21、 在某一計(jì)算狀態(tài)下。描述引起船體梁 總縱彎曲的載荷沿船長分布狀況的曲線稱為 載荷曲 線。其值等于重量曲線縱坐標(biāo)與浮力曲線縱坐標(biāo)之差。22、靜水

9、剪力曲線和靜水彎矩曲線 ：船體梁在靜水中所受到的剪力和彎矩沿船長分布狀況的 曲線分別稱為靜水剪力曲線和靜水彎矩曲線。23、 零載荷點(diǎn)與剪力的極值相對(duì)應(yīng)。零剪力點(diǎn)與彎矩的極值相對(duì)應(yīng)。在大多數(shù)情況下，載荷 在船中前和中后大致上是差不多的。所以剪力曲線大致是反對(duì)稱的。零點(diǎn)在靠近船中的某處。而在離首、尾端約船長的1/4處具有最大正值或負(fù)值。此外，由于兩端的剪力為零。即彎矩矩曲線在兩端的斜率為零。所以彎矩曲線在兩端與縱坐標(biāo)軸相切。在計(jì)算過 程，常常利用這些性質(zhì)來檢查計(jì)算結(jié)果是否正確。電于計(jì)戸送差的常稅*上述鏑點(diǎn)址勢力和夸折為寫的殺哼-眈眼莊送鑰,堆汁!I眄24、I 加“*« I畝325、計(jì)算狀

10、態(tài)的選取：計(jì)算狀態(tài)通常指在總縱強(qiáng)度計(jì)算中為確定最大玩具所選取的船舶典型 裝載狀態(tài)。26、 為了避免在船體剖面上引起不應(yīng)有的過大彎矩，內(nèi)河船舶一般應(yīng)采用貨物自首至尾或自尾至首）的連續(xù)裝卸順序。27、靜波浪剪力和靜波浪彎矩與船型、波浪要素以及船舶與波浪的相對(duì)位置有關(guān)。28、 坦谷波：坦谷波曲線形狀的特點(diǎn)是，波峰陡峭，波谷平坦，波浪軸線上下的剖面積不相 等，故稱謂坦谷波。29、波浪要素包括波形、波長和波高。30、計(jì)算的波浪要素：波形一坦谷波、波長一等于船長、波高一按波長的分?jǐn)?shù)計(jì)算。31、基于以上分析，形成了傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法，現(xiàn)歸納如下：（1）將船舶靜置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的傳播方向上航

11、行，船舶與波浪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)；（波長等于船長）（2） 以二維坦谷波作為標(biāo)準(zhǔn)波形。計(jì)算波長等于船長（內(nèi)河船舶斜置于一個(gè)波長上），計(jì)算波高按有關(guān)規(guī)范或強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)選?。唬úㄐ危禾构炔ǎ?）取波峰位于船中及波谷位于船中兩種狀態(tài)分別進(jìn)行計(jì)算。由于在確定計(jì)算波高時(shí)帶有很大的主觀性，故傳統(tǒng)的船舶總縱強(qiáng)度計(jì)算帶有假定性，因 此計(jì)算過分精確也是沒有意義的。32、 確定船舶在波浪上平衡位置的方法一般采用直接法，該方法是由麥卡爾提出的，所以稱麥卡爾法。該方法是利用邦戎曲線來調(diào)整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在計(jì)算時(shí)，要求船舶在水線附近為直壁式，同時(shí)船舶無橫傾發(fā)生。1、縱向連續(xù)并能有效傳遞總縱彎曲應(yīng)力的構(gòu)件稱為縱向

