第五章船舶强度1
船舶强度
' MS M' 船舶在实际装载状态下静水弯矩 S ，根据下列近似公式计算：
2)船舶在实际装载状态下静水弯矩
(5-4) 式中：△o——空船重量，t； m ——空船重量的相当力臂，m：中机船 m = 0.2277 Lbp； 中后机船 m = 0.2353 Lbp； 尾机船 m = 0.2478 Lbp； Pi ——载荷(包括货物、压载、燃油、淡水、粮食等)的重量，t； Xi ——载荷重心距船中距离的绝对值，m； △——船舶在计算状态时的排水量，t； Ｃ——船体浮力的相当力臂系数，可根据船舶在计算状态的方形系数Ｃb 从规范中查 得。如表 5-3；Ｌbp 为船舶垂线间长，m。 公式（5-4）中，9.81（△0· m + ΣPiXi）为船舶的重量力矩；9.81△·Ｃ·Ｌbp 为船 体的浮力矩，该数值可在船舶资料中查取，如表 5-4。 表 5-3 C 值表
图 5-3 船舶的最大剪力与最大弯矩
由于弯矩作用使船舶产生两种变形： 1.中拱（Hogging） ：船体受正弯矩作用，中部上拱，这时船中部浮力大于重力，首、尾
部浮力小于重力，船舶上甲板受拉伸，船底受挤压。如图 5-4a 2.中垂（Sagging） ：船体受负弯矩作用，中部下垂，这时船中部重力大于浮力，首、尾 部重力小于浮力，船舶上甲板受挤压，船底受拉伸。如图 5-4b
第一节
船舶强度基本概念
船舶结构抵抗船体发生极限变形和损坏的能力称为船舶强度（Strength of ships） 。船舶 强度分为总强度（包括纵向强度，横向强度，扭转强度）和局部强度。从船舶积载角度来说， 主要考虑船舶的纵向强度和局部强度问题。 船舶强度是否满足要求， 取决于船体结构尺度的 正确选择和船上载荷分布的合理性。 对于已投入营运的船舶， 只能通过合理的载荷分布来改 善船舶的受力情况。因此，正确地使用船舶，合理地分布载荷，保证船舶积载满足船舶的强 度要求，对保证船舶安全运输和延长船舶的使用寿命都具有重要的现实意义。 一、纵向强度 船体结构抵抗总纵弯曲或破坏的能力称为船体纵向强度（Longitudinal strength） ，纵向 强度主要研究船体在外力作用下抵抗纵向弯曲、剪切和扭转的能力。当船舶正浮时，船舶总 的重力与总浮力大小相等，方向相反，作用在同一条垂直线上，即重力与浮力相平衡。如图 5-1 所示。
中国船级社 船舶强度直接计算指南
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第五章 船舶强度
教学要求
1.掌握船舶强度的概念和种类； 2.理解船舶产生纵向变形的原因、拱垂变形与弯矩的关系； 3.掌握利用纵强度曲线图、载荷弯矩许用力矩表进行船体纵强度校核 的方法以及船体纵向变形的经验校核方法； 4.了解船体布置对船体纵向受力的影响； 5.掌握改善和保证船舶纵向强度的具体做法。 6.掌握船舶局部强度的校核方法和保证船舶局部强度不受损伤的措施。 学时：4学时
船舶必须满足局部强度条件。
第二节、保证船舶局部强度
一、表示船体局部强度的指标 1、均布载荷 均布载荷是指船舶不同载货部位单位面积允许承受的最大重 量，单位为KPa 2、集中载荷 集中载荷是指某一特定面积上允许承受的最大重量，单位为 KN。这一特定面积是指向该区域下的承重构件（如甲板纵桁） 施加集中压力的骨材（如横梁）之间的面积。
例题
解： 底舱的许用负荷：Pd1=0.72×Hd1=0.72×8=5.76 m3/t =7.06×Hd1=7.06×8=56.51 kPa 二层舱的许用负荷：Pd2=0.72×Hd2=0.72×3.5=2.52 m3/t =7.06×Hd2=7.06×3.5=24.72 kPa
例题
底舱的实际负荷： P1=H11/SF11+ H12/SF12 =4/1.6+2.5/0.9=5.27 m3/t =51.7 kPa 二层舱的实际负荷： P2=H2/SF2 =2/0.45=4.41 m3/t =43.56 kPa 底舱：因为P1＜Pd1，满足局部强度要求； 二层舱：因为P2＞Pd2，不满足局部强度要求
3．剪切变形与弯曲变形
中垂变形：Sagging 当船舶中部重力大于浮力而首尾部浮力大于重力时的船体弯曲变形。 此时甲板受压，船底受拉。 当波谷在船中时，中垂变形最大。
船舶强度与设计名词解释
