《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》課件：第一章緒論

1、聯(lián)系方法聯(lián)系方法趙耀趙耀:e_mail : 船舶是復(fù)雜的水上工程建筑物，經(jīng)常船舶是復(fù)雜的水上工程建筑物，經(jīng)常在航行狀態(tài)下執(zhí)行任務(wù)，受到的外力也是在航行狀態(tài)下執(zhí)行任務(wù)，受到的外力也是非常復(fù)雜。這些外力包括：靜載荷（貨物、非常復(fù)雜。這些外力包括：靜載荷（貨物、空船重量等）、水壓力、慣性力以及各種空船重量等）、水壓力、慣性力以及各種沖擊載荷等（動載荷）。為了保證船舶在沖擊載荷等（動載荷）。為了保證船舶在各種受力情況下都能正常的工作，船舶應(yīng)各種受力情況下都能正常的工作，船舶應(yīng)具有具有一定的強(qiáng)度一定的強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)在正常使用船體結(jié)構(gòu)在正常使用過程中和服役期限內(nèi)具有不破壞或不發(fā)生過

2、程中和服役期限內(nèi)具有不破壞或不發(fā)生過大變形的能力。過大變形的能力。 中拱中拱圖圖 1.1波面圖圖 1.1波面中垂中垂圖圖 1.2圖圖 1.2 實際結(jié)構(gòu)都是非常復(fù)雜的，不管是船體實際結(jié)構(gòu)都是非常復(fù)雜的，不管是船體結(jié)構(gòu)還是其他一些結(jié)構(gòu)，如廠房、劇院的結(jié)構(gòu)還是其他一些結(jié)構(gòu)，如廠房、劇院的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等等。我們在分析計算之前，必網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)等等。我們在分析計算之前，必須將實際結(jié)構(gòu)作一定的簡化，簡化后的結(jié)須將實際結(jié)構(gòu)作一定的簡化，簡化后的結(jié)構(gòu)圖形就稱為實際結(jié)構(gòu)的理想化圖形或計構(gòu)圖形就稱為實際結(jié)構(gòu)的理想化圖形或計算圖形（又稱計算模型或力學(xué)模型等）算圖形（又稱計算模型或力學(xué)模型等） 結(jié)構(gòu)計算圖形是根據(jù)實際結(jié)構(gòu)的受力

3、結(jié)構(gòu)計算圖形是根據(jù)實際結(jié)構(gòu)的受力特征，構(gòu)件之間的相互影響。計算精度的特征，構(gòu)件之間的相互影響。計算精度的要求以及所采用的計算方法等確定的。對要求以及所采用的計算方法等確定的。對于同一個實際結(jié)構(gòu)，基于不同的考慮就會于同一個實際結(jié)構(gòu)，基于不同的考慮就會得到不同的計算圖形。也就是說，同一個得到不同的計算圖形。也就是說，同一個實際結(jié)構(gòu)，計算圖形并不是唯一的，一成實際結(jié)構(gòu)，計算圖形并不是唯一的，一成不變的。以下就是船體結(jié)構(gòu)中常見的、典不變的。以下就是船體結(jié)構(gòu)中常見的、典型的計算圖形。型的計算圖形。圖圖 1.3 （一）（一）船體結(jié)構(gòu)中的板船體結(jié)構(gòu)中的板。船體結(jié)構(gòu)中的板是船體結(jié)構(gòu)中的板是連續(xù)的，構(gòu)成了船體的

4、外形，所以說板是具連續(xù)的，構(gòu)成了船體的外形，所以說板是具有曲度的，受到縱桁骨架的支持。通常把四有曲度的，受到縱桁骨架的支持。通常把四周由縱橫骨架支持的那一部分板作為對象分周由縱橫骨架支持的那一部分板作為對象分析計算。這樣船體中的外板就可簡化為具有析計算。這樣船體中的外板就可簡化為具有矩形周界的板格。板上的荷載分為兩類：一矩形周界的板格。板上的荷載分為兩類：一類是垂直于板面的荷載，如甲板貨物和水壓類是垂直于板面的荷載，如甲板貨物和水壓力。另一類是位于板平面的的荷載。如船體力。另一類是位于板平面的的荷載。如船體總縱彎曲時作用于船體板平面內(nèi)的應(yīng)力?？偪v彎曲時作用于船體板平面內(nèi)的應(yīng)力。船體結(jié)構(gòu)中的板船

5、體結(jié)構(gòu)中的板 橫向載荷作用下板的強(qiáng)度計算的邊界條橫向載荷作用下板的強(qiáng)度計算的邊界條件：由于縱桁骨架的抗彎剛度比板的抗彎剛件：由于縱桁骨架的抗彎剛度比板的抗彎剛度大得多，故可以把骨架近似地作為板的剛度大得多，故可以把骨架近似地作為板的剛性支撐。面內(nèi)載荷作用下板的穩(wěn)定性計算的性支撐。面內(nèi)載荷作用下板的穩(wěn)定性計算的邊界條件：四邊自由支持，兩對邊受到面內(nèi)邊界條件：四邊自由支持，兩對邊受到面內(nèi)載荷作用。（計算結(jié)果偏于安全）載荷作用。（計算結(jié)果偏于安全）圖圖 1.4 （二）（二）船體結(jié)構(gòu)中的骨架船體結(jié)構(gòu)中的骨架。船體結(jié)構(gòu)中的骨。船體結(jié)構(gòu)中的骨架包括橫梁、肋骨、肋板、縱骨、縱桁等，架包括橫梁、肋骨、肋板、縱