12、強(qiáng)力構(gòu)件。如甲板板、外板、內(nèi)底板、內(nèi)龍骨、縱桁、縱骨等。2、確定計(jì)算剖面的原則（1）總縱彎曲力矩較大的剖面（2）總縱彎曲剪力較大的剖面（3） 按照強(qiáng)度理論計(jì)算， 相當(dāng)應(yīng)力較大的剖面（4）結(jié)構(gòu)形狀或斷 面積突變處（5）對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無把握的剖面（6） 規(guī)范上特別要求計(jì)算的剖面，如大開口集裝箱船或艙區(qū)域至少要計(jì)算7個(gè)剖面。3、構(gòu)成船體梁上冀板的最上層連續(xù)甲板通常稱為 強(qiáng)力甲板4、在確定板的臨界應(yīng)力時(shí)，通常不考慮材料不服從虎克定律對(duì)穩(wěn)定性的影響5、在船體構(gòu)件的穩(wěn)定性檢驗(yàn)和總縱彎曲應(yīng)力的第二次近似計(jì)算中，需要對(duì)失穩(wěn)的船體板進(jìn) 行剖面面積折減，折減時(shí)首先需要將縱向強(qiáng)力構(gòu)件分為剛性構(gòu)件 和 柔性構(gòu)件 兩類。

13、6、外板同時(shí)承受 總縱彎曲 、板架彎曲 、縱骨彎曲 及 板的彎曲 的縱向強(qiáng)力構(gòu)件稱為第四類構(gòu) 件。7、船體總縱彎曲時(shí)的撓度，可分為彎曲撓度和剪切撓度兩部分來計(jì)算。8、為了按極限彎矩檢驗(yàn)船體強(qiáng)度，須將所得的極限彎矩 Mj 與在波谷上和波峰上的相應(yīng)計(jì) 算彎矩 M 進(jìn)行比較，即應(yīng)滿足 Mj/M>n, n 稱為強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù) 。9、在確定板的臨界應(yīng)力時(shí)，通常不考慮材料不服從虎克定律對(duì)穩(wěn)定性的影響，按相應(yīng)的理 論公式確定的臨界應(yīng)力超過材料屈服極限。但對(duì)縱向骨材和板架，則必須考慮材料不服 從虎克定律對(duì)穩(wěn)定性的影響。10、危險(xiǎn)剖面的選擇原則： （ 1）、可能出現(xiàn)最大彎曲應(yīng)力的剖面。 （2）、船體骨架改變

14、處剖面。11、船中非連續(xù)構(gòu)件參加總縱彎曲的有效性取決于本身的長度及與主體的連續(xù)情況。（1）構(gòu)件連續(xù)長度 >3h 計(jì)算剖面。船只縱圍板、縱桁等縱向構(gòu)件可計(jì)入船體梁剖面計(jì)算中， 但除外機(jī)座縱析和其它加強(qiáng)縱析不應(yīng)計(jì)入；（2）上層建筑中縱向構(gòu)件；（3）不少于三個(gè)橫艙壁或類似結(jié)構(gòu)支柱的長甲板室。11、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(shí)受到不少于 3 個(gè)橫 艙壁或類似結(jié)構(gòu)支持的長甲板室，可以認(rèn)為其中有部分完全有效地抵杭總縱彎曲的。12、計(jì)算系認(rèn)為同時(shí)承受兩種應(yīng)力的構(gòu)件， 先承受板架彎曲應(yīng)力， 剩余的能力再來承受總縱 彎曲應(yīng)力。13、橫骨架式船體板中，由于 初撓度和橫

15、荷重 （載荷） 的存在， 板承受縱向壓縮的能力會(huì)降 低。因此，一般來說，在計(jì)算折減系數(shù)中不考慮它們的影響是偏于危險(xiǎn)的。14、不同彎曲狀態(tài)下構(gòu)件的折減系數(shù)是不同的。15、為了考慮船體構(gòu)件的這種多重作用的工作特點(diǎn)，曾經(jīng)按照縱向構(gòu)件在傳遞載荷過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力種類和數(shù)目，把縱向強(qiáng)力構(gòu)件分為四類：（1）只承受 總縱彎曲 的縱向強(qiáng)力構(gòu)件。稱為第一類構(gòu)件。如不計(jì)甲板橫荷重的上甲板；（2）同時(shí)承受總縱彎曲和 板架彎曲 的縱向強(qiáng)力構(gòu)件。稱為第二類構(gòu)件。如船底縱桁、內(nèi)底 板;（3）同時(shí)承受總縱彎曲、板架彎曲及縱骨彎曲 的縱向強(qiáng)力構(gòu)件，或者同時(shí)承受總縱彎曲、板架彎曲及板的彎曲（橫骨架式）的縱向強(qiáng)力構(gòu)件，稱為第三類

