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船舶结构设计基础 Email:fantaocn@163.com 电话参考书 杨代盛：船体强度与结构设计， 国防工业出版社，1986年 钢制海船入级规范，中国船级社，2006年 其他参考书，如船舶结构力学，材料力学，船体结构与制图 …… 一.课程安排 二.考试说明 平时出勤（15%） 三次作业（15%）要求：a.按时提交 b.完成 的质量 期末成绩（70%） 其他（奖励） 本学期课程安排及课程说明 绪论 泰坦尼克号 泰坦尼克号，吨位为46328吨，长882.9英尺，宽92.5英尺，从龙骨到四个大烟囱的顶端有175英尺，高度相当于11层楼,是当时一流的超级豪华巨轮。 1912年4月14日晚11点40分，泰坦尼克号在北大西洋撞上冰山（大约在41°43‘55.66“N 49°56’45.02”W附近），两小时四十分钟后，4月15日凌晨2点20分沉没，由于只有16艘救生艇，1503人葬生海底，也是迄今为止最广为人知的一次海难 。 　1898年，英国作家摩根·罗伯森写了一本名叫《徒劳无功》的小说。小说写了一艘号称永不沉没的豪华巨轮，名为泰坦号(Titan)，　　谁也没有料到，这本小说中写的故事，竟成了十四年后不幸的现实。 一、本课程的任务、内容和方法 任务：研究船体结构抵抗破坏的能力和变形的规律，并利用这些规律对船体进行结构设计 内容：外力（载荷），应力与变形，强度标准、结构设计 方法： 强度计算：把船体强度分为总强度和局部强度 结构设计：规范法+直接计算法 作用在船体结构上的载荷的分类 1.按其对结构的影响分类 a.总体性载荷：即沿船体梁全长分布的载荷，如主体结构等 b.局部性载荷：指引起局部结构、构件的变形或破坏的载荷，如机电设备等 2.按其随时间变化性质分类： a.不变载荷：如船体结构，机电设备等 b.变动载荷：如燃油、淡水、旅客等 应力：单位面积上所承受的附加内力。公式记为： 当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变就称为应变。物体由于外因而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。 因为面积与力都是矢量，如果受力面积与施力同方向则称正应力，如果受力面积与施力方向互相正交则称剪应力。 按照应力和应变的方向关系，可以将应力分为正应力σ 和切应力τ，正应力的方向与应变方向平行，而切应力的方向与应变垂直。按照载荷作用的形式不同，应力又可以分为拉伸压缩应力、弯曲应力和扭转应力。 船体总纵强度——把船体作为一个整体来研究其强度问题称为船体总纵强度问题；由于船体主要是纵弯曲变形，所以总强度就是研究船体纵弯曲问题，或称为纵向强度。 船体局部强度——研究组成船体的某些部分结构、节点及其组成构件的强度问题称为船体局部强度。 结构设计 1、设计前提：主尺度、总布置图、线型图、船体说明书。 2、设计内容：选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，绘制相关的结构图纸。 3、结构设计的三个阶段： (1)初步设计，对主要构件的布置与尺寸作出理论的估算，并绘制横剖面图，给出钢料预估单。 (2)详细设计，根据确认的初步设计及审批初步设计时所作的各项决定进行。在这一阶段中，全面解决结构设计中的技术问题，最终确定构件的布置、尺寸及连接方式，提交送验船部门审查所需要的设计图纸及技术文件。 (3)生产设计，主要绘制各部结构、构件连接的施工详图。 评价结构设计的质量指标 1、安全性 2、营运适合性：尽可能满足船舶的使用要求，例如货舱的结构必须便于装卸货物 3、船舶的整体配合性： 结构设计必须同总体、轮机、设备电气及通风等其它方面的设计互相配合，以保证船舶在各方面都具有良好工作性能。 4、耐久性 5、工艺性 6、经济性 二、本课程的发展历史 （1）第一次近似计算法 18世纪中叶，欧拉在“横摇和纵摇时船舶各部分承受的外力”一文中研究了作用于船舶各部分的外力，并指出船舶弯曲是这些力引起的主要变形。就是说船体应该作为一根梁来研究它的弯曲变形。 应用梁理论来研究船体总强度的具体计算方法，到19世纪中叶才逐步发展起来，成为船体静置在波浪上的纵强度计算的标准方法。 （二）第二次近似计算方法 (1)1874年10月内河船“Mary”号在横渡大西洋时折断沉没。1877年威廉·约翰对这条船进行了强度计算和分析。照通常方法计算，该船舷边角铁的最大应力是138.4Mpa，船底板是101.5 Mpa。经过折减后计算所得的舷边角铁应力达到246.0 Mpa,可认为船是由舷边角铁屈服后引起甲板破裂而折断沉没的。 (2) M．r．布勃诺夫