船体强度与结构设计复习要点(共6页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上一 引起船体梁总纵弯曲的外力计算1 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，简称船体梁。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。船体梁抵抗总纵弯曲的能力，称为总纵强度。2 船体总纵强度计算的传统方法：将船舶静置在波浪上，求船体梁横剖面上的剪力和弯曲力矩以及相应的应力，并将它与许用应力相比较以判断船体强度。3 重力p(x)与浮力b(x)是引起船体梁总纵弯曲的主要外力。载荷q(x)，剪力N(x)，弯矩M(x)。4 中拱：船体梁中部向上拱起，首、尾两端向下垂。中垂：船中部下垂，首、尾两端向上翘起。5重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述全船重量沿船长分布状况的曲线。绘制重量曲线的方法：静力等效原则。6 重量的分类：按变动情况来分，不变重量，即空船重量，包括：船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量。变动重量，即装载重量，包括货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项可变重量。按分布情况来分，总体性重量，即沿船体梁全长分布的重量，通常包括：主体结构、油漆、锁具等各项重量。局部性重量，即沿船长某一区段分布的重量。7 重量的分布原则：静力等效原则。保持重量的大小不变，这就是说要使近似分布曲线所围成的面积等于该项实际重量。保持重量重心的纵向坐标不变，即要使近似分布曲线所围的面积的形心纵坐标与该项重量的重心坐标相等。近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。8 浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线9 载荷曲线：在某一计算状态下，描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。10 静水剪力、弯矩曲线：船体梁在静水中所受到的剪力和弯矩沿船长分布状况的曲线。11 静波浪剪力和弯矩计算：船舶由静水进入波浪时，重量曲线p(x)并未改变，但水面线发生了变化，从而导致浮力的重新分布。波浪下浮力曲线相对静水状态的浮力增量是引起静波浪剪力和弯矩的载荷。由此可知，静波浪弯矩与船型、波浪要素以及船舶与波浪的相对位置有关。12 传统的标准计算方法：坦谷波理论。在实际计算时，取计算波长等于船长，并且规定按波峰在船中和波谷在船中两种典型状态进行计算。传统标准计算方法：将船舶静置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的传播方向上航行，船舶与波浪处于相对静止状态。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。取波峰位于船中及波谷位于船中两种状态分别进行计算。13 波浪浮力修正（史密斯修正）：考虑波浪动水压力影响对浮力曲线所做的修正。二 船体总纵强度计算1 船体剖面模数。W=I/Z,它是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一钟几何特性，也是衡量船体总纵强度的一个重要标志。2 纵向强力构件：纵向连续并能有效地传递总纵弯曲应力的构件。如甲板板、外板、内底板、内龙骨、纵桁、纵骨等。长度较短的纵向构件应视作间断构件3 强力甲板：构成船体梁上翼板的最上层连续甲板。强力甲板处剖面模数为船体剖面的最小剖面模数。4 进行第二次近似计算的原因：将所有纵向强力构件都看成完全有效地参加抵抗总纵弯曲，有时会不能如实地反应船体薄壁板构件的工作效能，因而也就不能确切地估价船体强度。第一次近似计算中只考虑了船体的主要变形总纵弯曲变形，而忽略了船体结构所处的复杂受力状态。5 稳定性要求：对位于船长中间部分的强力甲板和船底的纵向骨架梁以及整个板架的稳定性要求在计及材料法向弹性模量减小后，通常应保证其临界应力等于材料的屈服极限。占一半船长的中部地区，上述结构的纵向骨架的理论欧拉应力与其材料屈服极限之比值不得小于1.52.0. 船底板及强力甲板的临界应力通常不得低于下列数值中之大者：由静水弯矩和波浪弯矩平均值合成而引起的最大可能压应力值或0.4倍材料屈服极限值。船侧外板，不论在中垂或中拱情况，在弯曲剪力作用下应保证有2倍的稳定性储备。