船体结构强度
船体强度和结构设计
船体强度和结构设计
船体强度和结构设计是船舶设计中最重要的部分之一。
船体强度和结构设计的目的是确保船舶在航行中能够承受各种外部力量和内部压力，保证船舶的安全性和可靠性。
船体强度设计主要包括船体的强度计算和结构设计。
船体的强度计算是指通过计算船体的各个部位的受力情况，确定船体的强度要求。
船体的结构设计是指根据船体的强度要求，设计船体的结构形式和材料，以满足船体的强度要求。
船体强度设计的主要考虑因素包括船舶的航行条件、船舶的载重量、船舶的航速、船舶的航线、船舶的使用寿命等。
在设计船体强度时，需要考虑船舶在不同的航行条件下的受力情况，如波浪、风力、水流等。
同时，还需要考虑船舶的载重量和航速，以确定船体的强度要求。
此外，船舶的航线和使用寿命也是船体强度设计的重要考虑因素。
船体结构设计的主要考虑因素包括船体的结构形式、材料和连接方式。
船体的结构形式包括船体的外形和内部结构，如船体的船首、船尾、船体侧壁、船底等。
船体的材料包括船体的钢材、铝合金、复合材料等。
船体的连接方式包括焊接、螺栓连接等。
船体强度和结构设计的重要性不言而喻。
只有通过科学的设计和计算，才能确保船舶在航行中的安全性和可靠性。
因此，在船舶设计
中，船体强度和结构设计是必不可少的一部分。
《船体结构与强度》课件
# 船体结构与强度 ## 简介 - 船体结构的作用 - 船体强度的重要性 - 船体结构与强度之间的关系 ## 船体结构 ### 船体主要部件 - 船体骨架 - 船板 - 船底 - 船首 - 船尾 ### 船体结构设计要点 - 抗压性 - 抗弯性 - 抗剪性
船体结构与强度
船体结构
船体主要部件
船体骨架、船板、船底、船首、船尾是构成船体的主要部件。
船体结构设计要点
在船体结构设计过程中，需要考虑抗压性、抗弯性、抗剪性、抗扭性以及节能性等要点。
船体强度
1 船体强度分析方法
有限元方法、燃爆分析和沉没分析是常用的船体强度分析方法。
2 船体强度检测方法
超声波检测、磁粉探伤和声发射检测等方法可用于检测船体的强度。
船体结构的作用
船体强度的重要性
了解船体结构对船只性能的影响， 会使我们更好地了解整个船舶体 系的组成与工作原理。
船体强度是船只安全和有效运行 的基础，关系到船舶的使用寿命 以及航行过程中的安全性。
船体结构与强度之间的关系
船体结构和船体强度是相互关联 的，合理的设计和构造能够提高 船体的整体强度和稳定性。
船舶工业的发展趋势
未来，船只将更加先进和智能 化，船体结构和强度设计将更 加注重船舶的安全性和性能。ຫໍສະໝຸດ 船体结构与强度的未 来发展方向
船体结构和强度的未来发展方 向将致力于提高船体的轻量化、 智能化和可持续性。
船体结构与强度的优化
1
轻量化设计
通过使用新型材料和优化结构设计，减轻船体重量，提高航行性能。
2
智能化设计
引入智能化技术，提高船体结构和强度的可监测性和自主维护能力。
3
可持续发展设计
船体结构与强度设计总结新
1、结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时大概浮现的各种载荷和（或）载荷效应，同时在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。
此外，结构在正常使用时，还必须适合营运的要求，并在正常的维护保养条件下，具有足够的耐久性。
2、船体强度计算包括：（1） 确定作用在船体或各个结构上的载荷的大小及性质，即外力问题；外载荷（2） 确定结构剖面中的应力与变形，即结构的响应分析（亦称载荷效应分析）；或者求使结构失去它应起的各种作用中的任何一种作用时的载荷，即结构的极限状态分析（亦或求载荷效应的极限值），即内力问题。
响应（3） 确定合适的强度标准，并检验强度条件。
衡准（结构的安全性衡准都普遍采纳确定性的许用应力法）3、通常将船体强度分为总强度和局部强度来研究。
4、结构的安全性是属于概率性的。
5、把船体当做一根漂移的空心薄壁梁（成为船体梁），从整体上研究其变形规律和抵抗破坏的能力，通常成为总强度。
