船體強度概論與船體受到的外力概要課件

項目二船體強度計算基本知識2-1船體強度概論與船體受到的外力§2-2船體梁的受力與變形§2-3重量曲線和浮力曲線§2-4船體靜波浪剪力和彎矩的計算§2-5船體總剪力和彎矩計算實例§2-6鋼質(zhì)船舶的總縱強度計算§2-7剖面幾何性質(zhì)項目二船體強度計算基本知識2-1船體強度概論與船體1項目二船體強度計算基本知識2-1船體強度概論與船體受到的外力要求掌握：結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)和三個階段船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的6個因素規(guī)范法設(shè)計的一般步驟，主要圖紙及技術(shù)文件選用船舶建造規(guī)范的要點結(jié)構(gòu)布置的一般原則項目二船體強度計算基本知識2-1船體強度概論與船體2一、船體強度計算的內(nèi)容，幾個基本概念船體強度的研究涉及多個學科領(lǐng)域，分散于多個課程，但都必然涵蓋以下內(nèi)容：1）外力問題確定作用在船體或各個結(jié)構(gòu)上的載荷的大小、性質(zhì)、特征等，在研究時對外力如何進行合理抽象，如何精確地描述外力，如何減小仿真誤差。一、船體強度計算的內(nèi)容，幾個基本概念船體強度的研究涉及多個學32）內(nèi)力問題：有兩類a.當載荷已知時，如何確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件任意剖面中的應(yīng)力與變形——即結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析，包括靜力響應(yīng)與動力響應(yīng)（亦稱載荷效應(yīng)分析）；

結(jié)構(gòu)動力學的研究方向有：結(jié)構(gòu)模態(tài)、動力響應(yīng)、爆炸、沖擊、疲勞強度等等。與流體動力學的結(jié)合：流--固耦合問題，有可能解決波浪載荷的更精確的模擬。

2）內(nèi)力問題：有兩類a.當載荷已知時，如何確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件任意4b.或者確定結(jié)構(gòu)的最大承載力，即確定容許載荷或極限載荷的問題稱為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分析（亦稱求載荷效應(yīng)的極限值）

極限載荷是使結(jié)構(gòu)破壞時的載荷（即失效，失去結(jié)構(gòu)應(yīng)起的各種作用中的任何一種作用）。b.或者確定結(jié)構(gòu)的最大承載力，即確定容許載荷或極限載荷5

３）對強度檢驗標準的研究：如何確定合適的強度標準，并將其作為一種通用的設(shè)計準則。4）船舶強度條件的計算和檢驗：各部分內(nèi)容的關(guān)系：

外力結(jié)構(gòu)響應(yīng)[極限狀態(tài)分析】判斷是否符合強度標準３）對強度檢驗標準的研究：外力結(jié)構(gòu)響應(yīng)[極限狀態(tài)分析】判斷6二、船體強度計算的處理方法通常將船體強度劃分為總強度和局部強度兩個方面來研究。1.總強度：船體梁：把船體當作一根漂浮的空心薄壁梁，從整體上研究其變形規(guī)律和抵抗破壞的能力。船體梁的總縱彎曲和扭轉(zhuǎn)：2.局部強度：

構(gòu)件、節(jié)點、局部結(jié)構(gòu)二、船體強度計算的處理方法73.船體撓度及其組成：在外力作用下，船體可產(chǎn)生的總縱變形量稱為船體撓度。船體撓度的組成：①總縱彎距產(chǎn)生的撓度。②剪力產(chǎn)生的撓度。③甲板和水下船體溫差產(chǎn)生的撓度。3.船體撓度及其組成：在外力作用下，船體可產(chǎn)生的總縱變形量8主要的是①，后兩者均較小。船的撓度并不像強度那樣重要。但對強度高的輕質(zhì)船，特別是L/D很大的船要引起注意。撓度過大要影響主機和軸系的運轉(zhuǎn)。營運船的撓度值要≦1/1000L。20m的船，按衡準小于20mm。主要的是①，后兩者均較小。船的撓度并不像強度那樣重要。但對強94.船體的總縱穩(wěn)定性：指船在總縱彎矩作用下保持其原有平衡狀態(tài)的能力。甲板、舷側(cè)以及艙壁等在外力作用下都有可能引起失穩(wěn)。4.船體的總縱穩(wěn)定性：指船在總縱彎矩作用下保持其原有平衡狀態(tài)105、規(guī)范對FRP船的要求總縱強度：在我們設(shè)計建造FRP船時，以L/D來判定是否進行總縱強度校核。如內(nèi)規(guī)中，L≦15m的FRP船，L/D＜14，而且結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求就免除了；而當L/D≥14，就要校核總縱強度。船的剛度：規(guī)范要求FRP船的中剖面慣性矩應(yīng)滿足規(guī)范要求。船的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：規(guī)范要求對夾層結(jié)構(gòu)的FRP船，應(yīng)對承受壓力的夾層面板進行穩(wěn)定性校核。5、規(guī)范對FRP船的要求總縱強度：在我們設(shè)計建造FRP船時，11三、作用在船體結(jié)構(gòu)上的載荷（**分類）對載荷分類的原因：