16、構(gòu)件，如縱骨架式中 的船底縱骨或橫骨架式中的船底板。（4）同時(shí)承受總縱彎曲、板架彎曲、縱骨彎曲及板的彎曲 的縱向強(qiáng)力構(gòu)件，稱為第四類構(gòu)件，如縱骨架式中的船底板。以上各種彎曲。除總縱彎曲外均稱為局部彎曲。16、總縱彎曲時(shí)， 最大剪力一般作用在距首尾端約四分之一船長附近的剖面上。因此需校核這些剖面船體構(gòu)件承受剪應(yīng)力的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。通常，不論在中拱或中垂情況，靜置在 波浪上的計(jì)算剪應(yīng)力均應(yīng)不大于材料屈服極限的 0.25-0.35 倍。同時(shí)，側(cè)外板在剪應(yīng)力作 用下應(yīng)保證有 2 倍的穩(wěn)定性儲(chǔ)備。17、許用應(yīng)力： 是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)的各種工況下， 船體結(jié)構(gòu)構(gòu)件所容許承受的最大應(yīng)力值。18、在理論上，材料的

17、極限應(yīng)力除以安全系數(shù)即得到許用應(yīng)力值。19、結(jié)構(gòu)材料的極限應(yīng)力決定于構(gòu)件破壞的類型，對(duì)于鋼質(zhì)構(gòu)件， 構(gòu)件破壞的基本類型是 塑性變形 、屈曲 及斷裂 ，相應(yīng)的極限應(yīng)力是 屈服極限 、臨界應(yīng)力 和疲勞極限 。因此，應(yīng)根精品文檔精品文檔據(jù)載荷隨時(shí)間變化的性質(zhì)來選擇材料的極限應(yīng)力。20、 安全系數(shù)：是考慮強(qiáng)度計(jì)算中的許多不確定性，為保證設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)必要的安全度而引入的 強(qiáng)度儲(chǔ)備。21、 在極淺航道航行的船， 特別是對(duì)于船長與型深之比很大的船。船體梁變形的問題應(yīng)予注意。船體梁變形（撓度）過大時(shí)。不僅會(huì)影響主機(jī)、軸系的運(yùn)轉(zhuǎn)，也可能 影響舾裝件的安裝，儀表的使用，甚至可能導(dǎo)致上層建筑端部因應(yīng)力集中而破壞。對(duì)滿載

18、中垂撓度過 大的船舶，由于載重線規(guī)范的限制，會(huì)減少船舶的載重最。對(duì)內(nèi)河淺水航道船舶。過大的船體撓度甚至可能使通過淺灘發(fā)生困難。22、船體總縱彎曲時(shí)的撓度，可分為彎曲撓度和剪切撓度。23、24、25、剪切撓度方程可根據(jù)剪力功和建立變形能相等的條件求得。由此町知，只韭把含垃曹我翳亠】和&倨.就可得到聲叨橈度抽魁的逬羽值"著刑用藺中 制面的上折得旳撓度但偏低.彎曲號(hào)崖勻財(cái)切把度主和即為爬體感鹹商曲的總挽度外*的垃撓度勺紙坂之比一極限彎矩：在船體剖面內(nèi)離中和軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的剛性構(gòu)件中引起的應(yīng)力達(dá)到結(jié)構(gòu)材料屈服極限（在受拉伸時(shí)） 或構(gòu)件的臨界應(yīng)力（在受壓縮時(shí)）的總縱彎曲力矩。26、以結(jié)構(gòu)材料