总强度就是研究船体梁纵弯曲问题。
从局部上研究局部构件变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。
6、作用在船体结构上的载荷，按其对结构的阻碍可分为：总体性载荷、局部性载荷。
按载荷随时刻变化的性质可分为：不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。
7、总体性载荷是指引起整个船体的变形或破坏的载荷和载荷效应。
局部性载荷是指引起局部结构、构件变形或破坏的载荷。
冲击载荷，是指在特别短的时刻内猛然作用的载荷，例如砰击。
8、结构设计的基本任务是：抉择合适的结构材料和结构型式，决定全部构件的尺寸和连接方式，在保证具有足够的强度和安全性等要求下，使结构具有最佳的技术经济性能。
9、船体结构设计，一般随全船设计过程分为三个时期，即初步设计、详细设计和生产设计。
10、结构设计应考虑：安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、耐久性、工艺性、经济性。
11、大多数结构的优化设计都以最小重量（或最小体积）作为设计的目标。
然而，减小结构尺寸、降低结构重量，往往会增加建筑工作量，从而增加制造成本同时还会引起维护保养费用的增加。
9-1船体结构规范法设计-强度计算
高速艇结构规范设计
结构强度计算书
船舶总体设计
船体强度计算书内容： 1、重心垂向加速度和波高、航速 2、船主要结构压力 底部波浪冲击力 舷侧压力 主甲板压力 上层建筑和甲板室压力 舱壁压力
船舶总体设计
3、船舶主要结构层板计算 船底板 舷侧板 主甲板 上层建筑前端壁、侧后壁、顶棚甲板 4、船体骨架剖面模数计算 5、舱壁厚 6、支柱载荷 7、窗厚度
船舶总体设计
船舶总体设计
作业： 某高速艇船长11.467m，BWL2.234m，航速 45km/h，航区平均波高1m，斜升角12°， 求垂向加速度。
平均波高：一定时段内，定点连续观测记录中的 所有波高的算术平均值。
船舶总体设计
斜升角的角度定义
折角型高速船从中心到折角； 圆舭型从中心到舭部转圆或指定点
船舶总体设计
高速艇波浪冲击力的指数-垂向加速度公式：
KT=1 单体船、双体船； KT=0.8 水面效应船 KT=0.7 水翼船 水面效应船：气垫船的一种，系指籍助浸在水中 的永久性硬结构，完全或部分地保持气垫的一种 气垫船，如双体气垫船、侧壁气垫船。 水翼船：：系指非排水状态航行时能被水翼产生 的水动升力支承在水面以上的船舶。
船舶总体设计
h ：压力计算点到上甲板垂直距离 压力计算点： 对受非均布载荷的垂向，取板的下缘。对于 次要构件，一般取其跨距中点，如骨材上压 力为非线性分布时，设计压力取跨距中点压 力与骨材两端压力平均值中之大者，对于主 要构件，取其承载区域的中点。
船舶总体设计
铝、钢体结构尺寸 1、厚度分布 板厚最小单位0.5mm 2、船体各表面最小板厚
船体强度和结构设计
船体强度和结构设计随着现代技术的不断发展，船只的生产和运营已经成为了一个高度专业化、技术含量极高的行业。
在船只的制造和使用过程中，船体的强度和结构设计对于整个船体的安全性和使用寿命有着至关重要的作用。
船体强度的设计是指，在各种环境和使用条件下，船体能够承受的最大力量和刚度。
为了保证船只的强度和安全性，船体的设计需要遵循一定的规范和标准，如国际海事组织（IMO）的规定、船级社的认证要求等。
一般来说，船体强度的设计包括了以下几个步骤：第一步：确定载荷船只的使用环境和任务不同，需要承受的载荷也不一样。
因此在进行船体强度设计前，需要确定船只承受的载荷类型和强度。
例如，对于运输散货的散货船，需要考虑到船体承受的自由液面荷载、海浪力、风力等多种载荷。
第二步：计算刚度和弯曲在船体强度设计中，需要对船体的刚度和弯曲进行计算和分析。
这是因为船只在航行中会受到各种冲击和力量的作用，比如海浪、风力等。
如果船体刚度不够或弯曲过大，就会导致整个船体的变形或损坏，从而影响船只的安全操作。