2.按對結(jié)構(gòu)的影響范圍：1）總體性載荷：對船舶整體變形有影響，如總縱彎曲力矩、剪力，縱向扭矩等2）局部性載荷：對船舶局部結(jié)構(gòu)、構(gòu)件等的變形有影響，如，機器振動、海損時的水壓力等3）二者兼有：貨物、油、水、舷外水壓力三、作用在船體結(jié)構(gòu)上的載荷（**分類）對載荷分類的原因：123.按載荷的時間效應(yīng)可以分為：1）不變載荷：指在作用時間內(nèi)不發(fā)生變化（大小、方向、作用點）如靜水壓力，貨物壓力等---可用于靜力分析2）靜變載荷（準靜態(tài)載荷）：指載荷變化的最小周期Tmin<N*Ts(結(jié)構(gòu)固有振動周期的多倍)，如波浪載荷（目前需要用概率理論和隨機過程理論來研究），液體貨物的晃蕩（研究進展），甲板上浪，下水載荷等一般，N由結(jié)構(gòu)動力學分析來確定。3.按載荷的時間效應(yīng)可以分為：133）動變載荷：指載荷變化的最小周期Tmin與結(jié)構(gòu)固有振動周期Ts(Structure)同階（指相差不大），這時可能會引起較大的受迫振動。如局部機械振動，螺旋槳引起的脈動壓力，船體梁的波激振動等3）動變載荷：指載荷變化的最小周期Tmin與結(jié)構(gòu)固有振動周期144）沖擊載荷：指作用時間非常短的載荷。也就是說，載荷變化的最小周期Tmin遠小于結(jié)構(gòu)固有振動周期Ts(Structure)，以至于整體結(jié)構(gòu)來不及反應(yīng)載荷就已經(jīng)作用完畢。如砰擊、碰撞、爆炸、沖擊等力學行為（由結(jié)構(gòu)動力學、非線性力學、爆炸和沖擊力學、粘彈性力學等力學分支及其交叉來研究）

在學者和研究人員的共同努力下，部分力學現(xiàn)象已經(jīng)可以實現(xiàn)計算機仿真，如碰撞、爆炸、沖擊等可以由Ls-Dyna、Abquas等軟件來模擬。4）沖擊載荷：指作用時間非常短的載荷。15項目二船體強度計算基本知識2-1船體強度概論與船體受到的外力§2-2船體梁的受力與變形§2-3重量曲線和浮力曲線§2-4船體靜波浪剪力和彎矩的計算§2-5船體總剪力和彎矩計算實例§2-6鋼質(zhì)船舶的總縱強度計算§2-7剖面幾何性質(zhì)項目二船體強度計算基本知識2-1船體強度概論與船體16項目二船體強度計算基本知識2-1船體強度概論與船體受到的外力要求掌握：結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)和三個階段船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的6個因素規(guī)范法設(shè)計的一般步驟，主要圖紙及技術(shù)文件選用船舶建造規(guī)范的要點結(jié)構(gòu)布置的一般原則項目二船體強度計算基本知識2-1船體強度概論與船體17一、船體強度計算的內(nèi)容，幾個基本概念船體強度的研究涉及多個學科領(lǐng)域，分散于多個課程，但都必然涵蓋以下內(nèi)容：1）外力問題確定作用在船體或各個結(jié)構(gòu)上的載荷的大小、性質(zhì)、特征等，在研究時對外力如何進行合理抽象，如何精確地描述外力，如何減小仿真誤差。一、船體強度計算的內(nèi)容，幾個基本概念船體強度的研究涉及多個學182）內(nèi)力問題：有兩類a.當載荷已知時，如何確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件任意剖面中的應(yīng)力與變形——即結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析，包括靜力響應(yīng)與動力響應(yīng)（亦稱載荷效應(yīng)分析）；

結(jié)構(gòu)動力學的研究方向有：結(jié)構(gòu)模態(tài)、動力響應(yīng)、爆炸、沖擊、疲勞強度等等。與流體動力學的結(jié)合：流--固耦合問題，有可能解決波浪載荷的更精確的模擬。

2）內(nèi)力問題：有兩類a.當載荷已知時，如何確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件任意19b.或者確定結(jié)構(gòu)的最大承載力，即確定容許載荷或極限載荷的問題稱為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分析（亦稱求載荷效應(yīng)的極限值）