船舶强度与设计名词解释引起船体梁总纵弯曲的外力计算总纵弯曲：船体梁在外力的作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力波浪剪力：完全是由波浪产生的附加浮力引起的附加剪力重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述船体重量沿船长分布的曲线不变重量：即空船重量，包括船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量变动重量：即装载重量，包括货物、燃油、淡水、旅客压载等各项可变重量总体性重量：即沿船体梁全长分布的重量，包括主体结构、油漆、索具等局部性重量：沿船长某一区段分布的重量，包括货物、燃油、机电设备等浮力曲线：船舶在某一装载时，描述浮力沿船长分布状况的曲线载荷曲线：引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线静水剪力曲线：船体梁在静水中所受到的剪力沿船长分布状况的曲线计算状态：在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态波浪要素：包括波形、波长与波高坦谷波：波峰陡峭、波谷平坦，波浪轴线上下的剖面积不相等的波史密斯修正：考虑波浪动力压力影响对浮力曲线所做的修正总纵弯矩：船舶在同一计算状态下，静水弯矩和静波浪弯矩的代数和重量的分布原则:遵循静力等效原则。
保持重量的大小不变；保持重量的重心的纵向坐标不变；近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同重量曲线绘制的方法与原理？梯形法：船舶往往中部丰满，两端尖瘦，可以将平行中体部分用均匀的重量分布，两端部分用两个梯形分布，根据重量分布原则确定梯形要素围长法：假设船体结构单位长度的重量与该横剖面围长（包括甲板）成比例。
该方法适用于船舶主体结构重量的分布库尔求莫夫法：用特定的阶梯型分布曲线来表示船体重量的分布装载曲线、剪力曲线、弯矩曲线的特征:首尾端点处的剪力和弯矩为零，亦即剪力和弯矩曲线在端点处封闭零载荷点与剪力的极值相对应，零剪力点与弯矩的极值相对应剪力曲线大致是反对称的，零点在靠近船中的某处，而在离首尾约船长的1/4 处具有最大正值或负值弯矩曲线在两端的斜率为零，最大弯矩一般在船中0.4倍船长范围内载荷曲线特点：与坐标轴之间所围面积之和等于零；该面积对纵轴上任一点惯性矩为零。
船舶强度的概念
船舶强度的概念嘿，朋友们！今天咱来唠唠船舶强度这个事儿。
你想啊，船舶就好比是咱在大海上的移动房子，要是这房子不结实，那可不得出大乱子嘛！船舶强度，简单来说，就是船舶能承受多大的力。
这就跟咱人一样，有的人身体壮实，能抗住很多压力，而有的人就比较脆弱。
船舶也是如此啊！一艘船要是强度不够，在海上遇到点风浪，那可能就摇摇晃晃，甚至有散架的危险，这多吓人呀！咱可以把船舶强度想象成是一个大力士。
这个大力士得有足够的力气来应对各种情况。
比如说，船体结构得牢固吧，不能说随便碰一下就破个洞啥的。
还有啊，船上的各种设备、机器啥的，也得稳稳当当的，不能一颠簸就掉下来或者坏了。
你说要是在海上航行着，突然船的某个地方裂了，那可咋办？那不就跟咱家里房子漏了一样嘛，得赶紧修啊！可在海上哪有那么容易修呀，所以一开始就得把船舶强度给搞好。
咱再想想，船舶在海上要面对多大的压力呀！海水的压力、风浪的冲击、货物的重量等等。
这就好像一个人背着很重的东西，还得在狂风暴雨中走路，得多难呀！要是这人身体不强壮，那肯定走不了几步就趴下了。
船舶也是这样啊，强度不够，怎么能在大海上安全航行呢？你看那些大船，为啥造得那么结实？不就是为了保证强度嘛！它们就像是海上的勇士，不管遇到什么困难都能勇往直前。
而那些强度不行的船呢，就只能小心翼翼的，稍微有点风浪就吓得不行。
咱平时过日子还得注意身体呢，船舶也得注意强度呀！船东们得舍得花钱，把船造得结实点，船员们也得好好爱护船，别乱折腾。
只有这样，船舶才能在大海上安全地航行，把货物送到目的地，把乘客平安送回家。
总之，船舶强度可不是小事儿，这关系到船舶的安全，关系到大家的生命和财产。
咱可不能马虎，得重视起来呀！让我们一起为船舶的强度加油，让它们在大海上乘风破浪，勇往直前！。
海上货物运输课件——保证满足船体的强度条件
（3）如果该点落在中间点划线与下侧虚线之间， 船舶呈中垂变形，但变形程度较空船时小，船舶处 于有利的中垂变形状态；
（4）如果该点落在上侧虚线与上侧实线之间，船 舶呈中拱变形，变形程度较空船时大，但较临界状 态小，船舶处于允许的中拱变形状态；
一、船体的总纵强度概述 1、船体纵向受力分析
一、船体的总纵强度概述
2、船体所受的负荷、切力和弯矩
（1）负荷—单位长度的船体所受
的重力和浮力的差值，用负荷分
布密度函数f(x)表示。
（2）切力（Shear force）—船体
横剖面两侧的船体之间通过横剖
面上的纵向构件相互传递的垂向
1/2L
力，在数值上等于横剖面一侧的
