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第二章第二章船体总纵强度计算船体总纵强度计算 主讲：陈 震 2.1 船体总纵弯曲应力第一次近似计算 根据船体总强度概念，在得出船体总纵弯曲力矩和剪力之后，可根据梁理 论计算船体总纵弯曲应力和剪应力。 根据梁的弯曲理论根据梁的弯曲理论，总纵弯曲应力为总纵弯曲应力为： 船体梁剖面的应力呈线性分布，距中和轴远，弯曲应力越大。一般船体剖 面的中和轴离船底近面的中和轴离船底近，，甲板离中和轴远甲板离中和轴远。。因此甲板处的弯曲应力最大因此甲板处的弯曲应力最大。。 剖面模数： 船体剖面某位置处的剖面模数为船体剖面某位置处的剖面模数为： I W Z 剖面模数与外载荷无关，是表征船体结构抵抗弯曲变形能力的一个特性， 也是衡量船体强度的一个重要标志。一般船舶设计规范中，对船体剖面模数作 基本要求。 2.1.1 计算剖面的选取和纵向构件的有效性 11．计算剖面的选取计算剖面的选取 进行船体总纵强度校核时应选取可能出现最大弯曲应力的危险剖面进行 计算计算。。由总纵弯矩曲线可知由总纵弯矩曲线可知，，船体梁最大弯矩船体梁最大弯矩一般出现在船中般出现在船中0.4L0.4L范围内范围内，， 所以一般应选取船中0.4L范围内的最弱剖面进行校核。 一般船舶应包括以下区域般船舶应包括以下区域： 货舱开口剖面； 船体骨架形式发生变化的剖面船体骨架形式发生变化的剖面； 上层建筑端壁处剖面； 主体材料分布变化剖面主体材料分布变化剖面；； 重量分布特殊出现较大弯矩值的剖面 对于大开口船舶，在货舱区域内至少应计算下列7个横剖面处的应力： 机舱前端； 开口长度的前端开口长度的前端； 在开口长度内应有5个剖面，其中，至少应有3 个剖面位于船中0.4L范围内。 2. 纵向有效构件 在计算剖面特性时，并非所有纵向布置的构件都能有效的参加抵抗总纵弯 曲曲。因此因此，在计算剖面确定后在计算剖面确定后，还要确定哪些构件可计入船体梁剖面特性的计还要确定哪些构件可计入船体梁剖面特性的计 算中。 通常通常，，纵纵向连续并能有效的传续并能有效的传递总纵弯纵弯曲应力的应力的构件均应件均应计入，，这些构件件 称为纵向强力构件。船中部0.4～0.5L区域内的纵向连续构件，如：甲板、外 板、内底板、内龙骨、纵桁、纵骨等都是纵向强力构件，计算船体剖面模数时 均应计入均应计入。 长度较短的纵向构件应视为间断构件，如上层建筑和甲板室的甲板和侧 壁壁、、开口间的甲板等开口间的甲板等。。它们参加总纵弯曲的有效性取决于其长度和主体的连它们参加总纵弯曲的有效性取决于其长度和主体的连 接情况。 （1）一般认为，凡连续长度不小于船体计算剖面 本身高度3倍的舱口纵向围板、纵桁等纵向构件均 可计入船体梁剖面的计算中，但机座纵桁和其他 加强纵桁均不计入加强纵桁均不计入。 （2）对于长度超过船长15％，且长度不小于本身 高度6倍的上层建筑；以及同时受到不少于三个横 舱壁或类似结构支撑的长甲板室，一般可认为其 中部的甲板及侧壁能完全有效的参加抵抗总纵弯 曲曲。但是但是，端部构件由于抵抗总纵弯曲的程度较端部构件由于抵抗总纵弯曲的程度较 小，面积应做适当扣除。 （3）舱口前后端甲板，在一定范围内的面积应做扣除。 （（44 ））凡甲板开口宽度超过甲板宽度凡甲板开口宽度超过甲板宽度2020 ％％时时，计算剖面模数时应扣除计算剖面模数时应扣除 开口面积；甲板开口未超过甲板宽度20 ％时，计算剖面模数时甲板 可可不予扣除予扣除，，但但计算应力时应予以修算应力时应予以修正。 3. 不同材料的面积换算 在计算构件剖面面积时在计算构件剖面面积时，除了注意哪些构件不能计入船体梁以外除了注意哪些构件不能计入船体梁以外，还应还应 注意哪些构件采用了与船体基本材料不同弹性模量的材料。此时，材料不同 的结构部分其弯曲纵向应变相同，但应力大小不同。因此，计算时应首先将 其换算成相当于基本材料的剖面面积。 σi σ P p ε