極限載荷是使結(jié)構(gòu)破壞時的載荷（即失效，失去結(jié)構(gòu)應(yīng)起的各種作用中的任何一種作用）。b.或者確定結(jié)構(gòu)的最大承載力，即確定容許載荷或極限載荷20

３）對強度檢驗標準的研究：如何確定合適的強度標準，并將其作為一種通用的設(shè)計準則。4）船舶強度條件的計算和檢驗：各部分內(nèi)容的關(guān)系：

外力結(jié)構(gòu)響應(yīng)[極限狀態(tài)分析】判斷是否符合強度標準３）對強度檢驗標準的研究：外力結(jié)構(gòu)響應(yīng)[極限狀態(tài)分析】判斷21二、船體強度計算的處理方法通常將船體強度劃分為總強度和局部強度兩個方面來研究。1.總強度：船體梁：把船體當作一根漂浮的空心薄壁梁，從整體上研究其變形規(guī)律和抵抗破壞的能力。船體梁的總縱彎曲和扭轉(zhuǎn)：2.局部強度：

構(gòu)件、節(jié)點、局部結(jié)構(gòu)二、船體強度計算的處理方法223.船體撓度及其組成：在外力作用下，船體可產(chǎn)生的總縱變形量稱為船體撓度。船體撓度的組成：①總縱彎距產(chǎn)生的撓度。②剪力產(chǎn)生的撓度。③甲板和水下船體溫差產(chǎn)生的撓度。3.船體撓度及其組成：在外力作用下，船體可產(chǎn)生的總縱變形量23主要的是①，后兩者均較小。船的撓度并不像強度那樣重要。但對強度高的輕質(zhì)船，特別是L/D很大的船要引起注意。撓度過大要影響主機和軸系的運轉(zhuǎn)。營運船的撓度值要≦1/1000L。20m的船，按衡準小于20mm。主要的是①，后兩者均較小。船的撓度并不像強度那樣重要。但對強244.船體的總縱穩(wěn)定性：指船在總縱彎矩作用下保持其原有平衡狀態(tài)的能力。甲板、舷側(cè)以及艙壁等在外力作用下都有可能引起失穩(wěn)。4.船體的總縱穩(wěn)定性：指船在總縱彎矩作用下保持其原有平衡狀態(tài)255、規(guī)范對FRP船的要求總縱強度：在我們設(shè)計建造FRP船時，以L/D來判定是否進行總縱強度校核。如內(nèi)規(guī)中，L≦15m的FRP船，L/D＜14，而且結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求就免除了；而當L/D≥14，就要校核總縱強度。船的剛度：規(guī)范要求FRP船的中剖面慣性矩應(yīng)滿足規(guī)范要求。船的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：規(guī)范要求對夾層結(jié)構(gòu)的FRP船，應(yīng)對承受壓力的夾層面板進行穩(wěn)定性校核。5、規(guī)范對FRP船的要求總縱強度：在我們設(shè)計建造FRP船時，26三、作用在船體結(jié)構(gòu)上的載荷（**分類）對載荷分類的原因：

2.按對結(jié)構(gòu)的影響范圍：1）總體性載荷：對船舶整體變形有影響，如總縱彎曲力矩、剪力，縱向扭矩等2）局部性載荷：對船舶局部結(jié)構(gòu)、構(gòu)件等的變形有影響，如，機器振動、海損時的水壓力等3）二者兼有：貨物、油、水、舷外水壓力三、作用在船體結(jié)構(gòu)上的載荷（**分類）對載荷分類的原因：273.按載荷的時間效應(yīng)可以分為：1）不變載荷：指在作用時間內(nèi)不發(fā)生變化（大小、方向、作用點）如靜水壓力，貨物壓力等---可用于靜力分析2）靜變載荷（準靜態(tài)載荷）：指載荷變化的最小周期Tmin<N*Ts(結(jié)構(gòu)固有振動周期的多倍)，如波浪載荷（目前需要用概率理論和隨機過程理論來研究），液體貨物的晃蕩（研究進展），甲板上浪，下水載荷等一般，N由結(jié)構(gòu)動力學分析來確定。3.按載荷的時間效應(yīng)可以分為：283）動變載荷：指載荷變化的最小周期Tmin與結(jié)構(gòu)固有振動周期Ts(Structure)同階（指相差不大），這時可能會引起較大的受迫振動。如局部機械振動，螺旋槳引起的脈動壓力，船體梁的波激振動等3）動變載荷：指載荷變化的最小周期Tmin與結(jié)構(gòu)固有振動周期294）沖擊載荷：指作用時間