（2）当船中处的静水弯矩的绝对值与空船时船 中的静水弯矩相等
Pi Xi 2(MSL Mb Ml ) f1(dM )
Pi Xi 2(MSL Mb Ml ) f2(dM )
MSL为空船时船中处的静水弯矩
2、强度曲线图中的等值曲线
（3）当船中处的静水弯矩的绝对值与《规范》 规定的临界值相等
一、船体的总纵强度概述
（4）波浪切力—波浪中剖面所受的切力与同 样装载状态下静水中的切力的差值。
（5）波浪弯矩—波浪中剖面所受的弯矩与同 样装载状态下静水中的弯矩的差值。
一、船体的总纵强度概述
3、船体的总纵变形
a、剪切变形—微小长度的船体在切力作用下所 发生的变形 b、弯曲变形—微小长度的船体在弯矩作用下所 发生的变形
3、强度曲线图及其使用
根据船舶平均实际吃水和计算得到的载荷对中弯矩 （绝对值、不含空船）在图上确定一点。 （5）如果该点落在下侧虚线与下侧实线之间，船 舶呈中垂变形，变形程度较空船时大，但较临界状 态小，船舶处于允许的中垂变形状态； （6）如果该点落在上侧实线以上，船舶呈中拱变 形，变形程度较临界状态大，船舶处于不允许的中 拱变形状态； （7）如果该点落在下侧实线以下，船舶呈中垂变 形，变形程度较临界状态大，船舶处于不允许的中 垂变形状态；
第五章船舶强度1
第五章船舶强度1
第二节船舶纵向强度校核及保证措 施
一、船舶配积载时纵向强度保证措施为了保 证船体纵向强度，我们应特别注意货物重 量沿船首尾方向的正确配置。因为当货物 的纵向配置变化时，虽然排水量保持不变， 弯矩仍一可能有很大的变化。为了减少弯 矩，在船舶配载和装卸货物时应注意下列 各点： （1）满足纵向强度条件的经验方法：
(4)最外面的两条曲线（实线）表示船舶根据规范规定所能 承受最大的静水弯矩的中拱及中垂的边界线。
(5)虚线与实线之间部位表示船舶在该装载状态时，强度尚 能满足要求，应力处于允许的范围。
(6)超出实线以外的部位表示船体所受应力超过规范的规定， 应力处于危险的状况，应调整船舶的装载。
2）强度曲线图的使用
当船舶处在波浪中时，如波长接近于船长，对船 体最为不利。特别是船中位于波峰或波谷时，且 船舶各货舱中配载不均匀时，在波浪中航行的船 舶中拱或中垂的将加剧，弯曲变形现象将更为严 重，甚至危及船舶安全。在船舶配载工作中，应 防止严重中拱或中垂的产生。
船舶在静水中，尽管装载比较均衡也可能产生中 拱或中垂的变形，但其数值较小，为一般船舶强 度所允许。若船舶由于装载不合理产生较大的中 拱变形或产生较大的中垂变形是不允许的。这对 船体结构有影响，轻者会使某些结构部位受到过 大应力而降低船舶使用寿命，重者会发生船体变 形以致断裂的严重后果。
(1)中间的一条曲线（点划线）表示船体所受的静水弯矩为 零，是船体受力的最理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ状态，即船舶无拱、垂变形。
第五章 船舶强度
第5章 检测题
波谷在船中时，船舶的受力情况是：
A.甲板受拉，船底受拉 B．甲板受拉，船底受压 C．甲板受压，船底受压 D．甲板受压，船底受拉
第5章 检测题
（Qt） 调整值
调整值约为10Pi%
四、保证船舶总纵强度满足要求的措施
2. 在安排货物重量沿船舶纵向分布时，还应考虑的因素： （1）货物装卸过程中 （2）中途港装卸货物后 （3）油水分布及据不同的船舶布置形式，合理地选配和使用油水
船型
装载状态 纵向变形 油水分配及使用
3．剪切变形与弯曲变形
中垂变形：Sagging 当船舶中部重力大于浮力而首尾部浮力大于重力时的船体弯曲变形。
此时甲板受压，船底受拉。 当波谷在船中时，中垂变形最大。
3．剪切变形与弯曲变形
波浪中航行的弯矩变形：
当波长=船长 中拱船船中位于波峰，中拱加大 中垂船船中位于波谷，中垂加大
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4、扭转强度Torsion strength
中机船 空载 中机船 满载 尾机船 空载 尾机船 满载 中尾机船 空、满载
中垂 中拱 中拱 中垂 中拱
尽量配于首尾，先用 中部
尽量配于中部，先用 首尾
尽量配于中部，先用 首尾
尽量配于首尾，先用 中部
尽量配于中部，先用 首尾
第二节、保证船舶局部强度
船舶局部强度条件的概念 局部强度(local strength)： 船体结构具有抵抗在局部外力作用下产生的局部极度变形或损坏的
一、表示船体局部强度的指标
一、表示船体局部强度的指标
3、车辆甲板负荷 车辆甲板载荷指在舱盖、甲板或舱内装载车辆或使用车辆装卸 货物时，甲板、舱盖或内底板允许承受的以特定车轮数目为前 提的车辆及所载货物的总重量。