第二章船體總縱強(qiáng)度的計(jì)算

1、第二章 船體總縱強(qiáng)度的計(jì)算知識(shí)點(diǎn)1 剖面模數(shù) W=I/Z 意義：表征船體抵抗彎曲變形能力的一種幾何特性。 最小剖面模數(shù)離中和軸最遠(yuǎn)的構(gòu)件 （最上層連續(xù)甲板即強(qiáng)力甲板；船底。但船底離中和軸更近，則強(qiáng)力甲板處為最小剖面模數(shù)處，彎曲正應(yīng)力最大）知識(shí)點(diǎn)2校核時(shí)候取危險(xiǎn)剖面，即可能出現(xiàn)最大正應(yīng)力的面（船中0.4倍船長(zhǎng)范圍內(nèi)）。危險(xiǎn)剖面指：骨架式改變處剖面，材料分布變化處，上層建筑端壁處剖面）知識(shí)點(diǎn)3（填空） 強(qiáng)度等值梁：有效參與彎曲的全部構(gòu)件組成的梁，該梁在抵抗總彎曲和總縱強(qiáng)度性能上和船體等效。 縱向強(qiáng)力構(gòu)件：縱向連續(xù)并能有效傳遞總彎曲應(yīng)力的構(gòu)件。（可以計(jì)入船體梁的計(jì)算中，如船中倍船長(zhǎng)連續(xù)縱向構(gòu)件）（間

2、斷構(gòu)件看看即可，具體使用應(yīng)該參考規(guī)范）知識(shí)點(diǎn)4 剖面模數(shù)及第一次近似總縱彎曲應(yīng)力計(jì)算過(guò)程（課件第二章15-21頁(yè)） 看看即可。知識(shí)點(diǎn)5 （簡(jiǎn)答）為什么要校核船體構(gòu)件的穩(wěn)定性？A 所有受壓的甲板板列，與其他剛性構(gòu)件相連的一部分完全有效。B 而其余部分不能承受大于板極限載荷的壓力。C 不是所有縱向強(qiáng)力構(gòu)件都完全有效參與抵抗總縱彎曲。D 對(duì)船體結(jié)構(gòu)的要求，既應(yīng)該保證必要的強(qiáng)度，又要保證必要的穩(wěn)定性。 （簡(jiǎn)答）怎樣校核穩(wěn)定性？ 計(jì)算臨界應(yīng)力：確定板的臨界應(yīng)力時(shí)的注意事項(xiàng)（課件45頁(yè)） 具體的計(jì)算方法：板的穩(wěn)定性計(jì)算中只需記住一些簡(jiǎn)單的邊界條件，不用記那些經(jīng)驗(yàn)公式。 縱骨的穩(wěn)定性計(jì)算只需記住當(dāng)求得的歐拉

3、應(yīng)力超過(guò)材料的比例極限時(shí)要對(duì)歐拉應(yīng)力進(jìn)行修正，以考慮材料不服從虎克定律對(duì)穩(wěn)定性的影響。 將實(shí)際應(yīng)力與臨界應(yīng)力比較進(jìn)行校核。 （填空）決定臨界應(yīng)力的條件：構(gòu)建的幾何尺寸、外力的作用方式、邊界條件。知識(shí)點(diǎn)6 （判斷）縱向骨架在計(jì)算載荷下不允許喪失穩(wěn)定性，只有板可能失穩(wěn)。知識(shí)點(diǎn)7 板的應(yīng)力分布 同一水平高度的應(yīng)力沿著板寬分布不均勻，與縱向骨架相連的部分板寬內(nèi)應(yīng)力較高，而板寬的中間部分應(yīng)力較低。知識(shí)點(diǎn)8 剖面折減 將船體剖面中一部分失穩(wěn)的板構(gòu)件剖面積化為假想不失穩(wěn)的剛性構(gòu)件剖面積。 具體做法：剛性構(gòu)件板承受按梁彎曲公式計(jì)算的總縱彎曲應(yīng)力，其余部分只承受等于其臨界應(yīng)力的壓應(yīng)力。柔性構(gòu)件用某虛擬剛性構(gòu)件代

