第一章-總縱強度計算外力的確定

第一章

總縱強度計算外力的確定§1.1船舶在靜水中的剪力和彎矩§1.2船舶靜置于波浪中的剪力和彎矩§1.3船體波浪剪力和彎矩的數(shù)值計算§1.1船舶在靜水中的剪力和彎矩一、概述二、重量曲線三、浮力曲線四、剪力彎矩的計算返回一、概述1.計算模型： 認為船舶是在重力和浮力作用下平衡于波浪上的一根梁2.靜水載荷：

q(x) =w(x)-b(x) q(x)單位長度垂向力；

w(x)重力；

b(x)浮力靜水載荷、重力向下為正，浮力向上為正3、靜水剪力和彎矩

(1)剪力和彎矩符號，以下為一個船體梁斷面建議大家復習一下微元體，由于選取的方式不同，將導致同一處的剪力或彎矩的大小相同，符號不同。一般取左端面為準計算出剪力彎矩。(2)積分法計算，設x軸原點取在船艉計算思路：在平衡狀態(tài)下，由w(x),b(x)得到q(x）,通過微元體平衡，邊界條件，得到N（x）,M(x).返回二、重量曲線1.船體重量組成—全船性重量、局部性重量一個重量分布曲線圖2.繪制重量曲線的方法——先分后合分：將船體重量劃分為全船性重量與若干項局部性重量，分別處理；合：在同一站距內合并各項重量

原則：

a:靜力等效—不改變重力大小及其對船腫的力矩大小。

b:分布范圍大體一致全船性重量的分配方法1、圍長法

假設船體結構單位長度重量和剖面圍長成比例。船主體結構重量的總和，tfX剖面處圍長，m船體全表面積2、拋物線法假定船體和舾裝品構成的曲線可用拋物線和矩形之和表示。總重量的一半作為均勻分布，另一半按拋物線分布。用于無平行中體船。3、梯形法

重量分布用梯形曲線表示。用于中間肥，兩頭尖瘦且中部有平行中體的船。局部性重量的分布方法1、分布在兩個理論站距內的重力靜力等效方程2、分布在三個理論站距內的重力

先近似確定其中一個站距內的重力，然后可以比較簡單地利用靜力等效原則直接列出兩個方程，從而求得不同理論站距內的分布載荷強度第一步：以1.5ΔL代替ΔL，使用靜力等效方程求得P1、P2；第二步：將P1、P2分別向其相鄰的兩個理論站距內分布；最后，對中間理論站距迭加來自P1、P2的相應分布值。3、艏艉理論站距外的重力把艏艉理論站之外的重力移到相鄰的兩個理論站距內。根據(jù)靜力等效原則不改變重力大小及其對船腫的力矩大小。返回三、浮力曲線1.對問題的分析2、浮態(tài)第一次近似計算已有的數(shù)據(jù)：平均吃水浮心距船腫的距離縱穩(wěn)心半徑水線面面積漂心距船腫的距離若浮心與重心的縱向坐標之差不超過船長的0.05%~0.1%，則認為船舶已平衡。否則進行縱傾調整。第一次縱傾調整設縱傾角為ψ（艏下沉為正），由于實船的縱穩(wěn)心半徑R遠大于KC，故可取R-KC約為R，因此有tan(ψ)=ψ=(Xg-Xb)/R通過上圖和簡化說明可以得到第一次近似計算的艏艉吃水艏艉吃水確定后，利用邦戎曲線求出該吃水線時的浮力分布，同時計算總浮力B1及浮心的縱向坐標Xb1.檢查B1和Xb1的精度。其中W為總重力，計算時注意單位統(tǒng)一。不滿足要求則進行第二次近似計算。3、浮態(tài)第二次近似計算第二次近似計算可按下式確定艏艉吃水，下式同時可以作為更高次近似計算的公式，但要將相應的值替換。艏艉吃水確定后，利用邦戎曲線求出該吃水線時的浮力分布，同時計算總浮力B2及浮心的縱向坐標Xb2.檢查B2和Xb2的精度。不滿足要求則用第二次近似的公式進行更高次近似計算。返回四、剪力和彎矩的計算1.計算步驟 （1）確定平衡水線位置 （2）生成靜水載荷 （3）計算船體的靜水剪力和彎矩2.剪力和彎矩不封閉值的產(chǎn)生及校正方法

船體兩端是完全自由的，因此，艏艉端點處的剪力和彎矩應為零。但由于計算誤差的積累，這一條件一般很難達到。一般計算精度的要求是表示絕對值最大的彎矩值，角標中的s表示靜水。剪力的意義同樣。滿足上式要求，則可用直線將端點處的剪力彎矩曲線進行封閉。并對各站的剪力彎矩按線性比例關系進行修正就可以了。返回§1.2船舶靜置于波浪中的剪力和彎矩

—靜置法一、概述二、靜置法三、船體最大波浪剪力和彎矩

返回一、概述1.船體在波浪中的運動與受力分析GzGyGx?????íì、阻尼力和附加慣性力流體載荷：包括動浮力受力：重力，流體載荷運動表示為：自由度的剛體搖蕩運動運動：zyxqqq,,,62.確定波浪剪力彎矩的方法

(1)目前船舶設計部門沿用的方法

——“靜置法”（假定性靜力計算）

返回(2)發(fā)展完善中的理論計算方法—— “切片法”或“三維方法”（勢流理論＋概率統(tǒng)計）二、靜置法1.靜置法的提出2.計算波浪參數(shù)的選取3.船舶靜置于波浪上的平衡位置確定4.波浪剪力和彎矩的計算5.關于靜置法的幾點說明返回1.靜置法的提出返回2.計算波浪參數(shù)的選?。?）波型：坦谷波由波軸線向下為正(2)波長只有當 時，波中浮力相對靜水變化最大，校核相應的波浪狀態(tài)才最有意義。(3)波高

GJB船體規(guī)范規(guī)定：(4)船、波縱向相對位置返回3.船舶靜置于波浪上的平衡位置確定剖面吃水由以上公式可知剖面吃水問題歸結為確定平衡波軸位置（艏艉吃水）的問題。艏艉吃水的迭代格式與初值選取可參照靜水情況。返回4.波浪剪力和彎矩的計算(1)直接計算：對載荷q(x)進行一次積分得到剪力N(x)，二次積分得到彎矩M(x)(2)間接計算：波浪剪力彎矩＝ 靜水剪力彎矩＋波浪附加剪力彎矩(3)實際計算中應注意的問題中拱、中垂狀態(tài)分別計算。返回因為波中載荷曲線具有艏艉兩端與船舯區(qū)域反號的特點，所以通常波浪彎矩值以船舯(附近)最大，波浪剪力值以距船首、尾四分之一船長(附近)最大。5.關于靜置法的幾點說明(1)假定性的外力計算方法簡便、安全，但不反映真實情況(實際上海浪是隨機的，載荷是動態(tài)的)，當較大時載荷被夸大(2)比較強度的概念按靜置法確定的外力來校核船體強度不反映船體真實強度，但具有相互比較的意義（即如果按靜置法校核船體強度的結果是B船裕量高于A船，且實踐表明A船足夠安全，那么B