19、的屈服極限來衡準(zhǔn)。是因?yàn)樵谕ǔ５匿摻Y(jié)構(gòu)中，應(yīng)力超過該值時(shí)，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)船體邊緣纖維中的總縱彎曲應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)材料的屈服極限時(shí)，船體梁將 出現(xiàn)整體性的總縱彎曲變形，這是不允許的。1、局部強(qiáng)度：船體各部分結(jié)構(gòu)抵抗局部載荷直接作用而不產(chǎn)生破壞和超過允許限度的變形 的能力稱為船體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度。2、局部強(qiáng)度計(jì)算模型簡化原則：（1）反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的構(gòu)造受力；（2）合理的邊界條件；（3）能計(jì)算。3、設(shè)計(jì)步驟：實(shí)際結(jié)構(gòu)-力學(xué)模型-力學(xué)分析-強(qiáng)度衡準(zhǔn)（許用應(yīng)力）4、建立模型的三項(xiàng)工作：構(gòu)件簡化、結(jié)構(gòu)體系的簡化、計(jì)算載荷的簡化。5、在內(nèi)力（彎矩、剪力）計(jì)算中，把每一構(gòu)件作為等直梁處理。但是，在確定骨架剖面的

20、 應(yīng)力時(shí)，需考慮肘板的影響，即在計(jì)算梁的剖面模數(shù)時(shí)計(jì)入肘板。有時(shí)肋骨鋼架底部彎 矩值最大，若計(jì)算應(yīng)力時(shí)不考慮舭肘板，則最大應(yīng)力甚至?xí)^許用應(yīng)力，如果計(jì)入舭 肘板，則其應(yīng)力會(huì)小得多。6、船體結(jié)構(gòu)中絕大多數(shù)骨架都是焊接在鋼板上的，當(dāng)骨架受力發(fā)生變形時(shí)，與它連接的板 也一起參加骨架抵抗變形。因此，為估算骨架的承載能力。也應(yīng)當(dāng)把一定寬度的板計(jì)算 在骨架剖面中，即作為它的組成部分來計(jì)算骨架梁的剖面積、慣性矩和剖面模數(shù)等幾何 要素。這部分板稱為帶板或附連冀板。7、帶板寬度有穩(wěn)定性帶板和強(qiáng)度帶板兩種概念。&剪切滯后效應(yīng)：在腹板正上面的面板部分彎曲應(yīng)力最大，沿面板寬度離開腹板逐漸減小 的現(xiàn)象。干曇T

21、導(dǎo)樂桿的柴定性樹質(zhì)寬度労:T f陽r料 fGTwm型材剖面設(shè)計(jì)1、型材剖面設(shè)計(jì)流程：性能設(shè)計(jì) A結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 生產(chǎn)設(shè)計(jì)主尺度_結(jié)構(gòu)型式生產(chǎn)設(shè)計(jì)總布胃豊連接型式施工流程型線捉布實(shí)方式tribon上流設(shè)計(jì)下流設(shè)計(jì)2、 設(shè)計(jì)三階段：基本設(shè)計(jì)（key） 送審（型式，尺寸）；詳細(xì)設(shè)計(jì)（yard）;工藝設(shè)計(jì)（product）3、 在船體結(jié)構(gòu)中，加強(qiáng)船體鋼板的骨架通常占船體結(jié)構(gòu)鋼材的30%左右。4、型材剖面設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求，（1）具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；（2）應(yīng)盡可能符合生產(chǎn)與工藝方面的要求，如制造簡單、施工質(zhì)量高；（3）滿足特殊結(jié)構(gòu)與營運(yùn)使用的要求；（4）剖面內(nèi)材料分布合理，使所得結(jié)構(gòu)重量最輕，這是船