4、替，保持剖面上壓力值不變，柔性剖面積折算作剛性剖面積。 折減系數(shù)臨界應(yīng)力/總縱彎曲應(yīng)力 若大于1，取等于1.不會(huì)失穩(wěn)。（之后的公式不用記）知識(shí)點(diǎn)9 總縱彎曲近似計(jì)算的大體思路（不要照著背，理解這個(gè)過(guò)程） 第一次近似計(jì)算得到的總縱彎曲應(yīng)力，在校核穩(wěn)定性（和臨界應(yīng)力相比）時(shí)如果小，則該總縱彎曲應(yīng)力可用；若大，則構(gòu)件可能失穩(wěn)，應(yīng)進(jìn)行折減計(jì)算，然后進(jìn)行第二次近似計(jì)算，折減系數(shù)和總縱彎曲應(yīng)力相互影響，故總縱彎曲應(yīng)力計(jì)算是逐步近似的過(guò)程，選用第一次近似計(jì)算所采用的參考軸和修正面積對(duì)第一次計(jì)算的各種數(shù)據(jù)（靜力矩，慣性矩等）修正，最終得到第二次近似計(jì)算的總縱彎曲應(yīng)力值。若兩次值相差5%，則該值可以進(jìn)行校核，否

5、則進(jìn)行第三次近似計(jì)算。若第三次和第二次的值仍相差超過(guò)5%，則該結(jié)構(gòu)不合理，應(yīng)該設(shè)法提高柔性構(gòu)件穩(wěn)定性。而且第二次及更高次的近似計(jì)算均應(yīng)該分別對(duì)船舶在中拱和中垂?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行，因?yàn)樵诓煌瑥澢鸂顟B(tài)下的剖面折減系數(shù)不一樣。知識(shí)點(diǎn)10 縱骨架式和橫骨架式的受力，傳力示意圖見(jiàn)課件67，68頁(yè)。知識(shí)點(diǎn)11 縱向強(qiáng)力構(gòu)件分類(lèi) 第一類(lèi)：只承受總縱彎曲的縱向強(qiáng)力構(gòu)件。 第二類(lèi)：同時(shí)承受總縱彎曲和板架彎曲的縱向強(qiáng)力構(gòu)件。 第三類(lèi)：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。 第四類(lèi)：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。（按照合成應(yīng)力校核時(shí)應(yīng)保持在同一計(jì)算狀態(tài)下合成應(yīng)力，對(duì)四類(lèi)構(gòu)件可能

6、出現(xiàn)最大合成應(yīng)力點(diǎn)求其合成應(yīng)力。） 注意：a. 拉正壓負(fù) b. 合成應(yīng)力和相應(yīng)位置許用應(yīng)力比較。 c. 按合成應(yīng)力校核總縱強(qiáng)度可以?xún)H考慮前兩個(gè)應(yīng)力，后兩者僅作用于個(gè)別點(diǎn)，不會(huì)對(duì)總縱強(qiáng)度有很大的影響。（彎曲應(yīng)力代數(shù)和作為總縱彎曲應(yīng)力沒(méi)有考慮應(yīng)力性質(zhì)不同而且破壞了力的平衡條件，不盡合理，但是考慮了構(gòu)件參與抵抗總縱彎曲的有效程度和構(gòu)件多重作用的特點(diǎn)，也算比較合理。）知識(shí)點(diǎn)12 船體總縱彎曲剪應(yīng)力位于距船首尾約1/4船長(zhǎng)附近剖面。知識(shí)點(diǎn)13 梁剖面剪應(yīng)力基本公式（看課件，應(yīng)知道每一項(xiàng)的意義）知識(shí)點(diǎn)14 船體梁剖面類(lèi)型：開(kāi)式剖面，閉式剖面（應(yīng)用剪應(yīng)力基本公式無(wú)法得到精確解，應(yīng)該根據(jù)薄壁梁彎曲理論公式計(jì)算

