单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,项目二 船体强度计算基本知识,2-1 船体强度概论与船体受到的外力,2-2 船体梁的受力与变形,2-3 重量曲线和浮力曲线,2-4 船体静波浪剪力和弯矩的计算,2-5 船体总剪力和弯矩计算实例,2-6 钢质船舶的总纵强度计算,2-7 剖面几何性质,项目二 船体强度计算基本知识 2-1 船体强度概论与,1,项目二 船体强度计算基本知识,2-2 船体梁的受力与变形,项目二 船体强度计算基本知识 2-2 船体梁的受力与变,2,*,三个概念:,船体梁：,在船体总纵强度计算中，通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。,2.总纵弯曲：,船体梁在外力作用下,沿其纵向铅垂面内,所发生的弯曲，称为总纵弯曲。,3.总纵强度:,船体梁抵抗总纵弯曲的能力。,*三个概念:,3,一、*船体梁受力分析（引起船体梁总纵弯曲的外力）,计算工况,：船舶在,波浪上,航行。,主要受力,：重力与浮力(暗示考虑波浪作用）;,忽略其他载荷,。,3.受力特点,：总的重力和浮力大小相等、方向相反，并且作用在同一条铅垂线上，即全船处于,静力平衡,状态,。,(忽略各种动力作用),重力,浮力,一、*船体梁受力分析（引起船体梁总纵弯曲的外力）计算工况,4,二、船体梁变形分析,.船体梁变形分析,变形原因分析：总重力与总浮力平衡，但对船长的,局部,来说它们是不平衡的（,加上剪力才平衡,）。,dp,请问：,此时如何求微段的浮力？,以船体浸没在水中的体积来算。从图上如可看出，段并没有全部浸没在水中，而重量呢？,所以，可以从以下的数学公式来分析。,db,二、船体梁变形分析.船体梁变形分析dp请问：此时如何求微段,5,由于对某一小微段来说，重力和浮力的不相等，出现以下的数学模型。,数学分析：,1.假定,p(x),重力沿船长的分布,b(x),浮力沿船长的分布,2.对于某一位置X来说，,定义载荷分布,q(x),为重力与浮力之差,：,载荷,分布,q(x)=p(x)-b(x),3.则 作用在船体梁剖面x上的剪力和弯矩为：,横剖面剪力,弯矩,如何得到呢？,由于对某一小微段来说，重力和浮力的不相等，出现以下的数学模型,6,船体梁的受力与变形概要课件,7,1.,某一小微段的船体，此时受到的载荷与一对剪力的作用,（规定：剪力的符号-引起微段,逆时针旋转,为正！）,由于微段有长度，因而右端的剪力有一个增量dN。,（因为存在位置差且N（x）为连续函数），,3.,如何解得dN？,由,Fy0,，,得,dN=q*dx,左右两边同时积分，即,在数学上，若上式成立则对任何,可积,区间都成立，则对区间0,x也成立，故有,弯矩同理可证。,q,dN,dx,qdNdx,8,弯矩,弯矩,M(x),以船体梁发生中部上拱起,首尾两端向下垂的弯曲状态为正,即,中拱为正,中垂为负。,弯矩,9,船体梁的受力与变形概要课件,10,三、弯矩和剪力之间有何关系,呢？,下面进行分析：（略）,对于梁微元来说，弯矩产生的原因只能是剪力及分布载荷。,因 力矩力*力距,对本问题即为：船体某微段所受的剪力及其力距。,三、弯矩和剪力之间有何关系呢？,11,我们将船舶正浮于水面上，将尾垂线与基线的交点取为坐标原点，从坐标原点至某小微段的距离即是我们这里所说的dx。所以，对某一小微段的弯矩为：,dM=Ndx,如载荷和剪力的关系一样，则有,由此也证明，,弯矩、剪力、,载荷,之间是微、积分的关系,：,q,M,NdN,dx,N,MdM,我们将船舶正浮于水面上，将尾垂线与基线的,12,四、载荷、剪力、弯矩的基本公式和计算的一般步骤,、计算重力和浮力沿船长的分布,重力：对某计算状态来说，其沿船长的分布状况是不变的，也就是说，只要船上的装载情况不变，重力分布也不会。