重量曲線和浮力曲線幻燈片.ppt

1、項(xiàng)目二 船體強(qiáng)度計(jì)算基本知識,2-1 船體強(qiáng)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(jì)算 2-5 船體總剪力和彎矩計(jì)算實(shí)例 2-6 鋼質(zhì)船舶的總縱強(qiáng)度計(jì)算 2-7 剖面幾何性質(zhì),2-3 重量曲線和浮力曲線,本次課學(xué)習(xí)目標(biāo): 重量曲線的意義； 了解重量曲線繪制原理及方法； 理解重量分布原則； 掌握幾種局部重量的分布處理方法 (重點(diǎn)),根據(jù)前面的分析可知，為了計(jì)算剪力和彎矩，必須先作出重量分布曲線w(x)和浮力分布曲線b(x)，然后求得載荷曲線q(x)， 再 。,一、重量曲線的意義,1. * 重量曲線： 船舶在某一計(jì)算狀態(tài)下，描

2、述全船重量沿船長分布狀況的曲線，稱為重量曲線。 2.重量曲線圖的意義： 其縱坐標(biāo)表示船體梁單位長度上重量分布值,即作用于單位長度上的重力值。如下所示：,x(船長）,P(x) (重量單位）,xi,pi,表示在此處船體梁的重量為pi,3.重量曲線的計(jì)算與繪制： 將船舶的各項(xiàng)重量按靜力等效原則分布在相應(yīng)的船長范圍內(nèi)，再按站號逐項(xiàng)迭加，即可得重量曲線。 什么是靜力等效？ （必須理解掌握?。?* 靜力等效原則： （同理論力學(xué)相同） ）保持重量的大小不變： 近似分布曲線所圍的面積等于該項(xiàng)實(shí)際重量； ）保持重心的縱向坐標(biāo)不變： 即使近似分布曲線所圍的面積形心縱坐標(biāo)與該項(xiàng)重量的重心縱坐標(biāo)相等，通過合力矩不變原

3、則來實(shí)現(xiàn)。 ）假定的分布范圍及近似分布曲線形狀與該重量的實(shí)際分布盡量相似。,手工計(jì)算時(shí)，列表進(jìn)行；根據(jù)個(gè)理論站距分布的重量來進(jìn)行計(jì)算； 常把真實(shí)的重量分布假定為梯形分布，如下圖所示：,由上圖可以看出，要計(jì)算繪制該圖形，必須的資料有： （）重量、重心明細(xì)表：表明船上各項(xiàng)集中重量及其重心位置。 （）各項(xiàng)分布重量沿縱向的分布情況，見船體縱中剖面圖等重量重心資料（比較直觀）。,二、重量的分類及其分布原則,重量應(yīng)分類計(jì)算 ）按變動情況來 ）按分布情況來分 2分布原則： 靜力等效原則,三、* 局部性重量分布的各種情況及處理：,（一）分布在兩個(gè)理論站距內(nèi)的重量 如圖所示，某項(xiàng)以任意規(guī)律分布在兩個(gè)站距內(nèi)的重量

4、為P，重心距i站的距離為a。求分布在兩個(gè)站距內(nèi)的重量分別為多少？ 分析： ）要求的將此重量分別分布到兩個(gè)站距上去。 ）重量的簡化圖形： 認(rèn)為是階梯形分布。 ）分布原則： 靜力等效原則。,i-1,i,i+1,a,1. 按分布原則(3)，用(i-1)i及i(i+1)兩個(gè)理論站距內(nèi)的階梯形曲線代替真實(shí)分布。 從上圖可以看見，此時(shí)實(shí)際上就是將以前的用階梯形分布到了兩個(gè)站距內(nèi)。 2.根據(jù)靜力等效原則：（）分布前后重量不變，即： PP 這里的P和P分別表示什么？,i-1,i,i+1,p,P,P和P表示分布后的重量，是矩形的面積。,則應(yīng)有等式（） ： （） 3.根據(jù)靜力等效原則，重量分布后保持重量的重心縱標(biāo)

5、不變，即保持力矩不變。 分布前，相對于i站的力距為：a 分布后，在一個(gè)站距內(nèi)的力是均布的，相對于i站來說產(chǎn)生的分矩為: 因此有等式（2）存在： （）,由上可得： 4.解得： 5. 則兩個(gè)站距內(nèi)的均布載荷q1,q2 分別為：,（二）分布在三個(gè)理論站距內(nèi)的重量 應(yīng)用靜力等效原則，分三種情況進(jìn)行討論： 【根據(jù)靜力等效原則，只能列出二個(gè)方程式，所以應(yīng)該先分到兩個(gè)最恰當(dāng)?shù)睦碚撜揪鄡?nèi)，視具體情況再進(jìn)一步分?！?（二）分布在三個(gè)理論站距內(nèi)的重量 應(yīng)用靜力等效原則，應(yīng)分三種情況進(jìn)行討論： 【根據(jù)靜力等效原則，只能列出二個(gè)方程式，所以應(yīng)該先分到兩個(gè)最恰當(dāng)?shù)睦碚撜揪鄡?nèi)，視具體情況再進(jìn)一步分。】,（三）首、尾理論站

