unit 4.剖面特性船体应力及强度

2023/2/7TCMT-ME-Wayne1Unit4.船體剖面特性、

船體應力與強度

2023/2/7TCMT-ME-Wayne2Unit4.1船體剖面特性

2023/2/7TCMT-ME-Wayne3Unit4.1船體剖面特性

1.船舷內傾(Tumblehome)船舷在水線以上向內傾斜目的在於避面船體碰傷。一般船舶的船舷內傾多在船舯處。2023/2/7TCMT-ME-Wayne4答案：A船舷內傾的目的為何？(99-3-33-2-5)(A)避免船體碰傷(B)增加水密效果(C)排開浪濤(D)增加穩度考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne5答案：A船舶設計船舷內傾的主要目的為下列何項？(104-2-3-2-5)(A)避免船體碰傷(B)增加水密效果(C)排開浪濤(D)增加穩度交通部航海人員測驗－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne6Unit4.1船體剖面特性2.舷緣外傾(Flare)船舷在水線以上向外傾斜。目的在於排開浪濤，避免或減少海浪捲上甲板。船舷外傾多在船艏部份。2023/2/7TCMT-ME-Wayne7練習題試述何謂舷緣外傾(Flare)？此設計的目的為何？此種特性大多出現於船體的何處？

答案：(1)船舷在水線以上向外傾斜。(2)目的在於排開浪濤，避免或減少海浪捲上甲板。(3)船舷外傾多在船艏部份。

2023/2/7TCMT-ME-Wayne8答案：C船舷外傾的目的為何？(100-2-34-2-5)(A)避免船體碰傷(B)增加水密效果(C)排開浪濤(D)增加穩度考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne9Unit4.1船體剖面特性3.舷弧高(Sheer)船舷甲板線上任一點與船舯水平線間之垂直高度。目的在於增加艏艉的預備浮力，並增強艏艉部防擋浪花的能力。2023/2/7TCMT-ME-Wayne10練習題試述何謂舷弧高(Sheer)？此設計的目的為何？此種特性大多出現於船體的何處？

答案：(1)船舷甲板線上任一點與船舯水平線間之垂直高度。(2)目的在於增加艏艉的預備浮力，並增強艏艉部防擋浪花的能力。

(3)多在艏艉部份。

2023/2/7TCMT-ME-Wayne11答案：C船舷甲板線上，任一點與船舯水平線間的垂直高度，稱為：(97-3-26-2-5)(99-4-23-2-5)(A)拱高(B)橫斜高(C)舷弧高(D)模深考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne12答案：C船舷甲板線上，任一點與舯水平線間的垂直高度，稱為下列何者？(102-4-7-2-5)(A)拱高(B)橫斜高(C)舷弧高(D)型深交通部航海人員測驗－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne13Unit4.1船體剖面特性4.拱高(Camber)橫剖面甲板線上任一點與甲板線端緣所連水平線間的垂直高度。目的在於便於甲板積水流向兩舷的排水孔，亦可以增加主甲板的縱向抗拉強度。2023/2/7TCMT-ME-Wayne14練習題試述何謂拱高(Camber)？此設計的目的為何？

答案：(1)橫剖面甲板線上任一點與甲板線端緣所連水平線間的垂直高度。(2)目的在於便於甲板積水流向兩舷的排水孔，亦可以增加主甲板的縱向抗拉強度。

2023/2/7TCMT-ME-Wayne15Unit4.1船體剖面特性5.橫斜高(Deadrise)舯剖面自船底龍骨板處所做的切線，與船舷的垂直相交點，至船底模基線之間的垂直高度。橫斜高對阻力影響不大，但提高船體的浮心及重心，故對穩度有影響。2023/2/7TCMT-ME-Wayne16Unit4.1船體剖面特性船底板至船舷列轉彎處之圓弧半徑。目的為減少轉彎處的應力集中，亦可減少船體阻力，另於狹窄航道航行時可以避免碰傷。6.泌彎半徑(RadiusofBilge)2023/2/7TCMT-ME-Wayne17Unit4.2船舶應力與強度

