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1、项目二 船体强度计算基本知识 【3】 2-4 船体静波浪剪力和弯矩的计算 教学目标: 1、掌握传统的标准计算方法； 、了解坦谷波的绘制 、掌握静波浪剪力和弯矩表格计算方法 四、 静波浪剪力和弯矩计算 船舶由静水状态进入到波浪状态中时，浮力分 布将改变。浮力分布的变化引起附加波浪剪力 与弯矩。 （一）传统的标准计算方法 分析： l对于给定船型的静波浪弯矩，其大小主要取决于 波浪要素以及波浪与船舶的相对位置。 2. 波浪要素：波形、波长以及波高。 3. 坦谷波：波形特征-波峰陡峭，波谷平坦，波浪 轴线上下的剖面积不相等。 2、船与波浪的相对位置 波浪是随机的，波浪要素及船舶在波浪上的危 险位置的选
2、择，主要考虑可能引起较大的静波浪 弯矩。 * 1）相对位置对弯矩的影响： A：波峰、波谷位于船中： 船中剖面会产生最大的 波浪弯矩。* 其它剖面中的最大弯矩并不发生在波 峰或波谷在船中时； B：波长远小于船长：船长范围内有几个波峰和波谷，波高较 小，浮力分布未产生明显的变化； C：波长远大于船长： 也不会引起过大的波浪弯矩； D：波长稍大开船长：得到最大的波浪弯矩-但此时的弯矩与 波长等于船长时的弯矩相差不大【实际计算时取波长等于船长 ，并且按波峰在船中或波谷在船中两种典型状态进行计算】 * 3、传统的标准算法的假定： ）将船舶静置于波浪上：相对静止状态 即：假设波长等于船长，船舶以波速在 波
3、浪的传播方向上航行。 ）以二维坦谷波作为标准波形，计算波长 等于船长，计算波高按有关规范或强度标准 选取；（内河船舶斜置于一个波长上） ）取波峰位于船中及波谷位于船中两种计 算状态分别进行计算。 （二）坦谷波的绘制方法： 坦谷波为：车轮滚动时，轮盘内任一点的运动轨迹。 1. 按坦谷波面方程原理 其公式如下：【推导】 V 2. 坦谷波曲线的计算表 1-3 【p24】 按波长/波高 比的不同； 求各站的y/值，制成表格。 （三）静波浪剪力及弯矩计算 1、船舶在波浪中浮态的轴线 【假设以静水线作为坦谷波的轴线，发现不能平衡】 根据坦谷波的特点，坦谷波在波轴线以上的剖面积比 在轴线以下的剖面积小。 1
4、）船中位于波谷时： 中部较两端丰满，船舶在此位置时的浮力要比在静水 中减少许多，因而不能处于平衡，船舶将下沉值 2）船中位于波峰时：相反，一般船舶要上浮一些。 3）同时，船体首尾线型不对称使船舶发生纵倾变化 。 2、波浪上平衡位置的确定 * 结论结论 ：求船舶在波浪上的平衡位置，实际实际 上可归结为归结为 求平衡时时波浪轴线轴线 的位置 和 假定：船舶静置在波浪上，尾垂线较静水时下沉可西（ 下沉为正），纵倾角变化为普西（首下沉为正），则在 距尾垂线x处剖面下沉或上浮的距离： 3、利用平衡条件，即排水量和浮心位置与静水中相等的条件， 则b必须满足以下条件： * 确定平衡的方法： 1.直接法和逐步
5、近似法【不介绍】 2. 直接法（麦卡尔法）：利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上 的平衡位置。 直壁式无横倾假设：船舶在水线附近为壁式，同时无横倾 发生。该方法仅适用于大型运输船舶。【电算时可以无此假 定】 利用直壁式假设，实际波面下的浸水面积的计算为： 利用平衡条件，即排水量和浮心位置与静水中 相等的条件 利用表格计算出上述五个积分系数后，可由上式解出和值，于 是就得到了船舶静置于波浪上的实际平衡位置。 特别提示：在进行上述表格计算时注意各符号代表的意义， 如有可能请自己推导出来。 对于船长大于波长的内河船，需要用将船舶斜置于波浪上的 方法进行静波浪弯矩计算，斜置的目的在于使船体受力最不利 。 斜
6、置的影响： 在各个非船中剖面，浮力沿船宽的分布不是均匀的了，而 是按坦谷曲线。因此船舶除受到总纵弯曲力矩的作用外，还将 受到扭转力距的作用。 （四）船舶斜置在波浪上的静波浪弯矩计算 （五）波浪浮力修正(或称史密斯修正) 1.考虑了波浪的惯性力； 2.修正之后浮力曲线将会变得更平坦（不论波峰或波谷） ，因而静波浪弯矩与剪力也将变小。 3. 修正后反而偏危险！ 4.结果表明： 一般船舶在满载吃水时，静波浪弯矩可减少 左右，而总纵弯矩大约减少 如图1-28 29 六、总纵弯矩 1. 船舶在同一计算状态下，静水弯矩和静波浪弯矩的代数和 ，称为总纵弯矩，即 2. 其他各个剖面的最大弯矩的确定： 其他剖面处的Mmax 的不在中垂或中拱状态时出现，因此 ： 将按标准计算状态得到的弯矩曲线，分别向两端移动 1/20*L【即1/20的船长】，得到的外包络线作为各个剖面的 Mmax曲线，用于确定各个剖面的最大弯矩。
