《船舶结构力学》课件：第一章绪论

1、联系方法联系方法赵耀赵耀:e_mail : 船舶是复杂的水上工程建筑物，经常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、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，船舶应各种受力情况下都能正常的工作，船舶应具有具有一定的强度一定的强度船体结构在正常使用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

2、程中和服役期限内具有不破坏或不发生过大变形的能力。过大变形的能力。 中拱中拱图图 1.1波面图图 1.1波面中垂中垂图图 1.2图图 1.2 实际结构都是非常复杂的，不管是船体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）算图形（又称计算模型或力学模型等） 结构计算图形是根据实际结构的受力

3、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于同一个实际结构，基于不同的考虑就会得到不同的计算图形。也就是说，同一个得到不同的计算图形。也就是说，同一个实际结构，计算图形并不是唯一的，一成实际结构，计算图形并不是唯一的，一成不变的。以下就是船体结构中常见的、典不变的。以下就是船体结构中常见的、典型的计算图形。型的计算图形。图图 1.3 （一）（一）船体结构中的板船体结构中的板。船体结构中的板是船体结构中的板是连续的，构成了船体的

4、外形，所以说板是具连续的，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。总纵弯曲时作用于船体板平面内的应力。船体结构中的板船

5、体结构中的板 横向载荷作用下板的强度计算的边界条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）载荷作用。（计算结果偏于安全）图图 1.4 （二）（二）船体结构中的骨架船体结构中的骨架。船体结构中的骨。船体结构中的骨架包括横梁、肋骨、肋板、纵骨、纵桁等，架包括横梁、肋骨、肋板、纵

6、骨、纵桁等，他们大多是细长的型钢或组合型材。所以他们大多是细长的型钢或组合型材。所以这种骨架被称为这种骨架被称为“杆件杆件”，简称，简称“杆杆”。而相互连接的骨架系统就称为而相互连接的骨架系统就称为“杆件系杆件系统统”。实践证明，船体中的骨架受力变形。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，时，和骨架相连的一部分板也会跟着变形，因此在研究骨架时就把与骨架相连的一部因此在研究骨架时就把与骨架相连的一部分板一起考虑。这时的板就称为分板一起考虑。这时的板就称为附连带板附连带板。附连带板附连带板钢制船舶建造规范规定：钢制船舶建造规范规定：骨架的带板宽度取骨架的骨架的带板宽度

7、取骨架的间距和骨架跨距的间距和骨架跨距的1/51/5两两者中的小者者中的小者船体结构中骨架船体结构中骨架船体结构中骨架船体结构中骨架 船体的杆系是一个复杂的空间系统。实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。的、简单的计算图形考虑。以图以图1.3为例为例，看，看纵骨在横向载荷下的弯曲应力和变形。在上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

8、具有足够的刚性支持纵骨，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，这样就得到图壁处责作为刚性固定端，这样就得到图1.6所所示的计算图形。示的计算图形。图图 1.6 其次看甲板纵桁与舱口端横梁。在上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的影响，于是在研究甲板纵桁和舱口端横梁时就得到一个梁时就得到一个“井井”字型平面杆系，图字型平面

9、杆系，图1.7所示。此种杆系在横向载荷作用下发生所示。此种杆系在横向载荷作用下发生弯曲，称之为弯曲，称之为“交叉梁系（交叉梁系（grillage）”或或“板架板架”.船体结构中的板架应该是指由板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。与纵横骨架组成的板、梁组合结构。图图 1.7 再看横梁。由于船体横剖面内，横梁、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，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，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，故并受到作用于杆系平面内的载荷作用，故称为称为“刚架刚架”（Rigid Frame）。图）。图1.8所所示示图图 1.8 以上介绍的连续梁、刚架和板架就以上介绍的连续梁、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，人工计算就构力学中经典理论和