最新船體結(jié)構(gòu)與強度設(shè)計總結(jié)(編輯修改稿)
2025-07-26 02:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 縱彎曲、板架彎曲、縱骨彎曲及板的彎曲的縱向強力構(gòu)件，稱為第四類構(gòu)件，如縱骨架式中的船底板。以上各種彎曲。除總縱彎曲外均稱為局部彎曲。1 總縱彎曲時，最大剪力一般作用在距首尾端約四分之一船長附近的剖面上。因此需校核這些剖面船體構(gòu)件承受剪應(yīng)力的強度和穩(wěn)定性。通常，不論在中拱或中垂情況。同時，側(cè)外板在剪應(yīng)力作用下應(yīng)保證有2倍的穩(wěn)定性儲備。1 許用應(yīng)力：是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)計的各種工況下，船體結(jié)構(gòu)構(gòu)件所容許承受的最大應(yīng)力值。1 在理論上，材料的極限應(yīng)力除以安全系數(shù)即得到許用應(yīng)力值。1 結(jié)構(gòu)材料的極限應(yīng)力決定于構(gòu)件破壞的類型，對于鋼質(zhì)構(gòu)件，構(gòu)件破壞的基本類型是塑性變形、屈曲及斷裂，相應(yīng)的極限應(yīng)力是屈服極限、臨界應(yīng)力和疲勞極限。因此，應(yīng)根據(jù)載荷隨時間變化的性質(zhì)來選擇材料的極限應(yīng)力。 安全系數(shù)：是考慮強度計算中的許多不確定性，為保證設(shè)計結(jié)構(gòu)必要的安全度而引入的強度儲備。2 在極淺航道航行的船，特別是對于船長與型深之比很大的船。船體梁變形的問題應(yīng)予注意。船體梁變形（撓度）過大時。不僅會影響主機、軸系的運轉(zhuǎn)，也可能影響舾裝件的安裝，儀表的使用，甚至可能導(dǎo)致上層建筑端部因應(yīng)力集中而破壞。對滿載中垂撓度過大的船舶，由于載重線規(guī)范的限制，會減少船舶的載重最。對內(nèi)河淺水航道船舶。過大的船體撓度甚至可能使通過淺灘發(fā)生困難。2 船體總縱彎曲時的撓度，可分為彎曲撓度和剪切撓度。2 剪切撓度方程可根據(jù)剪力功和建立變形能相等的條件求得。22 極限彎矩：在船體剖面內(nèi)離中和軸最遠點的剛性構(gòu)件中引起的應(yīng)力達到結(jié)構(gòu)材料屈服極限（在受拉伸時）或構(gòu)件的臨界應(yīng)力（在受壓縮時）的總縱彎曲力矩。2 以結(jié)構(gòu)材料的屈服極限來衡準。是因為在通常的鋼結(jié)構(gòu)中，應(yīng)力超過該值時，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)船體邊緣纖維中的總縱彎曲應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)材料的屈服極限時，船體梁將出現(xiàn)整體性的總縱彎曲變形，這是不允許的。 局部強度：船體各部分結(jié)構(gòu)抵抗局部載荷直接作用而不產(chǎn)生破壞和超過允許限度的變形的能力稱為船體結(jié)構(gòu)局部強度。 局部強度計算模型簡化原則：（1） 反映實際結(jié)構(gòu)的構(gòu)造受力；（2） 合理的邊界條件；（3） 能計算。 設(shè)計步驟：實際結(jié)構(gòu)力學(xué)模型力學(xué)分析強度衡準（許用應(yīng)力） 建立模型的三項工作：構(gòu)件簡化、結(jié)構(gòu)體系的簡化、計算載荷的簡化。 在內(nèi)力（彎矩、剪力）計算中，把每一構(gòu)件作為等直梁處理。但是，在確定骨架剖面的應(yīng)力時，需考慮肘板的影響，即在計算梁的剖面模數(shù)時計入肘板。有時肋骨鋼架底部彎矩值最大，若計算應(yīng)力時不考慮舭肘板，則最大應(yīng)力甚至?xí)^許用應(yīng)力，如果計入舭肘板，則其應(yīng)力會小得多。 船體結(jié)構(gòu)中絕大多數(shù)骨架都是焊接在鋼板上的，當(dāng)骨架受力發(fā)生變形時，與它連接的板也一起參加骨架抵抗變形。因此，為估算骨架的承載能力。也應(yīng)當(dāng)把一定寬度的板計算在骨架剖面中，即作為它的組成部分來計算骨架梁的剖面積、慣性矩和剖面模數(shù)等幾何要素。這部分板稱為帶板或附連冀板。 帶板寬度有穩(wěn)定性帶板和強度帶板兩種概念。 剪切滯后效應(yīng)：在腹板正上面的面板部分彎曲應(yīng)力最大，沿面板寬度離開腹板逐漸減小的現(xiàn)象。型材剖面設(shè)計 型材剖面設(shè)計流程： 設(shè)計三階段：基本設(shè)計（key） 送審（型式，尺寸）；詳細設(shè)計（yard）；工藝設(shè)計（product） 在船體結(jié)構(gòu)中，加強船體鋼板的骨架通常占船體結(jié)構(gòu)鋼材的30%左右。 型材剖面設(shè)計應(yīng)符合下列要求，（1） 具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性；（2） 應(yīng)盡可能符合生產(chǎn)與工藝方面的要求，如制造簡單、施工質(zhì)量高；（3） 滿足特殊結(jié)構(gòu)與營運使用的要求；（4） 剖面內(nèi)材料分布合理，使所得結(jié)構(gòu)重量最輕，這是船體結(jié)構(gòu)工程師的重要目標之一。 在剖面積F和高度h相同的情況下，系數(shù)η能表明材料在剖面中分布的合理程度，即η值越大，所設(shè)計的型材剖面越接近于“理想”剖面，剖面材料的利用率就越高。由于剖面高度對剖面模數(shù)有很大影響，當(dāng)剖面高度h不同時，η值的大小就不能反映材料在剖面中的利用率了。 Cw的意義就是產(chǎn)生單位剖面模數(shù)（Cw23）所需的剖面積。顯然，Cw愈小，剖面材料的利用率就愈高，剖面設(shè)計得就愈好。 兩個幾何相似的型材剖面其比面積相等。 W1為最小剖面模數(shù)，h為腹板高度，f1為小翼板面積，f為大翼板（帶板）面積。所以增加剖面模數(shù)的方法：增加f1或f。增加f變化不大。 型材的相當(dāng)面積相當(dāng)于使最大剪應(yīng)力沿腹板高度均勻分布的剖面積。 保證型材的局部穩(wěn)定性，系保證其翼板和腹板的穩(wěn)定性。1 型材剖面設(shè)計的四變量五約束：1在設(shè)計型材剖面時，必須盡可能增大自有翼板的寬度，減小其厚度，以提高型材的總穩(wěn)定性。但是，其尺寸還受到自有翼板不喪失局部穩(wěn)定性的限制。船體中剖面計算法設(shè)計 船體結(jié)構(gòu)有橫骨架式和縱骨架式兩種?？v骨架式結(jié)構(gòu)，因板格的長邊沿船長布置，板格的穩(wěn)定性通?？蛇_到材料的屈服極限，因此它一般應(yīng)用在對總縱強度要求較高的大型船舶的上甲板和船底結(jié)構(gòu)。下
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