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1、船舶强度（Strength of ship）,强度定义及分类总纵强度局部强度扭转强度,一、强度定义和分类,1、强度定义船体结构抵御内外力作用的能力。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,总强度,局部强度,纵强度横强度扭转强度,二、总纵强度(Longitudinal strength),（一）定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生弯曲或变形的能力。（二）船体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不一致造成。,重量曲线（Weight curve）,负荷曲线（Load curve）,浮力曲线（Buoyancy curve）,（三）负荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线,弯矩曲
2、线（Bending moment curve） 剪力曲线的积分曲线；负荷曲线的双重积分曲线。,剪力曲线（Shear curve） 负荷曲线的积分曲线。,结论 剪力最大值约位于距首尾L/4处； 弯矩最大值约位于船中处，且向 首尾逐渐减小。,（四）船体剪切变形 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横剖面水平中心线的交点处。,（五）船体拱垂变形 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，则该段船体将发生弯曲变形。 弯曲应力的最大值出现在龙骨板或上甲板。,1、中拱（Hogging） 船体受正弯矩作用，中部
3、的浮力大于重力，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。 2、中垂（Sagging） 船体受负弯矩作用，中部的浮力小于重力，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。,3、影响船舶拱垂变形的因素船体有效构件的尺寸、材料及分布载荷配置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，波长约等于船长，波谷位于船中，船体中垂加剧。,（六）剖面模数wx,总纵弯曲应力为M计算剖面的总纵弯矩I计算剖面对中和的惯性矩Z所求应力点至水平中和轴的垂直距离,面积惯矩Ix,W=I/Z称
4、为船体剖面模数，它是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一种几何特性，也是衡量船体总纵强度的一个重要标志,中和轴 剖面中和轴是指船体梁在弯曲过程中各个剖面转动的轴线,该轴通过该剖面的形心并与剖面的基线平行.在中和轴上剖面的材料无拉伸变形,也无压缩变形,材料处于中性状态。对于空心变断面梁的船体，中和轴位于船体剖面的中心。,甲板剖面模数wd和舱底板剖面模数wb,弯曲应力,（2）经验法 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0.40.6。 扣除原则：使用年限小于5年的船舶取下限，使用年限10年以上的船舶取上限。,甲板剖面模数的腐蚀修正（1） 近似公式计算法,（3）腐蚀极限 船长大
5、于或等于60m的远洋干散货船，船长大于或等于90m的远洋液体货船，在船中40L区间强力甲板的剖面模数应满足：,1、经验法（舱容比配货法）,（六）船舶总纵强度的校核方法,2、静水弯矩及静水切力法LBP90m的船舶，通常只校核计算船中剖面上的静水弯矩。,90m150m的船舶，需要校核重要剖面的剪力和弯矩。,船中剖面静水许用弯矩MS的计算,影响MS因素：营运时间长短、LBP、B、夏季满载时的方形系数Cb(不得小于0.6)、剖面模数Wd 。船中剖面实际静水弯矩MS的计算 影响因素：装载排水量、船舶类型、 LBP、计算状态时的方形系数Cb。,船舶各剖面实际剪力和弯矩的计算公式（1）计算各剖面的重力和重力
6、矩（2）计算各剖面的浮力和浮力矩（3）计算各剖面的实际剪力（4）计算各剖面的实际弯矩,3、百分比校核法 目前的装载计算机对船舶总纵强度的校 核多采用主要剖面的实际剪力和弯矩与该 剖面的许用剪力和弯矩的比值是否超过100来确定纵强度是否满足要求。 一般分港内和海上两种状态校核。,4、强度曲线图法（1）适用条件 船长小于90m或者装载均匀，不需要校核静水切力时，可以使用该法。（2）曲线图的构成纵坐标：载荷对船中力矩的绝对值之和。横坐标：平均型吃水。,点划线虚线实线点划线和虚线之间：有利范围虚线和实线之间：允许范围实线之外：危险范围点划线左上方：中拱范围点划线右下方：中垂范围,5、船舶吃水校核法（1
7、）利用吃水判定船舶的拱垂dM dM：中垂变形dM dM：中拱变形dM dM：无拱垂变形（2）利用吃水判定拱垂的变形大小,（3）利用拱垂差的大小校核总纵强度,注意 船舶处于有利和正常拱垂范围，可以开航； 船舶处于极限拱垂范围，只能好天气开航； 船舶处于危险拱垂范围，不能开航。,6、百分制校核法（1）将最大静水许用弯矩作为100；（2）将船舶各项重量以舱为单位除100， 然后分别乘预先确定的分数系数得 到分数值；（3）将各计算分数值相加得到分数值和；（4）若该分数值和不超过100，则说明船 舶 的总纵强度符合要求。,1、不同机舱位置的普通货船的弯矩特性曲线,中机船,中后机船,尾机船,d,弯矩,0,
8、中拱,中垂,（七）船舶布置对纵向受力影响 及改善措施,2、拱垂大小比较满载状态下三种类型船舶所受的弯矩比较,空载状态下三种类型船舶所受的弯矩比较,中后机船空载状态与满载状态的弯矩比较,3、改善措施（1）中机船满载状态货物配置：按舱容比分配货物，在舱容允许的条件下，中区货舱应按装货重量的上限值装，首尾货舱按下限值装；中途港货物不应过分集中于中区货舱。油水分配及使用：油水应自中区向首尾装载；使用时应自首尾向中区。正确使用位于中区的深舱和冷藏舱：不应空舱。,（2）尾机船压载状态压载安排：尽量使用接近中区的压载舱，可以使用但切忌单独使用首尾部压载舱。油水分配及使用：同中机船满载状态。正确使用位于中区的
9、深舱：应作为压载舱使用。（3）中后机船压载状态 同尾机船压载状态,三、 局部强度（Local strength）,（一）定义船舶结构抵抗船体局部发生变形或破坏的能力。船舶局部结构抵抗内外力作用的能力。（二）主要计算（校核）部位 舱口盖、上甲板、中间甲板、底舱底板、平台。,（三）允许负荷量的表示方法均布载荷Pd：单位面积允许承受的最大重 量（kPa）。集中载荷P：某一较小特定面积上允许承 受的最大重量（kN）。车辆载荷Pv ：载车部位允许承受的以特定 车轮数目为前提的车辆及所 载货物的总重量（kN）。堆积负荷Pc ：载箱部位上作用在箱底座处 的集装箱总重量（kN）。,（四）局部强度的校核方法,甲
10、板实际负荷量 甲板允许负荷量,（五）允许负荷量的确定 1、查取局部强度计算书,集中载荷和集装箱载荷的允许负荷量同理可查得。,中间甲板和内底板,2、经验公式计算法（均布载荷Pd）,上甲板,（2）集中载荷：（Concentrated load）,（六）实际负荷量的计算,（1）均布载荷（Even distributed load）,（3）集装箱载荷：（Container load）,（八）保证局部强度不受损伤的措施按船舶腐蚀程度确定允许负荷量；舱内货物重量分布应均匀；装载重大件货物时应加衬垫；自动舱盖上不能装货或只能装轻货；固体散货应合理平舱；装载重货时应限制其落底速度。,（七）最小衬垫面积Smin的确定,四、扭转强度（Torsional strength）,定义 船舶结构抵抗船体沿船长方向发生扭转变形的能力。产生原因 沿船长方向单位长度重力和浮力横向不共垂线造成的。具有甲板大开口船舶应校核其总纵扭转强度。如集装箱船舶、木材船等。,
