船舶结构与强度设计 第3章

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1、第三章强度计算第1节船体总弯曲应力计算船体总弯曲应力计算公式(1)按照梁理论计算总纵弯曲应力（2）船体梁概念总强度计算时把空心薄壁结构看作一根实心梁，称为等值梁或船体梁，即认为甲板、底板和船侧等结构组成近似的工字型材剖面。把空心薄壁结构的船体看作一根梁，可行吗？2.计算剖面选择M和I与剖面位置有关。最大弯矩一般在船中，剖面一般选择船中附近最薄弱剖面。一般舱口内剖面薄弱。3.船体剖面模数给定剖面，Z越大W越小。弯矩一定时，剖面模数越小，弯曲应力越大。甲板剖面模数Wd和船底剖面模数Wb一般，甲板剖面模数小,船底剖面模数大，甲板

2、总弯曲应力大。船体剖面模数是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一种几何特征，也是衡量船体强度的一个重要标志。4.船体剖面几何特性计算船体剖面几何特性——剖面惯性矩和剖面模数船体剖面实际是一个复杂的组合剖面，因此船体剖面特性计算采用组合剖面特性计算方法。船体剖面特性计算应包括哪些构件？纵向强力构件——纵向连续并能够有效地传递抗总纵弯曲应力的构件，即船中0.4L范围内纵向连续构件。如，甲板、外板、内底板、纵骨和纵桁等。——只能包括纵向强力构件！船体梁剖面特性计算原理同简单型材（如工字型材）计算，可列表计算。构件尺寸m×mm面积a(

3、m2)高度h(m)一次矩ah二次矩ah2自身惯性矩i(m4)强力甲板2.5×140.0359.00.31502.835强力甲板边板1.5×160.0249.00.21601.944强力甲板纵骨160×14/40×140.00848.90.07480.666舷顶列板1.0×160.01608.50.13601.1560.001舷侧外板7.2×140.10084.40.44351.9510.435下甲板4.0×120.04805.50.26401.452舭列板R0.8,140.01760.290.00510.0010.001内

4、底板6.5×140.09101.00.09100.091内底边板1.5×160.02401.00.02400.024内底纵骨200×10/66×150.01500.860.01290.011旁纵桁1.0×120.02400.50.01200.006中纵桁1.0×60.00600.50.00300.0010.002外底板7.2×140.10080000.001外底纵骨200×10/66×150.01500.140.00210.000上甲板纵桁腹板0.5×250.01258.750.10940.957上甲板纵桁面板0.4×25

5、0.01008.50.0850.723下甲板纵桁腹板0.5×250.01255.250.06560.346下甲板纵桁面板0.5×250.01005.00.050.25半剖面总和0.57061.909412.4140.440船体剖面左右对称，先计算半个剖面，然后再乘2。中和轴高度：半剖面对基线惯性矩：Izz=12.414+0.440=12.854m3整剖面特性：面积：A=2×0.5706=1.142m2对中和轴惯性矩：I=2(12.854-0.5706×3.3462)=12.93m4对甲板剖面模数:Wd=12.93/(9.0

6、00－3.346)=2.287m3对船底剖面模数:Wb=12.93/3.346=3.864m3纵向强力构件上有开口，计算时应扣除吗？中国规范规定计算船体梁剖面模数时开口扣除要求，如：①如甲板开口长度(首尾方向)超过2.5m，或者宽度超过1.2m或0.04B(取其较小者)，应扣除其剖面积。②若纵骨或纵桁的开孔(如减轻孔、流水孔、焊缝处的单个扇形孔)高度不超过腹板高度的25%，则在计算船体梁剖面模数时不必扣除其面积。4.总弯曲应力计算（1）弯曲应力总弯曲应力计算公式：已知MS=－140100kN.mMW=－202800kN.m

7、M=MS+MW=－（140100+202800）=－342900kN.m（中垂）如果MW=+202800kN.m，M=？下甲板应力：船底板应力：直接利用甲板模数计算主甲板总弯曲应力：如何校核总强度？找出最大总弯矩计算最大弯曲应力与许用应力比较第2节总弯曲时剪应力计算1剪应力计算剪切应力公式：其中：N为计算剖面剪力；S为求剪应力点一侧剖面积对中和轴静力矩；t为求剪应力点板的总厚度。对指定剖面，N和I是一定值，剪应力随S/t变化。一般情况，中和轴处船侧板应力最大。总剪力N=12100kN,中和轴之上剖面积对中和轴的静矩S=0.

8、832m3,中和轴处船侧板总厚度t=0.028m。静力矩计算构件尺寸m×mm面积a(m2)高度h(m)距中和轴h-3.346一次矩m3强力甲板2.5×140.0359.05.6540.198强力甲板边板1.5×160.0249.05.6540.136强力甲板纵骨160×14/40×140.00848.9