船舶浮於靜止水域時，靜態負荷主要是由浮力及重力所組成。浮力是由分佈於船殼浸水表面的靜水壓力的合力，靜水壓力方向為垂直於船殼浸水表面且向上。重力為澈體力(bodyforce)分佈於全船，其方向永遠垂直向下。(一)船體負荷型態2023/2/7TCMT-ME-Wayne18答案：C為使船舶具有適航性，船體結構必須在規定的外力作用下，仍具有抵抗極度變形、不致損壞的能力，此種能力稱為下列何者？(103-3-2-2-5)

(A)船體勁度(B)船體撓度(C)船體強度(D)船體硬度交通部航海人員測驗－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne19答案：C作用於船體的靜水壓力之方向為何？(101-2-3-1-5)

(A)永遠垂直向下(B)永遠垂直向上(C)垂直於船殼浸水表面(D)垂直於船體兩側交通部航海人員測驗－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne20Unit4.2船舶應力與強度靜態負荷隨船舶總重而改變，例如裝卸貨物、燃油消耗、船體本身改變等。該負荷包括：(1).船體本身及其裝載的貨物重量。(2).船殼溫度分佈造成的熱負荷(thermalload)。(3).進塢造成的集中負荷(concentratedload)。(4).船舶靜止或航行造成的靜態浮力(static

buoyancy)。1.靜態負荷(staticload)

2023/2/7TCMT-ME-Wayne21答案：A船舶處於靜止水域時，船體的靜態負荷主要由那兩者組成？(99-1-28-1-5)(A)浮力、重力(B)重力、扭力(C)扭力、流體動力(D)重力、流體動力考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne22答案：C船舶進塢時，因船體本身重量造成的負荷屬於何種負荷？(97-3-29-1-5)(A)高頻動態(B)低頻動態(C)靜態(D)衝擊考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne23Unit4.2船舶應力與強度此種負荷是由低頻振動造成的船殼壓力變化且隨時間變化，範圍在數秒至數分之間，其頻率遠低於船殼振動響應頻率，不會引起船舶結構較大的應力，其可以區分成下列數種類型：(1).船舶於波浪中運動，因波激振動(wave-inducedvibration)造成的船殼壓力變化。(2).船舶航行時，振動造成的船殼壓力變化。(3).因船舶及其載貨的加速度，造成的慣性反作用力(inertialreaction)。

2.低頻動態負荷(low-frequencydynamicload)2023/2/7TCMT-ME-Wayne24Unit4.2船舶應力與強度此種激振負荷雖然強度很小，但是會因共振而放大，會引起船舶結構較大的應力及變位。該負荷包括：(1).由推進裝置或附屬結構造成的流體動力負荷(hydrodynamicload)。(2).船舶主機的往復運動或不平衡旋轉，傳遞至船殼所造成的負荷。3.高頻動態負荷(high-frequencydynamicload)2023/2/7TCMT-ME-Wayne25Unit4.2船舶應力與強度(3).由船舶附屬結構與流體藕合效應造成的水彈性負荷(hydroelasticload)。(4).波激負荷(wave-inducedload)，當船舶於航行中，遭遇的波浪頻率與船體的固有頻率接近或吻合時，船體將呈現共振現象。隨著船體尺寸加大、航速增加與船體結構剛性降低，發生的可能性將會隨著增加，此種效應又稱之為船體縱向波振(springing，在大型油輪、瘦長型的高速貨櫃船、驅逐艦及縱向剛性較差的小噸位船舶比較明顯3.高頻動態負荷(high-frequencydynamicload)2023/2/7TCMT-ME-Wayne26Unit4.2船舶應力與強度衝擊負荷導因於波浪對艏材底部(forefoot)、艏舷緣外傾(bowflare)及其他船體結構所造成的拍擊(slamming)，亦包括暫態的船殼振動－抖動(whipping)。

4.衝擊負荷(impactload)2023/2/7TCMT-ME-Wayne27Unit4.2船舶應力與強度根據上述負荷對船體作用產生的效果，作用在船體上的應力大致可以分為：縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)縱向扭矩(longitudinaltorque)橫向作用力局部作用力。(二)船體受力情形2023/2/7TCMT-ME-Wayne28Unit4.2船舶應力與強度1.縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)