6 船体板折减系数的计算7 纵向强力构件分为4类：只承受总纵弯曲的纵向强力构件。同时承受总纵弯曲和板架弯曲的纵向强力构件。同时承受总纵弯曲、板架弯曲及纵骨弯曲的纵向强力构件，或者同时承受总纵弯曲、板架弯曲及板的弯曲的纵向强力构件。同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件。以上各种弯曲，除总纵弯曲外均称为局部弯曲。8 总纵弯曲时，最大剪应力一般作用在距首尾端约四分之一船长附近的剖面上，因此需校核这些剖面船体构件承受剪应力的强度和稳定性。9 安全系数：是考虑强度计算中的许多不确定性，为保证设计结构必要的安全度而引起的强度储备，通常决定于下列一系列因素：计算载荷表征实际载荷的精度。在给定载荷下，结构响应分析的精度。材料机械性能的稳定程度。建造工艺、施工质量对结构材料强度的影响。营运条件及使用年限决定的腐蚀磨损情况。结构破坏所引起的后果。10 许用应力标准是根据舰船设计、建造和营运经验。以及积累的实船静载测量和航行试验结果，根据安全和经济的原则确定的。11 剪切挠度曲线：在船体梁总纵弯曲时，船体剖面还会因剪力的作用而发生上下移动，产生剪切挠度。 12 船体极限弯矩：在船体剖面内离中和轴最远点的刚性构件中引起的应力达到结构材料屈服极限或构件的临界应力时的总纵弯曲力矩。三 船体结构局部强度计算1 在进行局部强度计算时，首先，应根据结构受力与变形特点，把实际复杂的结构抽象为可以用力学方法计算的简化模型（称为力学模型或计算模型）；然后，对这个力学模型进行内力和应力分析并进行强度校核。2 计算模型仅具有实际结构的一些主要力学特征，并不是把实际结构的各种特征都全部反映出来。3 在船体结构计算中，通常有三种支座情况：自由支持在刚性支座上。刚性固定。弹性支座和弹性固定。（注意骨架支承条件的简化）4 载荷模型化时应考虑如下问题：确定作用于结构上的载荷工况。确定计算载荷的性质与载荷类型。确定载荷大小，并决定施加在哪些构件上。确定载荷的组合与搭配。5 船体结构中绝大多数骨架都是焊接在钢板上的，当骨架受力发生变形时，与它连接的板也一起参加骨架抵抗变形。因此，为估算骨架的承载能力，也应当把一定宽度的板计算在骨架剖面中，即作为它的组成部分来计算骨架梁的剖面积、惯性矩和剖面模数等集合要素，这部分板称为带板或附连翼板。6 槽形舱壁总强度计算：槽形舱壁的总强度可归结为其单个槽形体的弯曲强度。槽形舱壁的单个槽形体与平面舱壁的扶强材相当。因此，槽形体的弯曲计算与平面舱壁扶强材一样，作为弹性固定的单跨梁或连续梁来计算。7 槽形舱壁局部强度舱壁板强度计算。8 有限元法进行结构分析包括下述五个基本步骤：前处理：有限元网格划分。单元分析：计算单元刚度矩阵与单元载荷矩阵。整体分析：建立总刚度方程。方程组求解：计算节点位移。后处理：计算单元应力。四 船体扭转强度计算1 长大货舱开口船舶的特点：舱口宽度已达到、甚至超过船宽的80%，舱口长度达到舱壁间距的90%，大大超过普通货船，从而使船体扭转刚度严重削弱，其扭转强度的重要性已上升到与总纵强度同等的地位。2 作用在船体上的扭转外力：船舶斜浪航行时引起的扭转力矩。船舶倾斜时的扭矩。船舶摇摆时引起的扭矩。五 型材剖面设计1 型材剖面设计应符合下列要求：具有足够的强度、刚度、稳定性。应尽可能符合生产与工艺方面的要求，如制造简单、施工质量高。满足特殊结构与营运树勇的要求。剖面内材料分布合理，使所得结构重量最轻。2 衡量型材剖面内材料分布合理程度的指标有：剖面利用系数和比面积。3 小翼板的剖面模数为型材剖面的最小剖面模数。增加不对称剖面型材最小剖面模数最有戏的办法是增加腹板的高度；或者腹板高度不变时，增加小翼板的剖面积。4 保证型材的局部稳定性，系指保证其翼板和腹板的稳定性。5 型材侧向失稳：当作用于型材剖面最大刚性平面内的横荷重比较小时，梁材将仅在其最大刚性平面内弯曲。但是，当横荷重超过某一限度时，梁材会离开它自己的弯曲平面，并在其最小刚性平面内发生弯曲，同时还伴有扭转变形，即丧失了弯曲平面形状的稳定性。6 结构优化设计的基本概念：设计变量：在设计过程中可以自由调整、变化的参数。约束条件：一个可以被应用的方案，必须要满足一系列对设计提出的要求。这些要求构成了对设计的限制条件。可行域：满足所有约束条件的结构设计方案是可以被应用的设计，称为可行设计。所有可行设计点的集合称为可行域。目标函数：一个评价设计方案优劣的指标，它们都是设计变量的函数。八 上层建筑设计1 上层建筑：船体最上层连续甲板以上的舱室结构物。2 端点效应：由于水平剪力对上层建筑的偏心作用，将使上层建筑向与主体弯曲相反的方向弯曲，即引起了侧壁的纵向应变，使剖面发生歪斜。3 上层建筑按其参加船体梁总纵弯曲的程度分为两类：强力上层建筑和轻型上层建筑。专心-专注-专业