7、。）知識(shí)點(diǎn)15 總縱彎曲剪應(yīng)力一般公式（知道什么樣子）知識(shí)點(diǎn)16 （判斷） 剪流和彎矩?zé)o關(guān)，變化規(guī)律只和剖面對(duì)中和軸的靜力矩有關(guān)，且分布規(guī)律完全取決于剖面的幾何性質(zhì)。知識(shí)點(diǎn)17 計(jì)算剪應(yīng)力時(shí)候，將計(jì)算s的原點(diǎn)取在剪應(yīng)力為0的點(diǎn)上（對(duì)開(kāi)式剖面則是在開(kāi)口端。對(duì)于閉室剖面，因計(jì)算剪應(yīng)力時(shí)候?yàn)槌o定問(wèn)題，故應(yīng)列出剖面變形協(xié)調(diào)條件來(lái)計(jì)算未知剪流qO, 將每一閉室認(rèn)為的縱向切開(kāi)，剖面施加剪流qi以保證切口剖面沒(méi)有縱向的滑移。此時(shí)剖面變成有若干支路的“開(kāi)式”剖面，每一支路在“開(kāi)口”端都有非零剪流qi，該非零剪流qi都在對(duì)應(yīng)于該支路的原閉室剖面引起常剪流分量qi，后對(duì)每一個(gè)閉室列出變形協(xié)調(diào)方程。（理解）知識(shí)點(diǎn)

8、18 剪流連續(xù)定律 在剖面上任何連接點(diǎn)或者支路上，所有流進(jìn)的剪流等于流出的剪流。知識(shí)點(diǎn)19 （判斷） 許用應(yīng)力通常 小于 構(gòu)件破壞時(shí)的極限應(yīng)力值或危險(xiǎn)狀態(tài)的。 許用應(yīng)力極限應(yīng)力/安全系數(shù) （且隨船長(zhǎng)而增加。） 安全系數(shù)：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。 安全系數(shù)理論方法：統(tǒng)計(jì)方法得出。 實(shí)際方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)船航行實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以安全經(jīng)濟(jì)為原則而得到的。 應(yīng)用許用應(yīng)力的缺點(diǎn)：沒(méi)有考慮表征結(jié)構(gòu)強(qiáng)度諸多因素的變動(dòng)性和隨機(jī)性。 優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)際運(yùn)用。知識(shí)點(diǎn)20 塑性變形屈服極限 屈曲臨界應(yīng)力 斷裂疲勞極限知識(shí)點(diǎn)21 船體撓度（了解） 船體撓度彎曲撓

9、度+剪切撓度（剪切撓度僅為前者10%，忽略） （船體變形彎曲變形+扭轉(zhuǎn)變形）知識(shí)點(diǎn)22 載荷與應(yīng)力之間具有線(xiàn)性關(guān)系，則強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)代表船的實(shí)際強(qiáng)度儲(chǔ)備，可以使用許用應(yīng)力檢測(cè)總縱強(qiáng)度。載荷與應(yīng)力之間 不 具有線(xiàn)性關(guān)系，則強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù) 不 代表船的實(shí)際強(qiáng)度儲(chǔ)備，可以使用極限彎矩檢測(cè)總縱強(qiáng)度。（意外狀態(tài)時(shí)的 實(shí)際彎矩計(jì)算彎矩）極限彎矩即船剖面中離中和軸最遠(yuǎn)的剛性構(gòu)件在受拉伸時(shí)候達(dá)到屈服極限，受壓縮時(shí)達(dá)臨界應(yīng)力的總縱彎曲力矩。（極限彎矩的計(jì)算公式必須知道，且應(yīng)該知道各項(xiàng)的含義。）計(jì)算極限狀態(tài)下的最小剖面模數(shù)：a. 確定剖面應(yīng)力分布 b. 用第二次近似計(jì)算總縱彎曲應(yīng)力的方法計(jì)算折減后的W知識(shí)點(diǎn)23按照極限彎矩檢驗(yàn)船體強(qiáng)度： 極限彎矩/標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的計(jì)算彎