作用於船體上並使其沿船長方向發生彎曲的力矩，稱之為縱向彎矩，其由靜水彎矩(stillwaterbendingmoment)及波浪彎矩(wavebendingmoment)兩部分疊加而成。引起船體發生縱向彎矩的原因，主要是由於沿著船長方向上每一點的重力與浮力分佈不均勻所造成的。2023/2/7TCMT-ME-Wayne29Unit4.2船舶應力與強度1.縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)

若船舯的浮力大而艏艉兩端的浮力小，則重力在船舯較小而在艏艉兩端較大，此時船體將發生舯部上拱，而艏艉兩端發生下垂的變形，此種船體的彎曲變形稱之舯拱

(Hogging)2023/2/7TCMT-ME-Wayne30Unit4.2船舶應力與強度1.縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)

若船舯的浮力小而艏艉兩端的浮力大，則重力在船舯較大而在艏艉兩端較小，此時船體將發生舯部下垂，而艏艉兩端發生上翹的變形，此種船體的彎曲變形稱之舯垂(sagging)

2023/2/7TCMT-ME-Wayne31Unit4.2船舶應力與強度1.縱向彎矩(longitudinalbendingmoment)

彎矩最大值發生在船舯附近，並向艏艉兩端遞減，最大剪力發生於距離艏艉兩端1/4船長處由於縱向彎矩產生的正向應力大小係沿著船深的方向成線性分佈，因此甲板與船底板的應力方向相反。當船體發生舯拱時，甲板承受拉應力作用，而船底承受壓應力作用。若船體發生舯垂時，甲板承受壓應力作用，而船底承受拉應力作用。位於中性軸處的應力值為零。2023/2/7TCMT-ME-Wayne32Unit4.2船舶應力與強度摘自：溫炯亮，材料力學，文京2023/2/7TCMT-ME-Wayne33縱向彎矩產生的正向應力值，係沿著船深的方向呈何種分布？(101-1-2-1-5)(A)非線性(B)拋物線(C)線性(D)雙曲線交通部航海人員測驗－考畢試題答案：C2023/2/7TCMT-ME-Wayne34能使船體產生的正向應力大小，沿著船深的方向成線性分佈者為下列何者?(104-3-2-1-5)(A)縱向彎矩(B)縱向扭矩(C)橫向彎矩(D)橫向扭矩交通部航海人員測驗－考畢試題答案：A2023/2/7TCMT-ME-Wayne35答案：B油船滿載航行遇到波浪時，最可能會發生：(98-4-15-1-5)(A)舯拱(B)舯垂(C)扭曲(D)嚴重震動考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne36答案：A懸臂樑受力作用後在何處位移最大？(98-4-24-1-5)(96-1-26-1-5)(A)端部(B)中間(C)根部(D)距離端部3/4處考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne37答案：C懸臂樑受力作用後，在何處應力最大？(99-4-30-2-5)(A)端部(B)中間(C)根部(D)距離端部3/4處考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne38懸臂樑(Cantileverbeam)2023/2/7TCMT-ME-Wayne39答案：B若重力與浮力沿著船長方向分布不平均，則易產生何種負載？(98-4-30-1-5)

(A)橫向彎矩(B)縱向彎矩(C)縱向扭矩(D)局部作用力考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne40答案：A船體因荷載形成舯部下垂，艏、艉部上翹的彎曲趨勢，稱為：(97-2-1-1-5)(95-3-1-1-5)(96-1-25-2-5)(97-2-32-2-5)(98-3-25-2-5)(A)中垂(B)中斷(C)中彎(D)中拱考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne41答案：A船體因載荷形成舯部下垂，艏、艉部上翹的彎曲趨勢，稱為下列何項？(103-1-1-2-5)(A)舯垂(B)舯斷(C)舯翹(D)舯拱交通部航海人員測驗－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne42答案：C船體受到最大總縱向彎矩的部位是：(97-2-26-1-5)(A)主甲板(B)船底板(C)船舯(D)離艏或艉1/4船長處考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne43答案：C下列何者造成船體縱向彎曲？(95-3-1-1-5)(101-1-1-1-5)(A)波浪的衝擊力作用(B)慣性力作用(C)重力和浮力分布不均勻(D)推力和阻力作用考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne44Unit4.2船舶應力與強度2.縱向扭矩