第三步：确定材料和结构根据船只承受的载荷类型和强度，以及对船体刚度和弯曲的计算，可以确定所需的船体材料和结构。
船体结构的设计通常分为纵向结构和横向结构两个方面。
纵向结构用于支撑船体的长度，包括船首、船尾、船面等。
而横向结构则用于支撑船体的宽度，包括船甲板、船壳等。
第四步：进行强度校核和验证一旦确定了船体的材料和结构，就需要进行强度校核和验证。
这个过程通常涉及到各种力学和材料学知识，包括疲劳寿命、断裂韧性、弯曲应力等。
校核和验证的目的是通过模拟船只在各种载荷情况下的应力和变形情况，来确保船体的强度和结构是安全的。
总之，船体强度和结构设计是保证船只安全和长期使用的重要环节。
只有在严谨的设计和校核过程中，才能保证船体设计符合规范，安全可靠。
ccs船体结构强度直接计算指南
ccs船体结构强度直接计算指南English answer:Direct Calculation of Hull Structural Strength for CCS Ships.The direct calculation method is a deterministic method for calculating the hull structural strength of ships, which is based on the principle of limit state design. Itis a widely used method in the design of CCS ships. The main steps of the direct calculation method are as follows:1. Determine the design loads and boundary conditions.2. Establish the calculation model of the hull structure.3. Calculate the stress and strain of the hull structure.4. Check the strength of the hull structure.The direct calculation method is a relatively simple and straightforward method, and it can be used to calculate the hull structural strength of ships with different types and sizes. However, it is also a conservative method, and it may lead to over-design of the hull structure.Chinese answer:CCS船体结构强度直接计算指南。
船体结构强度试验规范
船体结构强度试验规范1 范围本规范规定了舰船船体结构强度实船试验的试验方法。
本规范适用于舰船船体结构强度实船试验。
2 试验目的测定舰船船体结构强度,发现舰船设计和建造中出现的某些缺陷；检验理论预报的精度和可信度；保证舰船船体结构的可靠性。
3 试验仪器、设备3.1 保证船试验时必须提供保证船，该船应能在试验所要求的浪级下安全航行并履行其工作职责。
3.2 测试用仪器应选用具有多通道并能长期保存记录的电子测试系统。
通常由电阻应变片（传感器）、补偿片、静态或动态电阻应变仪（放大器）和记录器数据分析仪组成。
测试系统应具有良好满足被测物件要求的幅值线性，并能适应船上工作环境（温度、湿度及其它干扰）。
测试用仪表应按国家计量法的规定经过计量检定合格并处在规定的有效周期内，其量程和精度与试验检测的要求相适应。
试验前后应对所有仪器仪表检查、校验和标定。
在试验现场待试期间应保持良好状态。
3.3 测试仪器仪表的安装粘贴应变片前，待测部位表面要进行磨平和清洁处理。
应变片的粘贴（胶粘剂、粘贴、接线和保护涂层等）要严格按照制造厂说明书的要求进行。
应变片要粘贴牢靠，方向要正确，贴好的应变片应具有防水绝缘措施。