6、外的重量 應(yīng)把首尾理論站之外的重量移到兩個(gè)理論站距內(nèi)，見下圖：,1）在號站之外，還有一重量。 2）將號站之外的重量分布理論站之內(nèi)的兩個(gè)站距來。,從圖中這里可以看出：,為何要在坐標(biāo)軸一上一下的進(jìn)行分布？,可得：,桅桿、絞車及橫艙壁等集中重量： 應(yīng)在所在的相應(yīng)適當(dāng)站距內(nèi)分布。 如果該項(xiàng)重量不超過船舶重量的1%，則可認(rèn)為其均勻分布在相應(yīng)理論站距內(nèi)。,（一）估算法： 1.梯形法： 適用的船舶：中部具有平行中體，且中部豐滿、兩端尖瘦； 假定的重量分布為： 將整個(gè)船體均分為三部分 3*（L/3） 平行中體部分為均勻分布； 兩端尖瘦部分為梯形分布表示。 再根據(jù)靜力等效原則求出梯形形狀參數(shù)a b c,四、總體

7、性重量分布的計(jì)算：,梯形法,例設(shè)某船船長為L，船體部分的重量為W，其重心位于船舯后處。認(rèn)為該船體重量分布可由圖所示梯形曲線表示，其中艏、舯和艉處三剖面的重量集度分別為cW/L，bW/L和aW/L，試證明：,解：如圖所示作輔助線 依力矩平衡可得,最后化簡為：,又由靜力平衡可得：,所以有：,因此得證。,2.圍長法：,假設(shè)船體結(jié)構(gòu)單位長度的重量與該橫剖面圍長成比例：,顯然 就為x剖面處的重量分布。,共有4個(gè)步驟： 確定K 求、 L 求 g、g0、g1 （由 ） 求 0、1 （由 g、g0 及 g、g1 ） 則7個(gè)參數(shù)均已求出。,3.庫爾求莫夫法【略】,（注： 對上層建筑縱向發(fā)達(dá)的大、中型客船，上層建

8、筑結(jié)構(gòu)重量亦可包括在內(nèi)進(jìn)行分布。）,(要在結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)后進(jìn)行) 需要精確對各種重量根據(jù)重量重心表進(jìn)行分布，最后疊加即可。,（二）精確算法：,五、浮力曲線的計(jì)算,.浮力曲線： 是船舶在一定裝載情況下，描述浮力沿船長分布狀況的曲線。浮力曲線是針對某種確定浮態(tài)的浮力曲線。 2.浮力曲線常按邦戎曲線及靜水力曲線求得： 當(dāng)船舶的浮態(tài)確定后，便能在邦戎曲線上得到各站在確定浮態(tài)下的橫剖面面積，從而繪出沿船長分布的橫剖面面積曲線，該曲線的縱坐標(biāo)值乘以水的相對密度便得到了浮力曲線。 邦戎曲線表示船舶各橫剖面在不同吃水狀態(tài)下的面積所圍成的曲線，,邦戎曲線,比如，計(jì)算站船體的浮力值：,顯然這是一種梯形法； 然后可以

9、求出全船在浮力。,、計(jì)算浮態(tài)靜水平衡計(jì)算的3個(gè)步驟,1）查數(shù)據(jù)： 根據(jù)給定計(jì)算狀態(tài)的船舶排水量M，從靜水力曲線圖上查得如下數(shù)據(jù)： 平均吃水dm(m)、浮心距船中的距離xb、（中前為正，m）、縱穩(wěn)心半徑R(m)、水線面面積A(m2)、漂心距船中的距離xf（中前為正，m） ）確定船舶浮態(tài)（靜水平衡計(jì)算），必要時(shí)需要縱傾調(diào)整： 判斷標(biāo)準(zhǔn)： 如不滿足上式標(biāo)準(zhǔn)，則需要進(jìn)行縱傾調(diào)整。,縱傾調(diào)整的步驟： 設(shè)縱傾角為，由于實(shí)船的縱穩(wěn)性半徑R遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于KC，則有,首吃水,尾吃水,2. 計(jì)算首、尾吃水（第一次近似計(jì)算）,縱傾調(diào)整的步驟：,3. 根據(jù)計(jì)算出的首、尾吃水（浮態(tài)），利用邦戎曲線求出該浮態(tài)時(shí)的浮力分布，計(jì)算出新的總浮力B1及其浮心xb1。 4. 并