22、體結(jié)構(gòu)工程師的重要目標(biāo)之一。5、 在剖面積F和高度h相同的情況下，系數(shù)n能表明材料在剖面中分布的合理程度，即n 值越大，所設(shè)計(jì)的型材剖面越接近于“理想”剖面，剖面材料的利用率就越高。由于剖面高度對(duì)剖面模數(shù)有很大影響，當(dāng)剖面高度h不同時(shí)，n值的大小就不能反映材料在剖面中的利用率了。6、 Cw的意義就是產(chǎn)生單位剖面模數(shù)（）所需的剖面積。顯然，Cw愈小，剖面材料的利用率就愈高，剖面設(shè)計(jì)得就愈好。7、兩個(gè)幾何相似的型材剖面其比面積相等。& 叭-從負(fù)廿從）W1為最小剖面模數(shù)，h為腹板高度，f1為小翼板面積，f為大翼板（帶板）面積。所以增加剖面模數(shù)的方法：增加f1或f。增加f變化不大。9、型材的相

23、當(dāng)面積相當(dāng)于使最大剪應(yīng)力沿腹板高度均勻分布的剖面積。10、保證型材的局部穩(wěn)定性，系保證其翼板和腹板的穩(wěn)定性。11、型材剖面設(shè)計(jì)的四變量五約束：精品文檔12、在設(shè)計(jì)型材剖面時(shí)， 必須盡可能增大自有翼板的寬度，減小其厚度，以提高型材的總穩(wěn)定性。但是，其尺寸還受到自有翼板不喪失局部穩(wěn)定性的限制。船體中剖面計(jì)算法設(shè)計(jì)1、船體結(jié)構(gòu)有橫骨架式和縱骨架式兩種?？v骨架式結(jié)構(gòu)，因板格的長邊沿船長布置，板格 的穩(wěn)定性通?？蛇_(dá)到材料的屈服極限，因此它一般應(yīng)用在對(duì)總縱強(qiáng)度要求較高的大型船 舶的上甲板和船底結(jié)構(gòu)。下甲板、舷側(cè)及船端結(jié)構(gòu)，一般受總縱彎曲的應(yīng)力不大，主要 是承受橫荷重，通常采用橫骨架式結(jié)構(gòu)。這樣既可保證局部

24、強(qiáng)度，同時(shí)施工方便，且不 致占據(jù)過大的艙容。2、所謂船體結(jié)構(gòu)的計(jì)算法設(shè)計(jì)，是指運(yùn)用結(jié)構(gòu)分析方法的綜合來確定船體橫剖面的最優(yōu)尺 寸和所有構(gòu)件的尺寸，并保證結(jié)構(gòu)在外載荷作用下具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性。因此，就要知道作用在結(jié)構(gòu)上的計(jì)算載荷和應(yīng)采用的強(qiáng)度條件的模式。包括基本設(shè)計(jì)和機(jī)能設(shè)計(jì)。3、中剖面設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)作用在結(jié)構(gòu)上的載荷，按結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及有關(guān)建造與使用 要求，選擇縱向強(qiáng)力構(gòu)件的合理剖面尺寸及其配置。4、設(shè)計(jì)要求與目標(biāo)； 安全可靠輕量化（1）總強(qiáng)度要求；（2） 局部強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求；（板格水壓、縱骨局部、板格穩(wěn)定性、板架穩(wěn)定性）（3）制造及工藝上的要求；（4）使用上在要求。（5）設(shè)計(jì)的目標(biāo)