测试仪表应按照测试项目的要求及有关操作规程安装在合适的位置上，并有安全可靠的固定措施。
防止在试验过程中因松动、振动及外界环境等因素影响测试结果的正确性。
4 试验条件4.1 试验海区静力试验应选在无风无浪的缓流静水区域。
波浪中强度试验要求试验海区应开阔，海区水域应大于30 n mile X 30 n mile，海区应有足够水深，建议按表l选择试验海区的水深。
表l 试验海区的水深要求浪级 ３ ４ ５ 要求水深m ≥３０ ≥４５ ≥８０4.2 舰船状态4.2.1 静力试验测试前舰船应处于空载状态。
4.2.2 试验前后应检查并记录舰船的艏艉吃水，估算舰船的排水量，重心高度，横稳心高等。
5 试验项目5.1 波浪用测波仪测量波浪长度，波高，波的周期等，在罗经上判断浪向并记录。
《船体结构疲劳强度指南》
《船体结构疲劳强度指南》船体结构的疲劳强度指南是为了帮助船舶的设计和维护工程师正确评估和处理船体在长期使用过程中可能产生的疲劳破坏问题而编制的一本指导手册。
本文将介绍船体结构疲劳强度指南的内容和目的，并说明其对船舶设计和维护的重要性。
船体是船舶的基本骨架，支撑着船舶的各个部分及其载荷，承受着各种力量和应力作用。
由于航海环境的复杂性和船舶的使用特点，船体在长期使用过程中可能会受到疲劳破坏的影响。
船体的疲劳破坏可能导致严重的安全问题和经济损失，因此对船体疲劳强度进行合理的评估和控制是十分重要的。
船体结构疲劳强度指南主要包括以下内容：1.船体疲劳强度评估方法：介绍船体疲劳强度评估的基本原理、方法和步骤。
包括载荷和应力计算方法、疲劳寿命预测方法以及疲劳裕度的评估方法等。
2. 疲劳强度评估标准和准则：提供了船体疲劳强度评估的标准和准则。
根据国际海事组织（IMO）和国际船级社会（ClassNK）等相关规定和要求，对船体疲劳裕度、疲劳寿命和疲劳强度等方面的评估标准进行了详细的说明和解释。
3.疲劳强度改进方法和措施：根据船体结构的特点和疲劳破坏的原因，提供了一些改进船体疲劳强度的方法和措施。
包括材料选择、结构设计、焊接工艺、船舶操作和维护等方面的内容。
4.疲劳监测和维护方法：介绍了船体疲劳监测和维护的方法。
包括结构应力监测、疲劳损伤识别和评估、疲劳裂纹的检测和修复等方面的内容。
并提供了相应的监测和维护工具和设备的使用指南。
船体结构疲劳强度指南的目的是为了帮助船舶设计和维护工程师正确评估和处理船体疲劳破坏问题，确保船舶的安全运行和寿命。
船体疲劳强度评估和控制是船舶设计和维护的关键环节，对于船舶的性能和可靠性具有重要影响。
船舶设计阶段，通过科学的疲劳强度评估和改进措施的设计，可以最大限度地提高船体的疲劳寿命，减少疲劳破坏带来的安全风险和维修成本。
船舶维护阶段，通过定期的疲劳监测和维护，可以及时发现和修复船体的疲劳损伤，防止其进一步发展和扩大，并延长船舶的使用寿命。
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1.极限弯矩：是指在船体剖面内离中和轴最远点的刚性构件中引起的应力达到结构材料屈服极限（在受拉伸时）或构件的临界应力（在受压缩时）的总纵弯曲力矩。
2.总强度:从整体上研究船体梁变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为总强度。
3.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。
4.剖面模数：W=I/Z,表征船体结构抵抗弯曲变形能力。
5.纵向强力构件：纵向连续并能够有效地传递总纵弯曲应力的构件习惯上被称为纵向强力构件。
6.安全系数：是考虑强度计算中的许多不确定性，为保证设计结构必要的安全度而引入的强度储备。
7.许用应力：是指在结构设计预计的各种工况下，船体结构构件所容许承受的最大应力值。
8.强度储备系数：Mj与在波谷上和波峰上的相应计算弯矩M进行比较，即应满足Mj/M>n, n称为强度储备系数,Mj/M也表明船体结构所具有的承受过载的能力的大小。
