船体强度

船舶的船体结构在规定条件下抵抗各种外力不致造成严重变形或破坏的能力

船体强度是指船舶的船体结构在规定条件下抵抗各种外力不致造成严重变形或破坏的能力。研究船体强度，就是为了保证所设计和建造的船舶在遇到或可能遇到的各种外力作用时，能满足设计要求，能安全航行，并使船舶有较经济的结构重力和较好的施工性。

分类

舰艇的船体结构在规定条件下抵抗各种外力，不致造成严重变形或破坏的能力。一般以舰艇航行状态为基本工况进行强度校核，必要时以坐坞或下水工况进行校核，对应的状态分别称为坐坞强度和下水强度。

按船体结构的整体或某一局部的受力状况，分为总体强度和局部强度。总体强度，包括总纵强度、扭转强度和横向强度。①总纵强度。船体结构抵抗总纵弯曲的能力。作用在整个船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等，使船体像自由漂浮的空心梁一样产生总纵弯曲。有船体中段上拱而首尾部下垂和船体中段下垂而首尾部上翘两种状态。前一状态造成甲板纵向构件受拉，船底纵向构件受压；后一状态则相反。在总纵弯曲时，船体中受压的构件，常因过度受压而产生屈曲，大大降低船体抵抗总纵弯曲的能力。分析船体中受压构件是否屈曲及其屈曲后能抵抗外力的剩余能力，是分析船体总纵强度的重要内容。②扭转强度。船体结构整体抵抗扭转的能力。当船体斜向处于波浪中，船体首尾部的波浪表面具有不同的倾斜方向；或首尾载荷置于不同的舷侧时，都会使重力与浮力分布不均匀，引起船体扭转。通常长大甲板开口的船只，在设计时须重视保证扭转强度。一般开口较小的舰艇的扭转强度，通常是有保证的。③横向强度。船体结构抵抗横向弯曲的能力。在船体结构中，横梁、肋骨、肋板，以及由它们构成的肋骨框架和横舱壁等，都是保证横向强度的主要构件。对船形比较瘦长的水面舰艇，如船体总纵强度有充分保证，则横向强度也可得到满足。局部强度，不涉及船体总纵强度的局部结构抵抗外力的能力。几乎包括船体的每一局部结构和构件，如板架强度、舱壁强度、上层建筑强度、炮座加强结构强度等。局部强度不足，在多数情况下仅导致船体局部结构破坏；但有时局部破坏，也会造成全船断裂。不同类型舰艇对船体结构强度具有不同的要求。滑行艇船体强度，主要是能承受巨大冲击力的能力。在这一外力作用下，可能产生总纵弯曲和局部结构特别是艇体底部破坏。潜艇船体结构须承受很大的静水压力，这就决定其耐压艇体采用环形肋骨加强的圆柱壳和圆锥壳。这种壳体须具有在均匀外压力作用下的强度和稳定性，以保证潜艇水下航行和机动的安全。舰艇在航行和战斗过程中，经常承受周期干扰力或瞬时冲击力，如主、辅机和螺旋桨工作引起的不平衡力，火炮发射时的气浪和后坐力，空中、水下爆炸的冲击波压力等。这些力会产生全舰或局部的周期或短时振动，造成船体构件的破损。抵抗这类力的能力，称为船体结构动力强度。随着舰艇建造、使用经验的积累，船体强度理论在20世纪初开始形成，并在此后的几十年间获得了很大进展。其内容包括分析外力，研究结构应力和破损模式，制定强度衡量标准，提出校核计算方法等。运用船体强度理论于舰艇建造，按照舰艇总体设计对船体强度的要求，进行新造舰艇的结构设计，合理确定其结构形式和构件尺寸，方可保证舰艇的船体强度；对于在役舰艇，也可依据相应的强度衡量标准，进行船体强度校核，检查其是否满足规定的强度要求，以保证航行安全和战斗使用。

作用在船体上的力

船体受力主要有总纵弯曲力、横向载荷和其它局部力。

总纵弯曲力

船体的总纵弯曲：是指作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等而引起的船体绕水平横轴的弯曲。它由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两部分叠加而成。

(1)船体静水总纵弯曲

船舶在静水中受到的外力有船舶及其装载的重力和水的浮力。重力的方向向下，浮力的方向向上。重力和浮力在静水中处于平衡状态，即重力和浮力大小相等方向相反，作用在同一铅垂线上。

(2)船体波浪总纵弯曲

在波浪状况下，船体内产生的总纵弯矩会比静水中大。当波长与船长相等或接近时，船体的弯曲最严重。当波峰在船中时，会使船体发生中拱弯曲，此时船体的甲板受拉伸，底部受压缩；当波谷在船中时，会使船体发生中垂弯曲，此时船体的甲板受压缩，底部受拉伸。

横向载荷

船体在静水或波浪中，它的各部分结构还受到局部的水压力和货物等横向载荷，会产生局部弯曲。图1所示为作用在船体上的横向载荷。

其它局部受力

作用在船体上的其它力有：船体上机器和螺旋桨运转时的振动力，船首端的波浪砰击和水面漂浮物的撞击等局部的外力，油船的油货舱内液体的晃动载荷，以及船舶进坞或搁浅时受到船底下墩木或河床的反力作用等。这些力会使船体发生局部弯曲变形。

船体强度分类

总纵强度

船舶在外力作用下产生总纵弯曲。若船体结构的强度和刚性不足，就有可能使船体总体或局部的结构发生断裂或严重变形。船体结构抵抗纵向弯曲不使整个结构遭受破坏或严重变形的能力称为总纵强度。一旦船体结构遭到破坏或严重变形，船舶和人员的生命财产安全将会受到严重威胁。所以，船舶的总纵强度是船舶设计、制造和使用过程中必须高度重视并密切关注的问题。

在研究船体的总纵强度时，将船体看作是变断面的空心梁(即船梁)，它抵抗总纵弯曲的能力是由船梁的横剖面模数决定的。通常最大总纵弯曲正应力出现在船舯约占1/4船长区域内的上甲板和船底板（见图2），所以上甲板和船底板总是较厚。

横向强度

船舶在水中除了产生总纵弯曲外，也会产生横向弯曲。横向强度是指横向构件(如肋骨框架和横舱壁)抵抗横向载荷不至破坏和永久变形的能力。

局部强度

船体的局部强度是指个别构件对局部载荷的抵抗能力。有时船体的总强度能得到保证，但局部强度不一定能保证。如船舱破损进水时，船内的某些局部构件在水压力作用下可能发生破坏或严重变形。

扭转强度

船体抵抗扭曲变形或破坏的能力称为扭曲强度或扭转强度。船体产生扭转变形的主要原因是船舶作斜浪航行，首部和尾部受到的波浪作用力方向相反。或者是首部与尾部装卸货物不对称，横倾时复原力矩与横倾力矩沿长各段不相等、摇摇时船体受到不平衡的惯性力等。

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