CompanyLogo本節(jié)內(nèi)容船體扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的必要性1作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力2船舶搖擺引起的扭矩3扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)4CompanyLogo扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的必要性1、船舶大開口引起船舶抗扭剛度減小甲板開口船舶如下圖所示：

CompanyLogo扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的必要性

甲板面積嚴(yán)重?fù)p失，開口寬度b與船舶寬度B比值可達(dá)到80%。開口和閉口的自由扭轉(zhuǎn)慣性矩按下式計(jì)算開口慣性矩：閉口慣性矩：CompanyLogo扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的必要性

開口后，扭轉(zhuǎn)慣性矩顯著降低。因此大開口船舶容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)剛度不足發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形破壞。2、提高扭轉(zhuǎn)剛度的結(jié)構(gòu)措施CompanyLogo扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的必要性

CompanyLogo扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的必要性

3、船體扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的方法與步驟

1）確定扭矩產(chǎn)生的原因，計(jì)算扭矩；

2）根據(jù)橫剖面結(jié)構(gòu)的布置，確定扭轉(zhuǎn)剛度嚴(yán)重消弱的剖面，計(jì)算該剖面的船體抗扭慣性矩；

3）計(jì)算扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力計(jì)算模型：船體梁模型，按照總強(qiáng)度第一次總彎曲應(yīng)力的計(jì)算方法，將船體簡化為梁模型，計(jì)算剖面的抗扭特性。CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

船舶斜浪航行引起的扭轉(zhuǎn)力矩

計(jì)算假定：不考慮波浪的動(dòng)效應(yīng)，計(jì)算結(jié)果為靜波浪扭矩。波長與船長之間關(guān)系為：CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

圖4-1.船舶斜浪航行受力圖CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

1、垂向力引起的扭矩前體浮心距離中縱剖面為e,排水量為V；后體浮心距離中縱剖面為e。在船中的扭矩為::前體排水量。單位長度扭矩的計(jì)算：考慮單位船長，重力作用線通過中縱剖面，但是浮力的作用線離開中縱剖面為距離e,如下圖CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

圖單位長度浮力作用線偏離中縱剖面CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

單位長度的扭矩為：單位長度船舶浮力作用線到中縱剖面的距離；：單位長度的浮力：單位長度的扭矩。計(jì)算斜浪航行的波浪扭矩關(guān)鍵是計(jì)算每個(gè)橫剖面上的波面線,即確定波面與橫剖面的交線。CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

尾端點(diǎn)為自由端，扭矩等于零。則距離尾端點(diǎn)首端點(diǎn)扭矩為零，即船舶的扭矩曲線和分布扭矩曲線為：CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

圖

波浪扭矩曲線的和分布扭矩曲線CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

扭矩曲線的斜率等于分布扭矩曲線：CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

大開口船舶水平力引起的扭矩

由于扭轉(zhuǎn)中心離開重心G較遠(yuǎn)，扭轉(zhuǎn)中心在橫剖面結(jié)構(gòu)的下方，水平力：兩舷壓力差引起水平扭矩，如下圖:微段上壓力差的合力作用中心；：作用中心線到扭轉(zhuǎn)中心的距離。水平力引起的單位長度的扭矩為：CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

圖4-4.吃水不對稱引起的壓力差CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

單位長度的總扭矩為垂向力單位長度扭矩和水平力單位長度扭矩疊加，即單位長度扭矩=CompanyLogo作用在船體上的扭轉(zhuǎn)外力

船舶傾斜產(chǎn)生的扭矩(貨物引起的扭矩)

船舶傾斜由于裝載不對稱引起，船舶在航行過程中，由于風(fēng)浪作用船舶發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)，貨物移動(dòng)，導(dǎo)致裝載不對稱引起船舶出現(xiàn)傾角，船舶在有橫傾角的狀態(tài)保持平衡狀態(tài)：即全船重量=排水量，橫傾力矩=復(fù)原力矩。產(chǎn)生扭矩的原因：雖然總體上船舶滿足平衡狀態(tài)，但是單位長度上傾斜力矩與復(fù)原力矩不相等，其存在差額，該差額引起扭矩。CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩 船舶搖擺引起的扭矩

船舶在波浪上橫搖時(shí)，橫搖加速度引起慣性力，產(chǎn)生扭矩。CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

圖

橫搖運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力：離心力和切向力CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

扭轉(zhuǎn)軸：通過全船重心的縱軸。1、離心力對于扭轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)力矩=02、切向慣性力對于扭轉(zhuǎn)軸的傾斜力矩：橫搖加速度引起的單位長度的傾斜力矩CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

單位長度整個(gè)剖面質(zhì)量對于扭轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量慣性矩。3、船舶傾斜角時(shí)，浮力作用產(chǎn)生的復(fù)原力矩船舶傾斜角時(shí)，浮力作用產(chǎn)生復(fù)原力矩c和傾斜力矩k在單位長度上是不相等的，其差值（k-c）引起單位長度的扭矩。距離尾端x處剖面上的扭矩為：CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

:船舶傾斜后的復(fù)原力矩,:船舶單位長度的排水量;:單位長度上浮力作用線到重力作用線的距離。CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

圖.船舶傾斜后重力作用線到浮力作用線的距離eCompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

4、扭矩曲線的特點(diǎn)尾端扭矩=0首端扭矩為：船舶靜水中橫搖的運(yùn)動(dòng)方程為:CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

GM為初穩(wěn)性高，M為橫穩(wěn)心；G重心；I全船的極慣性矩。傾斜力矩復(fù)原力矩CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

全船轉(zhuǎn)動(dòng)平衡條件，得：即橫搖扭矩曲線端部為零。CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

5、橫搖扭矩曲線的計(jì)算和繪制（1）計(jì)算單位長度剖面的慣性矩

（3）給定橫搖角，計(jì)算浮力引起的復(fù)原力矩c：（2）積分得當(dāng)每個(gè)站段的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量得曲線2：曲線1曲線2曲線3CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

曲線4：（4）積分得當(dāng)每個(gè)站段的浮力引起的復(fù)原力矩：：在曲線的右端，船首部：（5）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量曲線2擴(kuò)大，得到慣性力矩曲線CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

曲線5=曲線2CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

（6）橫搖扭矩為曲線5與曲線4之差：曲線6CompanyLogo船舶搖擺引起的扭矩

結(jié)語：總橫搖慣性扭矩大約為斜浪波浪扭矩的30%，因此可在得到波浪扭矩后，引入系數(shù)1.3，放大波浪扭矩作為考慮橫搖慣性力的扭矩。CompanyLogo扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

(1)船體無橫傾;(2)航向角為45度;(3)取坦谷波,有效波長等于船長，波高等于-有效波長。（4）計(jì)算時(shí)，分別取波峰在船中和波谷在船中。CompanyLogo小結(jié)

小結(jié)：（1）引起的扭矩的因素：斜浪扭矩：斜浪航行，前體和后體浮力分布反對稱，引起扭矩；貨物扭矩：貨物移動(dòng)，引起船舶重心偏移，單位長度上，重量力矩和浮力力矩不完全相同，存在差額，該差額引起貨物扭矩；CompanyLogo扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算的