25、：在上述設(shè)計(jì)要求的限制下，以結(jié)構(gòu)重量輕作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。5、縱向構(gòu)件相當(dāng)厚度第一次近似計(jì)算以強(qiáng)力甲板總縱彎曲應(yīng)力等于許用應(yīng)力為條件。但船 底板合成應(yīng)力一般將不等于其許用應(yīng)力。為此，需進(jìn)行相當(dāng)厚度的第二次近似計(jì)算，以 使船底板的合成應(yīng)力也等于許用應(yīng)力。U"和=戸阿3, 37）-令卩広碼g 3. 1時(shí)區(qū)就尼當(dāng)劇両上匚®件的抵心位世丿壘曲祀變化一小量曙時(shí)川I忍剖蘭t：任-忸舀名妊 剤而欖數(shù)或應(yīng)力變化的微分關(guān)搽式“它在計(jì)剪飆商構(gòu)件尺寸變優(yōu)対般俸強(qiáng)度菲響耳非博 有眛在計(jì)羿B國期設(shè)嚴(yán)中尢為fi乩侶婪注息.它燈塑住構(gòu)件制謝枳變化応大的倩況下6、 寺得的+軒浙積改宦疑大曲.務(wù)過總血積的計(jì)算妬県

26、桁股有較丈泯徨丫7、第二次近似計(jì)算的要求是：在保持強(qiáng)力甲板總縱強(qiáng)度不變的條件下，使船底合成應(yīng)力也 等于許用應(yīng)力。&相當(dāng)厚度可按插值法求得。該方法的實(shí)質(zhì)是：用插值法求船體剖面在甲板和船底應(yīng)力都等于其許用應(yīng)力 時(shí)真實(shí)中和軸的位置。9、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首要和最基本的原則是：保證縱骨具有足夠的剛度和穩(wěn)定性，使它在板格失穩(wěn) 之前不發(fā)生失穩(wěn)破壞。10、 作用于板上的橫荷重導(dǎo)致板開始屈服并不標(biāo)識(shí)板的承載能力的喪失或破壞。板可能承受比這大幾倍的載荷，然后再以任一明顯方式破壞，或其變形大得不可容許。實(shí)際上，對(duì) 于由扶強(qiáng)材加強(qiáng)的連續(xù)板，扶強(qiáng)材的承載能力一般要比板低得多，所以板真正的極限破壞幾乎絕對(duì)不會(huì)發(fā)生。因此，

27、一般說來，橫荷重作用下的板的真正破壞準(zhǔn)則應(yīng)該是撓度而不是最大應(yīng)力，即是最大容許的永久變形，伴隨的應(yīng)力完全超過屈服極限。11、 實(shí)際設(shè)計(jì)步驟（L、B、D、T船主已定）：1) 選取相近的母型船，參考布置；2) 規(guī)范-板厚+筋(間距、大小) ，縱向構(gòu)件；3) 變筋間距 -按規(guī)范上計(jì)算；4) 選取重量最輕的方案；5) 有限元計(jì)算；6) 根據(jù) FEM 結(jié)果，局部加強(qiáng)(校核強(qiáng)度，極限強(qiáng)度，屈曲疲勞)7) 設(shè)計(jì)方案。船體結(jié)構(gòu)規(guī)范法設(shè)計(jì)1、船級(jí)社：(1) 英國勞氏船級(jí)社(LR:古老，以實(shí)績?yōu)橹?2) 德國船級(jí)社( GL、DNV) ：追求理論整合性，理論優(yōu)先(3) 日本海事協(xié)會(huì)(NK):以理論為基礎(chǔ)簡化(4)

28、法國船級(jí)社( BV)( 5) 挪威船級(jí)社( NV)(6) 意大利船級(jí)社( RI)(7) 俄羅斯海上船舶登記局( RS)(8) 韓國船級(jí)社( KR)2、 結(jié)構(gòu)布置的一般原則和規(guī)定(結(jié)構(gòu)的合理布置，將直接影響到船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、重量 及 工藝性 等):( 1 ) 結(jié)構(gòu)的 整體性 原則:有關(guān)構(gòu)件應(yīng)布置在同一平面內(nèi)，以組成封閉的整體框架結(jié)構(gòu)共同 承受載荷的作用；(2) 受力的 均勻性 和有效傳遞 原則:結(jié)構(gòu)的構(gòu)件布置要盡可能 均勻 ，以避免構(gòu)件 規(guī)格太多 或是 造成材料的浪費(fèi) 。此外，結(jié)構(gòu)應(yīng)保證某一構(gòu)件承受外力后，能 有效地將力傳遞到 鄰近的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上 ，以 避免某一單獨(dú)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受外力 。( 3)

