船体强度_第二章_总纵强度计算.ppt

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1、第二章船舶总纵强度计算§2-1第一次近似计算根据梁弯曲理论：?σ＝MZ/I对于一定计算状态，可求出作用于船体剖面上的弯矩M值。为了计算剖面弯曲应力σ，还必须先计算剖面对水平中和轴的惯性矩I，以及剖面任意构件至水平中和轴的距离Z等剖面要素。计算原理一般来说，船底和甲板是远离中和轴的两端，因此，根据上式，剖面模数最小，对应的应力也是最大的。船体强度等值梁：由有效参与总弯曲的全部构件组成的梁，该梁在抵抗总弯曲及总纵强度性能上与船体等效。一、计算前的准备1、危险剖面的选择对于船体横剖面而言，应力水平较高的剖面，容易发生破坏，因此必须找出弯曲应力大的剖面。横剖面上应力的大小，取决于剖面的抗弯几何特性和剖

2、面弯矩，确定计算弯曲应力的剖面，需要综合考虑剖面抗弯能力和剖面内力的大小。一般确定计算剖面的原则如下：1.总纵弯曲力矩较大的剖面；2.总纵弯曲剪力较大的剖面；3.按照强度理论计算，相当应力较大的剖面；4.最大剪应力理论，即第三强度理论第四强度理论：形状改变比能理论5.结构形状或断面积突变处：机舱前端、仓口、上层建筑端部；6.对于结构强度无把握剖面；7.规范上特别要求计算的剖面，如集装箱船开口区域至少要计算5个剖面。一、计算前的准备危险剖面的选择原则：1）可能出现最大弯曲应力的剖面，就是可能出现最大弯曲应力的剖面，由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在船中0.4倍船长范围的，所以计算剖面一般应是

3、此范围内的最弱剖面—即有最大的船口或其它开口的剖面，如机舱、货舱开口剖面。2）船体骨架改变处剖面，上层建筑端壁处剖面，主体材料分布变化处剖面，以及由于重量分布特殊可能出现相当大的弯矩值的某些剖面。计算船体剖面模数时，首先要确定哪些构件能够有效地参加抵抗总纵弯曲变形，亦即哪些构件可以计入计算剖面。由于船体中构件的长短和构件所处的位置不同，其参与总纵弯曲的效率或程度是不同的。这就是船体构件参与总纵弯曲的效率的问题。1、纵向强力构件纵向连续并能有效的传递总纵弯曲应力的的构件。1）船中0.4～0.5倍船长区域内连续的纵向构件，上甲板板、外板、内底板、纵桁、中内龙骨等都是纵向强力构件。计算剖面模数时，纵

4、向强力构件的面积100%全部计入。船中非连续构件参加总纵弯曲的有效性取决于本身的长度及与主体的连续情况。（1）构件连续长度≥3h计算剖面舱口纵围板、纵桁等纵向构件可计入船体梁剖面计算中，但除外机座纵桁和其它加强纵桁不应计入。（2）上层建筑中纵向构件（3）不少于三个横舱壁或类似结构支柱的长甲板室2、间断构件长度较短不能有效参与总纵弯曲的构件，如短的甲板室、开口间的甲板属于间断构件。间断构件的端部，不参与总弯曲，从端部到构件长度中部，参与总弯曲的效率逐渐提高。对于不参加总弯曲的构件的面积，应该扣除，即计算剖面几何特性的时候，不计算不参与总弯曲的构件的面积。间断构件面积扣除的方法如下：2、间断构件（

5、1）中部区域只占部分船长的非连续构件，例如上层建筑甲板和侧壁等，它们参加抵抗总纵弯曲的程度取决于它们本身的构造和长度。根据上层建筑强度理论分析，一般规定，凡长度超过船长的15％，且不小于本身高度6倍的上层建筑以及同时受到不少于3个横舱壁或类似结构支持的长甲板室，可以认为其中有部分完全有效地抵抗总纵弯曲的。（2)舱口间甲板两个20度角的斜线构成的阴影区域内的构件不参与总弯曲，该部分构件面积不计入抗弯几何特性。由于仓口间甲板参与总弯曲效率很低，该剖面是船体结构的薄弱剖面，因此仓口间结构剖面容易发生破坏。3.舱口围板如果仓口围板的长度大于船舶的型深，则仓口围板的中部可以认为参与总弯曲，其面积可以计入

6、剖面抗弯几何特性。二、剖面要素计算１、不同材料剖面面积折算??根据变形相等的条件，承受相同的力Ｐ，即在计算时，可以把船体梁看做仅由一种基本材料构成，而把与基本材料的弹性模量Ｅ不同的构件，先将其换算成相当于基本材料的断面积，即将其剖面面积乘以两材料的弹性横量之比Ei/E，，同时又不改形心位置。因此，对薄壁构件，相当于只对板厚作上述变换。若被换算构建的剖面积为ai，应力为σi，弹性模量Ei，与其等效的基本材料的剖面积为a，应力为σ，弹性模量E。则根据变形相等，承受同样的力P可得左式。??问题：构件的断面惯性矩如何折算？２、总纵弯曲应力第一次近似计算剖面要素的计算步骤（1）画出船体计算剖面的剖面图并

7、编号（i）（2）选定参考轴离基线（离基线（0.45～0.5）型深处。确定形心至参考轴距（Zi）（3）计算剖面积（A）静力矩（B）惯性矩（C）（4）求中和轴至参考轴的距（ε）、任意构件至中和轴的距离（z’i）（5）求对中和轴的惯性矩（I）（6）若甲板和船底距中和轴最远的距离分别为Zj和Zd，则甲板和船底的剖面模数分别为Wj与与Wd。。通常甲板的剖面模数比船底的剖面模数Wj