船舶结构力学：第一章绪论

中拱
波面
图 1.1
中垂
波面
图 1.1
船舶局部强度:船舶横向骨架（船体横 梁、肋骨、肋板）、船体局部构件（船底 板、底部纵桁）在局部载荷作用下（如水 压力作用下）的弯曲变形和应力。
图 1.2
船舶扭转强度:船舶在斜浪中航行，载 荷沿船体左右舷非对称分布，导致船体扭 转变形。主要是大开口船（集装箱船）
骨架的带板宽度取骨架的
附连带板
间距和骨架跨距的1/5两 者中的小者
（二）船体结构中的骨架。船体结构中的骨
架包括横梁、肋骨、肋板、纵骨、纵桁等，
他们大多是细长的型钢或组合型材。所以这
种骨架被称为“杆件”，简称“杆”。而相
互连接的骨架系统就称为“杆件系统”。实
践证明，船体中的骨架受力变形时，和骨架
相连的一部分板也会跟着变形，因此在研究
船体结构中的板
图1 横向载荷
图2 面内载荷
图 1.4
横向载荷作用下板的强度计算的边界条件： 由于纵桁骨架的抗弯刚度比板的抗弯刚度大 得多，故可以把骨架近似地作为板的刚性支 撑。面内载荷作用下板的稳定性计算的边界 条件：四边自由支持，两对边受到面内载荷 作用。（计算结果偏于安全）
钢制船舶建造规范规定：
船体构件稳定性问题:船舶受压构件， 压力达到或超过其临界载荷而丧失稳定 性。
图 1.2
总之 船舶结构力学的内容和任务
一.研究对象
结构：承受并传递荷载的船体骨架部分
结构分为:杆系结构,板架结构,刚架结构
二.任务 阐明结构力学的基本原理与方
法——经典的力法、位移法和能量原理
三.内容 结构在外力作用下的响应即强度和
骨架时就把与骨架相连的一部分板一起考虑。
这时的板就称为附连带板。
船体结构中骨架
船体结构中骨架
图 1.6
船体的杆系是一个复杂的空间系统。实 际计算时经常把它划分为一些形状比较规则 的、简单的计算图形考虑。以图1.3为例，看 纵骨在横向载荷下的弯曲应力和变形。在上 甲板骨架中，纵骨的尺寸最小，它穿过强横 梁并通过横舱壁保持纵向连续。在计算纵骨 时可以认为强横梁具有足够的刚性支持纵骨， 从而可以作为纵骨的刚性支座。纵骨在横舱 壁处责作为刚性固定端，这样就得到图1.6所 示的计算图形。
船舶结构力学
第一章绪论
§ 1.1 船舶结构力学的内容和任务
船舶是复杂的水上工程建筑物，经常 在航行状态下执行任务，受到的外力也是 非常复杂。这些外力包括：静载荷（货物、 空船重量等）、水压力、惯性力以及各种 冲击载荷等（动载荷）。为了保证船舶在 各种受力情况下都能正常的工作，船舶应 具有一定的强度——船体结构在正常使用 过程中和服役期限内具有不破坏或不发生 过大变形的能力。
其次看甲板纵桁与舱口端横梁。在上甲 板的骨架中，甲板纵桁和舱口端横梁尺寸 最大，在计算时常略去其他骨架对他们的 影响，于是在研究甲板纵桁和舱口端横梁 时就得到一个“井”字型平面杆系，图1.7 所示。此种杆系在横向载荷作用下发生弯 曲，称之为“交叉梁系（grillage）”或 “板架”.船体结构中的板架应该是指由板 与纵横骨架组成的板、梁组合结构。
结构计算图形是根据实际结构的受力 特征，构件之间的相互影响。计算精度的 要求以及所采用的计算方法等确定的。对 于同一个实际结构，基于不同的考虑就会 得到不同的计是船体结构中常见的、典 型的计算图形。
图 1.3
（一）船体结构中的板。船体结构中的板是 连续的，构成了船体的外形，所以说板是具 有曲度的，受到纵桁骨架的支持。通常把四 周由纵横骨架支持的那一部分板作为对象分 析计算。这样船体中的外板就可简化为具有 矩形周界的板格。板上的荷载分为两类：一 类是垂直于板面的荷载，如甲板货物和水压 力。另一类是位于板平面的的荷载。如船体 总纵弯曲时作用于船体板平面内的应力。
稳定性问题——内力和变形以及许用应力的 确定。
§ 1.2 船舶结构的计算图形
实际结构都是非常复杂的，不管是船体 结构还是其他一些结构，如厂房、剧院的 网壳结构等等。我们在分析计算之前，必 须将实际结构作一定的简化，简化后的结 构图形就称为实际结构的理想化图形或计 算图形（又称计算模型或力学模型等）
船体强度的内容相当广泛：它包括 船舶的总纵强度、局部强度、扭转强 度；船体的稳定性：船体构件或板架受压 过渡会丧失其稳定性；船体的振动；船体 的低周疲劳问题等
船舶总纵强度:人们通过分析船舶的受力和 变形特征，认识到可以将船舶看作是静止于波 浪上的一根空心薄壁梁，计算船体在沿纵向分 布的重力和浮力作用下的弯曲变形和应力。这 种把船舶整体作为空心薄壁梁计算出来的强度 就称为船舶总纵强度。如下图所示：
图 1.7
再看横梁。由于船体横剖面内，横梁、 肋骨及船底肋板共同组成一个平面杆系， 因此常把他们一起考虑作为船体横向强度 的研究对象。这种杆系的连接点是刚性的， 并受到作用于杆系平面内的载荷作用，故 称为“刚架”（Rigid Frame）。图1.8所 示
图 1.8
以上介绍的连续梁、刚架和板架就 是船体结构中三种典型的杆系。应用结 构力学中经典理论和方法，人工计算就 能得到比较满意的结果，但是这些计算 图形具有一定的近似性。随着电子计算 机的普遍应用，大型超大型商业有限元 软件的发展，整船有限元分析已经成为 现实。