29、結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和減少應(yīng)力集中原則:盡可能避免構(gòu)件突然中斷。必須保證盡可能多的 主要構(gòu)件連續(xù)貫通至首尾，如有困難，縱向強(qiáng)骨架應(yīng)中斷在橫艙壁或橫向強(qiáng)骨架上。( 4 ) 局部加強(qiáng)原則:在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)那些在使用中要承受較大局部載荷的結(jié)構(gòu)要進(jìn)行適 當(dāng)?shù)木植考訌?qiáng)( 5) 一些基本規(guī)定。3、疲勞累計(jì)損傷率 :在各種不同應(yīng)力幅度作用下，總的疲勞累計(jì)損傷率 f 等于各單個(gè)應(yīng)力 幅值作用下疲勞壽命百分?jǐn)?shù)的總和。當(dāng)疲勞累計(jì)損傷率達(dá)到了某個(gè)極限值時(shí)，就發(fā)生了 疲勞斷裂。4、理論上， 極限疲勞損傷率 等于 1，但考慮到載荷、制造和營運(yùn)等各種不確定性，實(shí)際取 的值遠(yuǎn)小于 1 。5、單甲板客貨船:在船中部干舷甲板以上圍蔽結(jié)

30、構(gòu)的側(cè)壁離船體舷側(cè)板向內(nèi)不大于船寬的 4%，則將上甲板設(shè)計(jì)為強(qiáng)力甲板，稱為 單甲板客貨船 。6、客船或客貨船 中部具有兩層或兩層以上連續(xù)的鋼制上層建筑或只有一層甲板室時(shí)，其 強(qiáng)力甲板以上的最下層上層建筑甲板或甲板室 應(yīng)計(jì)入總縱彎曲。7、校核各種裝載工況時(shí)的應(yīng)力:( 1 ) 裝載工況（2）靜水彎矩（3）靜水彎矩的包絡(luò)線（4）計(jì)算載荷（5）-&船體外板及最上層連續(xù)甲板構(gòu)成了船體的水密外殼，以保證船體各種性能的實(shí)現(xiàn)，并與 船體骨架一起承受并傳遞各種局部載荷。同時(shí)，他們又作為船體梁的最重要的縱向構(gòu)件，承受總縱彎曲。9、確定外板尺寸考慮：最小板厚、抗總縱彎曲能力、局部特殊10、 平板龍骨和舷頂列

31、板在船體梁的最上端和最下端，不僅承受較大的總縱彎曲應(yīng)力，同時(shí)考慮到磨損腐蝕較大，他們的厚度都比船底板及舷側(cè)外板厚，并且還專門規(guī)定了他們的寬度。11、 板的極限強(qiáng)度：隨著載荷繼續(xù)增加， 板中間區(qū)域承壓能力進(jìn)一步顯著降低，而兩側(cè)處的 最大應(yīng)力則迅速增加，直到該應(yīng)力最終達(dá)到屈服應(yīng)力而耗盡承載能力為止。此時(shí)，所施 加的壓縮載荷最大值即是引起板崩潰的值，稱為板的極限強(qiáng)度。板的極限強(qiáng)度發(fā)生在使板邊緣部分的應(yīng)力達(dá)到屈服極限時(shí)。12、 上甲板一以下的各層甲板，若在機(jī)艙貨艙等處中斷， 盡管它們對(duì)保證船體總縱強(qiáng)度的作用不大，但是甲板的突然中斷，破壞了結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中 而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。因此，在中斷甲板的