當船舶首尾部分的貨物裝載在船體中心線兩側不對稱時，或當船舶在斜浪中航行時，都會對船體產生縱向扭矩，使船體發生扭曲變形。當發生船體扭轉(twisting)時，將在橫斷面內產生扭轉剪應力(shearstress)，並在艙口角隅處引起應力集中。一般而言，船舶由於艙口較小，有足夠的抗扭強度，但艙口較大的貨櫃船及散裝貨船等，則需要考慮船體結構的扭轉強度問題。

2023/2/7TCMT-ME-Wayne45答案：A受彎曲力矩作用而變形的軸，各截面上的應力為：(97-4-1-S)(96-2-1-1-5)(A)正應力（Normalstress）(B)剪應力（Shearstress）(C)扭應力（Torsionalstress）(D)慣性力（Inertialforce）考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne46答案：A受彎曲力矩作用而變形的軸，各截面上的應力為：(102-3-1-1-5)(A)正應力（Normalstress）(B)剪應力（Shearstress）(C)扭應力（Torsionalstress）(D)慣性力（Inertialforce）交通部航海人員測驗－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne47答案：B受扭轉變形的軸，各截面上的應力為：(98-2-29-2-5)(100-2-33-2-5)(A)正應力(B)剪應力(C)扭應力(D)慣性力考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne48答案：B受扭轉變形的軸，各截面上的應力為：(102-4-6-2-5)(A)正應力(B)剪應力(C)扭應力(D)慣性力交通部航海人員測驗－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne49答案：A船舶之推進軸由回轉力所生之應力屬下列何種應力？(95-4-37-1-5)(A)剪應力(B)彎曲應力(C)壓縮應力(D)震動應力考選部專門職業及技術人員高等

暨普通考試航海人員考試－考畢試題2023/2/7TCMT-ME-Wayne50Unit4.2船舶應力與強度3.橫向作用力

當船體承受舷外海水壓力作用，艙內貨物及機器設備重量作用，產生作用力不均勻時，船體之甲板、船底及舷側結構等，會在橫向斷面發生凹陷變形。另外，當船舶在水面上承受橫向波浪作用時，會使船舷一側的水壓力大於另一舷的水壓力、或當船舶發生橫搖時，由於慣性力作用等，也會使船體肋骨框架發生歪斜。2023/2/7TCMT-ME-Wayne51船舶航行產生橫搖(Rolling)時，致使船體產生橫向變形的主要原因為何？(101-1-26-2-5)(A)作用於兩舷的水壓力不相等，使船體承受橫向變形應力(RackingStress)(B)艏艉承受波浪拍打之拍擊應力(PantingStress)(C)艏底拍打海面承受拍底應力(PoundingStress)(D)船體承受海浪衝擊甲板之海浪衝擊應力(ImpactStress)交通部航海人員測驗－考畢試題答案：A2023/2/7TCMT-ME-Wayne52Unit4.2船舶應力與強度靜水中船體承受

剪切作用的情形靜水中船體發生舯垂時

，承受彎矩作用的情形靜水中船體發生舯拱時

，承受彎矩作用的情形2023/2/7TCMT-ME-Wayne53Unit4.2船舶應力與強度交變貨艙裝載法船段貨艙裝載法均勻貨艙裝載法交變貨艙裝載法2023/2/7TCMT-ME-Wayne54Unit4.2船舶應力與強度4.局部作用力

當船舶壓載航行在波浪上發生縱搖(pitching)時，船艏底部承受海浪的拍擊，使船底板產生凹陷變形。舷側板受到碼頭的碰撞與擠壓作用船艉受到螺槳激振作用機器設備對船體結構的局部作用力船上每個構件都可能會有局部作用力的問題，但是有的作用力較小