6、骨、縱桁等，他們大多是細(xì)長的型鋼或組合型材。所以他們大多是細(xì)長的型鋼或組合型材。所以這種骨架被稱為這種骨架被稱為“桿件桿件”，簡稱，簡稱“桿桿”。而相互連接的骨架系統(tǒng)就稱為而相互連接的骨架系統(tǒng)就稱為“桿件系桿件系統(tǒng)統(tǒng)”。實踐證明，船體中的骨架受力變形。實踐證明，船體中的骨架受力變形時，和骨架相連的一部分板也會跟著變形，時，和骨架相連的一部分板也會跟著變形，因此在研究骨架時就把與骨架相連的一部因此在研究骨架時就把與骨架相連的一部分板一起考慮。這時的板就稱為分板一起考慮。這時的板就稱為附連帶板附連帶板。附連帶板附連帶板鋼制船舶建造規(guī)范規(guī)定：鋼制船舶建造規(guī)范規(guī)定：骨架的帶板寬度取骨架的骨架的帶板寬度

7、取骨架的間距和骨架跨距的間距和骨架跨距的1/51/5兩兩者中的小者者中的小者船體結(jié)構(gòu)中骨架船體結(jié)構(gòu)中骨架船體結(jié)構(gòu)中骨架船體結(jié)構(gòu)中骨架 船體的桿系是一個復(fù)雜的空間系統(tǒng)。實船體的桿系是一個復(fù)雜的空間系統(tǒng)。實際計算時經(jīng)常把它劃分為一些形狀比較規(guī)則際計算時經(jīng)常把它劃分為一些形狀比較規(guī)則的、簡單的計算圖形考慮。的、簡單的計算圖形考慮。以圖以圖1.3為例為例，看，看縱骨在橫向載荷下的彎曲應(yīng)力和變形。在上縱骨在橫向載荷下的彎曲應(yīng)力和變形。在上甲板骨架中，縱骨的尺寸最小，它穿過強(qiáng)橫甲板骨架中，縱骨的尺寸最小，它穿過強(qiáng)橫梁并通過橫艙壁保持縱向連續(xù)。在計算縱骨梁并通過橫艙壁保持縱向連續(xù)。在計算縱骨時可以認(rèn)為強(qiáng)橫梁

8、具有足夠的剛性支持縱骨，時可以認(rèn)為強(qiáng)橫梁具有足夠的剛性支持縱骨，從而可以作為縱骨的剛性支座。縱骨在橫艙從而可以作為縱骨的剛性支座。縱骨在橫艙壁處責(zé)作為剛性固定端，這樣就得到圖壁處責(zé)作為剛性固定端，這樣就得到圖1.6所所示的計算圖形。示的計算圖形。圖圖 1.6 其次看甲板縱桁與艙口端橫梁。在上其次看甲板縱桁與艙口端橫梁。在上甲板的骨架中，甲板縱桁和艙口端橫梁尺甲板的骨架中，甲板縱桁和艙口端橫梁尺寸最大，在計算時常略去其他骨架對他們寸最大，在計算時常略去其他骨架對他們的影響，于是在研究甲板縱桁和艙口端橫的影響，于是在研究甲板縱桁和艙口端橫梁時就得到一個梁時就得到一個“井井”字型平面桿系，圖字型平面

9、桿系，圖1.7所示。此種桿系在橫向載荷作用下發(fā)生所示。此種桿系在橫向載荷作用下發(fā)生彎曲，稱之為彎曲，稱之為“交叉梁系（交叉梁系（grillage）”或或“板架板架”.船體結(jié)構(gòu)中的板架應(yīng)該是指由板船體結(jié)構(gòu)中的板架應(yīng)該是指由板與縱橫骨架組成的板、梁組合結(jié)構(gòu)。與縱橫骨架組成的板、梁組合結(jié)構(gòu)。圖圖 1.7 再看橫梁。由于船體橫剖面內(nèi)，橫梁、再看橫梁。由于船體橫剖面內(nèi)，橫梁、肋骨及船底肋板共同組成一個平面桿系，肋骨及船底肋板共同組成一個平面桿系，因此常把他們一起考慮作為船體橫向強(qiáng)度因此常把他們一起考慮作為船體橫向強(qiáng)度的研究對象。這種桿系的連接點(diǎn)是剛性的，的研究對象。這種桿系的連接點(diǎn)是剛性的，并受到作用于桿系平面內(nèi)的載荷作用，故并受到作用于桿系平面內(nèi)的載荷作用，故稱為稱為“剛架剛架”（Rigid Frame）。圖）。圖1.8所所示示圖圖 1.8 以上介紹的連續(xù)梁、剛架和板架就以上介紹的連續(xù)梁、剛架和板架就是船體結(jié)構(gòu)中三種典型的桿系。應(yīng)用結(jié)是船體結(jié)構(gòu)中三種典型的桿系。應(yīng)用結(jié)構(gòu)力學(xué)中經(jīng)典理論和方法，人工計算就構(gòu)力學(xué)中經(jīng)典理論和