32、延長線上，要增設(shè)舷側(cè)縱桁，并在中斷處用尺寸較大的弧形肘板逐漸過渡。在平臺(tái)甲板的末端，同樣要裝設(shè)肘板逐漸過渡，以減少應(yīng)力集中。13、 船體骨架主要包括：船底骨架、舷側(cè)骨架、甲板骨架和艙壁骨架。每一部分又由縱橫交 叉的構(gòu)件組成。14、 規(guī)范對(duì)船體骨架的最小尺寸要求：局部強(qiáng)度要求的剖面模數(shù)、剛度要求的剖面模數(shù)、穩(wěn) 定性要求的剖面模數(shù)。15、 應(yīng)力集中：間斷構(gòu)件在其剖面形狀與尺寸突變處的應(yīng)力，在局部范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生急劇增大 的現(xiàn)象。16、 應(yīng)力集中系數(shù)：應(yīng)力集中區(qū)的最大應(yīng)力或分別于所選基準(zhǔn)應(yīng)力或 之比值。17、降低開口應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)措施：（1）采用圓弧形艙口角隅；（2）采用拋物線或橢圓形艙口角隅；（3）艙

33、口邊緣的甲板縱桁對(duì)降低角隅處的應(yīng)力集中有一定的作用。但是，若艙口圍板在角 隅處突然中斷，會(huì)在圍板端部產(chǎn)生新的應(yīng)力集中，所以在艙口圍板端部應(yīng)該采用縱向 肘板逐步過渡。（4）減小開口間的甲板厚度。減小甲板間的厚度，也就減小了開口間的甲板結(jié)構(gòu)剛性，因 而可降低角隅處的應(yīng)力集中。（5）采用新型的彈性角隅。18、 肘板的形狀以圓弧形為最好，增大圓弧半徑可以降低應(yīng)力集中系數(shù)，但當(dāng)圓弧半徑超過骨材腹板高度時(shí)，再增大圓弧半徑其降低應(yīng)力集中的效果就不明顯了。上層建筑設(shè)計(jì)1、上層建筑：船體最上層連續(xù)甲板以上的艙室結(jié)構(gòu)物統(tǒng)稱為上層建筑，如艏樓、橋樓、尾樓和甲板室。2、上層建筑設(shè)計(jì)問題：（1）總高度：保證盲區(qū)2L;）

34、；（2）層高：（3）正面?zhèn)让嫱队懊娣e、風(fēng)阻（4）振動(dòng)：局部振動(dòng)（板格加筋）3、端點(diǎn)效應(yīng)：由于水平剪力對(duì)上層建筑的偏心作用，將使上層建筑向與主體彎曲方向相反的方向彎曲，即引起了側(cè)壁的縱向應(yīng)變，是剖面發(fā)生歪斜。由于它與主體彎曲引起的縱 向應(yīng)變相反，從而減少了彎曲應(yīng)力，這種傾向越接近端部越厲害，稱為端點(diǎn)效應(yīng)。4、柔度效應(yīng)：對(duì)于甲板室，如果它僅支持在甲板橫梁上，由于橫梁相對(duì)柔軟，豎向力使它 發(fā)生彎曲，結(jié)果使甲板室與主體具有不同曲率半徑，甚至相反，故稱柔度效應(yīng)。此時(shí)， 應(yīng)力沿橫剖面的分布曲線有一個(gè)突變的坡度，并且在長度中點(diǎn)，其應(yīng)力也很小，因而甲 板室和主體基本上是獨(dú)立的。但是，如果甲板室下設(shè)置橫艙壁，并且向上一直延伸到甲 板室頂，則在該處甲板室與主體由相同的變形。上層崖敢的端點(diǎn)效慮和柔度址燉殆終杲存在幫I，執(zhí)上杲捷慣剖時(shí)申的駕曲曲力一艇H小于按就的