引起船體梁總縱彎曲

第一章引起船體梁總縱彎曲的外力計(jì)算本章學(xué)習(xí)目標(biāo)[目的要求]要求一般理解與掌握的內(nèi)容有：1、總縱彎曲外力的產(chǎn)生與船體梁的彎曲變形；2、重量曲線的計(jì)算與繪制；3、靜水浮力曲線的計(jì)算與繪制。要求深刻理解與熟練掌握的重點(diǎn)內(nèi)容有：1、靜水載荷曲線、剪力曲線、彎矩曲線；2、計(jì)算船體梁總縱彎曲載荷、剪力、彎矩的基本步驟。難點(diǎn)：船舶非正浮狀態(tài)下的總縱彎曲計(jì)算以及船舶在波浪中的總縱彎曲計(jì)算。折斷處從此處開(kāi)始進(jìn)水，并向其它艙漫延分析結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)§２.1船體梁的受力與變形理解兩個(gè)概念:船體梁：在船體總縱強(qiáng)度計(jì)算中，通常將船體理想化為一變斷面的空心薄壁梁，簡(jiǎn)稱船體梁?？偪v彎曲：船體梁在外力作用下沿其縱向鉛垂面內(nèi)所發(fā)生的彎曲，稱為總縱彎曲。船體梁抵抗總縱彎曲的能力，稱為總縱強(qiáng)度。一點(diǎn)說(shuō)明：本章要討論的問(wèn)題就是確定引起船體梁總縱彎曲的載荷、剪力和彎矩，總縱強(qiáng)度的計(jì)算采用傳統(tǒng)方法。一、船體梁受力分析（引起船體梁總縱彎曲的外力）計(jì)算工況：船舶在波浪上航行；主要受力：重力與浮力；受力特點(diǎn)：總的重力和浮力大小相等、方向相反，并且作用在同一條鉛垂線上，即全船處于靜力平衡狀態(tài)。重力浮力二、船體梁變形分析１.船體梁變形分析變形原因分析：總力平衡，但對(duì)船長(zhǎng)的某一區(qū)段來(lái)說(shuō)它們是不平衡的。dp請(qǐng)問(wèn)：此時(shí)如何求微段Ａ的浮力？Ａ以船體浸沒(méi)在水中的體積來(lái)算。從圖上如可看出，Ａ段并沒(méi)有全部浸沒(méi)在水中，而重量呢？所以，可以從以下的數(shù)學(xué)公式來(lái)分析。dx由于對(duì)某一小微段來(lái)說(shuō)，重力和浮力的不相等，出現(xiàn)以下的數(shù)學(xué)模型。

數(shù)學(xué)分析：假定p(x)……重力沿船長(zhǎng)的分布

b(x)

……浮力沿船長(zhǎng)的分布

q(x)

……載荷從以上的分析可知，對(duì)于某一小微段來(lái)說(shuō)，重力和浮力總存在一個(gè)差值，即載荷

q(x)=p(x)-b(x)作用在船體梁剖面上的剪力和彎矩為：

……橫剖面剪力

……彎矩

如何得到，下面我們來(lái)作個(gè)分析。

注意：符號(hào)的變化某一小微段的船體，此時(shí)受到的剪力作用從圖中可以看出，在微段的兩邊一對(duì)相反的作用力，即為剪力，此時(shí)的這種狀態(tài)即為正狀態(tài)，由于載荷從左端至右端在逐漸變化，因而，左端的剪力比右端的要多了一個(gè)dN。從以下的小微段來(lái)觀察，要得dN，該如何做？即：dN=q*dx左右兩邊同時(shí)積分，即

多個(gè)微量集合在一起，即為Ｎ所以，當(dāng)然，對(duì)于載荷的積分，不是一個(gè)無(wú)限積分，則有

dxqＮＮ＋dN彎矩彎矩M(x)以船體梁發(fā)生中部上拱起,首尾兩端向下垂的彎曲狀態(tài)為正,即中拱為正,中垂為負(fù)。由上的分析可以知道：載荷是引起船體發(fā)生彎曲變形的原因。會(huì)產(chǎn)生彎曲，即說(shuō)明產(chǎn)生了彎矩，那么彎矩和剪力之間有何關(guān)系呢？在工程力學(xué)已知，由于力引起的力矩，所以可么知道，這里要得到彎矩，其原因只能是在剪力，即剪力和彎矩間存在著一定的關(guān)系。工程力學(xué)知識(shí)：力矩＝力Ｘ距離，推廣到本問(wèn)題即為：船體某微段所受的剪力及距離，下面要分析距離指的是什么？我們將船舶正浮于水面上，將尾垂線與基線的交點(diǎn)取為坐標(biāo)原點(diǎn)，從坐標(biāo)原點(diǎn)至某小微段的距離即是我們這里所說(shuō)的dx。所以，對(duì)某一小微段的彎矩為：

dM=Ndx如載荷和剪力的關(guān)系一樣，則有由此可知，彎矩也和剪力、載荷一樣存在著正負(fù)。即：三、載荷、剪力、彎矩的基本公式和計(jì)算的一般步驟１、計(jì)算重力和浮力沿船長(zhǎng)的分布重力：對(duì)某計(jì)算狀態(tài)來(lái)說(shuō)，其沿船長(zhǎng)的分布狀況是不變的，也就是說(shuō)，只要船上的裝載情況不變，重力分布也不會(huì)。請(qǐng)大家考慮一下，如果狀態(tài)不變，靜水中和波浪中的浮力會(huì)發(fā)生什么變化呢？波浪中的浮力：船舶在靜水中的浮力和由于波浪而產(chǎn)生的附加浮力分布之和，即波浪附加剪力、彎矩的求得方法（靜置法）：

１）船舶靜置于標(biāo)準(zhǔn)波浪上求取波浪附加浮力２）船與波相對(duì)速度為零靜波浪剪力、靜波浪彎矩此方法求得的波浪附加浮力是靜態(tài)的，其對(duì)應(yīng)的波浪附加剪力和波浪附加彎矩分別稱為靜波浪剪力和靜波浪彎矩。船體梁所受剪力和彎矩的計(jì)算步驟：（１）計(jì)算重量分布曲線p(x)；（２）計(jì)算靜水浮力曲線b(x)；（３）計(jì)算靜水載荷曲線q(x)；

q(x)=p(x)-b(x)（４）計(jì)算靜水剪力N(x)和靜水彎矩M(x)；（５）計(jì)算靜波浪剪力Nw(x)和靜波浪彎矩Mw(x)；（