9.局部强度：从局部上研究船体梁变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。
10.带板：为估算骨架的承载能力，把一定宽度的板计算在骨架剖面中，即作为它的组成部分来计算骨架梁的剖面积、惯性矩和剖面模数等几何要素，这部分板称为带板。
11.剖面利用系数：实际剖面模数与理想剖面模数的比值，表明了材料在剖面中分布的合理程度。
12.剖面模数比面积：产生单位剖面模数（W2/3)所需的剖面积。
Cw=F/W2/3
13.计算剖面：可能出现最大弯曲应力的剖面。
14.甲板室：上层建筑中宽度与船宽相差较大的围蔽建筑物。
1.集装箱船为什么要进行扭转强度计算，产生扭矩的原因是什么？
集装箱船具有大开口的技术特征，舱口宽度一般达到甚至超过船宽的85%，舱口长度可以达到舱壁间距的约90%，使得扭转强度的重要性上升到与总纵强度同等的地位。
船舶在斜浪中航行、船舶倾斜、船舶横摇
2.船体强度计算应包括下述内容：
（1）确定作用在船体和各个结构上的载荷的大小及性质，即所谓外力问题。
（2）确定结构剖面中的应力与变形，即结构的响应分析（亦称载荷效应分析）；或者求使结构失去它应起的各个作用中的任何一种作用时的载荷，即结构的极限状态分析（亦称求载荷效应的极限值），即所谓内力问题。
（3）确定合适的强度标准，并检验强度条件。
3.简述计算船体梁所受剪力弯矩的步骤。
P10
（1）计算重量分布曲线；
（2）计算静水浮力曲线；
（3）计算静水载荷曲线；
（4）计算静水剪力及弯矩；
（5）计算静波浪剪力及弯矩；
（6）将静水剪力及弯矩和静波浪剪力及弯矩叠加，即得总纵弯矩和剪力
4.简述坦谷波绘制步骤。
P23
5.纵向强力构件分为四类：
（1）只承受总纵弯曲的纵向强力构件，称为第一类构件，如不计甲板横荷重
的上甲板；
（2）同时承受总纵弯曲和板架弯曲的纵向强力构件，称为第二类构件，如船底纵桁，内底板；
（3）同时承受总纵弯曲，板架弯曲及纵骨弯曲的纵向强力构件，或者同时承受总纵弯曲，板架弯曲及板的弯曲（横骨架式）的纵向强力构件，称为第三类构件，如纵骨架式中的船底纵骨或横骨架式中的船底板；
（4）同时承受总纵弯曲，板架弯曲。
纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件，称为第四类构件，如纵骨架式中的船底板。
6.局部强度计算步骤
①首先，应根据结构受力与变形特点，把实际复杂的结构抽象为可以用力学方法计算的简化模型（称为力学模型或计算模型）；②然后，对这个力学模型进行内力和应力分析并进行强度校核。
7.扭矩曲线的具体求法，作用在船体上的扭转外力主要是哪些力引起的？P150 （1）沿船长用横剖面将波切断，确定各横剖面上的波面曲线；
（2）求各横剖面上浮力对扭心轴的力矩，作出分布力矩曲线；
（3）作出它的积分曲线，得扭矩曲线。
三种成因是：（1）船舶在斜浪中航行时引起的扭转力矩；
（2）船舶倾斜时引起的扭矩；
（3）船舶横摇时引起的扭矩。
8.扭转强度计算的标准状态：
（1）船体直立状态；
（2）船的航向角与波浪进行方向的夹角取作α=45。
（3）取坦谷波，有效波长等于船长，即λ/cos45。
=L，同时取波高h为波长λ的1/20；
（4）船与波浪的相对位置是把船中设在波峰上（中拱）或设在波谷上（中垂），并且通常不作史密斯修正。
9.船体梁强度计算中荷载、剪力、弯矩的正负号规定？P7
10.如何判断船体构件是否需要折减？如何计算折减系数？
当船体总纵弯曲时，纵向骨架梁在计算载荷下是不允许丧失稳定性的，因此在船体构件中只有板可能丧失稳定性。
在经过总纵强度的第一次近似计算后，求得的某些板的压应力如果大于相应构件的临界应力，表明该构件失稳，这时，应该对这种构件进行折减。
折减的方法是：将纵向强力构件分为刚性构件和柔性构件，与刚性骨架梁相毗连的每一侧宽度等于该板短边长度0.25倍的那部分作为刚性构件的板承受按梁的公式计算的总纵弯曲应力，其余的柔性构件部分只承受等于其临界应力的压应力。
将柔性构件用某个刚性构件代替，但要保持剖面上承受的压力值保持不变，。