,请大家考虑一下，如果状态不变，静水中和波浪中的浮力会有什么不同呢？,四、载荷、剪力、弯矩的基本公式和计算的一般步骤、计算重力和,13,波浪中的浮力 等于,船舶在静水中的浮力 和由于波浪而产生的附加浮力分布 之和,波浪中的浮力 等于,14,则载荷、剪力、弯矩分别应按下式计算：,则载荷、剪力、弯矩分别应按下式计算：,15,2.*静置法,是我们求波浪附加剪力、附加弯矩方法。,*,它有以下,两个,基本假定：,.船舶静置于标准波浪,上求取波浪附加浮力；,.假定波浪与船相对速度为零,。,此方法求得的波浪附加浮力是静态的,（即未考虑动力相互作用），,其对应的波浪附加剪力和波浪附加弯矩分别称为,静波浪剪力,和,静波浪弯矩,。,2.*静置法是我们求波浪附加剪力、附加弯矩方法。,16,*,3.船体梁所受剪力和弯矩的计算步骤：,由,总剪力和总弯矩的计算公式,知，需要计算以下各量：,（）计算重量分布曲线,p(x),；,（）计算静水浮力曲线,b(x),；,（）计算静水载荷曲线,q(x),；,q(x)=p(x)-b(x),*3.船体梁所受剪力和弯矩的计算步骤：,17,（）计算静水剪力,N(x),和静水弯矩,M(x),：,（）下面计算,波浪附加浮力及静波浪,剪力,N,w,(x),、静波浪弯矩,M,w,(x),：,（）计算静水剪力N(x)和静水弯矩M(x)：,18,（）计算总纵弯矩,M(x),和剪力,N(x),。,（）计算总纵弯矩M(x)和剪力N(x)。,19,五、波浪的选取,显然，总纵弯矩的大小与波浪要素和装载状态密切相关。由于选取的波浪要素和装载状态的不同，弯矩值可能在很大的幅度内变化。因此，必须假定一个标准的波浪要素和装载状态，这样才能有一个统一的比较基础。,标准波浪的波形取为坦谷波，计算波长等于船长，波高则随船长而变化。计算总纵弯矩时按两种极端情况进行，一为波峰在中，波谷在首尾，此时船中部浮力较大，首位处浮力较小，船舶处于中拱状态；另一情况为波谷在中，波峰在首尾，船中浮力较小，两端浮力较大，船舶处于中垂状态。,五、波浪的选取 显然，总纵弯矩的大小与波浪要素和装载状态密切,20,六、装载状态的选取,装载状态对于静水弯矩的影响是主要的。作为计算状态，原则上应该最不利装载情况，同时也要考虑实际可能。,一般应考虑下述的装载情况：,满载：出港、到港；,压载：出港、到港。,军舰主要是对正常排水量进行计算，但当按满载排水量或标准排水量计算之最大弯矩超过前者计算值的10%时，则应以后者作为校核总纵强度的计算弯矩。,六、装载状态的选取 装载状态对于静水弯矩的,21,七、船体梁的强度计算,1、计算方法,从梁的弯曲理论可知，当船体发生总纵弯曲变形时，船体横断面上的总纵弯曲正应力可按下式计算,=Z （2.2.5）,式中,M,计算断面上的弯矩；,I横断面绕水平中和轴的惯性矩；,Z计算应力点至中和轴的距离。,七、船体梁的强度计算1、计算方法,22,2、强度的检验,为了保证船体具有足够的强度，船体断面上的最大正应力MAX,不应超过许用应力值,即,MAX （2.2.6）,如果某新设计的船满足上述要求,则认为该船的总纵强度是足够的。,2、强度的检验为了保证船体具有足够的强度，船体断面上的最大正,23,3、计算的精度问题,上述的计算方法，是对所有船进行强度计算的标准计算方法。,用标准计算方法判断船体强度不精确，但它是一种比较强度，并不是船体的真正强度。,因所有船的强度是在同一个计算原理的基础上进行计算比较，所以有一定的参考价值。,3、计算的精度问题上述的计算方法，是对所有船进行强度计算的标,24,