船舶结构强度与疲劳强度的计算技术研究

随着人们社会的进步，对海洋的探索近乎无止境，所以各类船舶公司的规模不断扩大，相对应的传播修理公司也随之增加，所面临的船舶修理任务也越来越多。在这种情况下，由于出现的各类问题中，如果采取不当的修理方式，反而会进一步降低船舶抵抗风险的能力，甚至适得其反。因此，研究船舶结构的结构强度和疲劳强度，并进行计算分析，然后和船舶的修理工程相结合，从而提高船舶的修理质量，保证船舶结构的安全性。

1 船舶结构强度

船舶的结构力学从本质上来说，就是船体在水中航行的受力甚至变形的情况，而这些在船体的设计过程中，就会对船舶的强度进行计算，通过在对船体结构已经确定的情况下，给定外界传输的荷载，然后进行计算船体的结构强度。为了能够便于计算，需要将船舶的结构简化，并且控制船舶外界所受到的荷载力，从而利用船舶的理论知识来计算船体在水流行进中应力、变形的强度计算。

2 船舶的结构强度分析与计算

船舶的结构强度计算和设计建造时的强度计算是一致的，而在船舶的修理中，这些结构仍然是不变的，哪怕是立法和能量法，位移法和矩阵法，都是不曾改变的。所以在这和过程中可以采取一种结构来进行计算。

2.1 力学求解

这是船舶结构中比较基础，也是比较常用的方法之一，原理就是将不能够将控制的因素去除，形成稳定性的静定结构，如此一来，就能够得到想要的方程式，由于去掉不确定因素后，多出现的变形方程式和元老结构的方程式基本相同。以n为未知力，则会出现“力法正则方程式”。

2.2 以位移法求解

以位移法求船舶的结构强度，是比较全面的，主要是利用节点转角的设定，延后利用节点的一个断面弯矩的一个平衡条件，一次来进行求解工作。它的基本原理可以理解成从结构的节点找到可转动的节点数，然后对转角的节点数进行约束的作用；然后再对这些节点数进行迫动，使之转角，然后根据具体的方程式列出杆端弯矩，最后再建立各个节点的方程式，从而得出正确的答案。

2.3 总纵强度的计算

一般来说，对于船舶的总强度计算是有标准的，第一就是在试验中，将船舶放置在已经准备的模拟环境的波浪中，暂定船舶是在波浪中行进，且行进的方向与水流的方向一致，如此，传播和水流就处于相对静止；第二同样是船舶放置在已经模拟好的环境中，标准的波形以二维坦谷波，这样，船长即波长，只需要按照相关的计算即可以进行。第三是在取极限值进行计算，即波峰与波谷两种极限状态进行计算。

如此一来波浪弯矩和波浪切力都可以得到计算。

船体横剖面中拱波浪弯矩Mw(+)和中垂波浪弯矩Mw（-）的公式计算：

在这个方程式中，M即是弯矩的分布系数，L就是船的长度，B就是船的宽度，Cb是方形的一个系数，但是它的取值一定要在0.60之内，C就是系数。

那么整体的计算就是：

船体各个剖面中拱波浪切力Fw(+)和中拱垂波切力Fw（-）之间的计算方式：

总的来说，总纵强度的计算是基于船体机构多个部件的受力计算，由于船体是多部件组成，因此，在计算中对船体结构在实际运行中的受力和传力进行合理化的分析，进而确定船体的结构强度。以横骨架式为例，如果假定传递只有水的力量，那么承受水的力量必然是船体下面的底板，然后底板在依次横固，再传入船体的各个结构。若已、以纵骨架式为例，仍然假定船体只收的水的力量，那么水的力量仍然是传递给外底板，外底板在依次传递给纵骨，然后是板架。所以，总纵强度的计算，通常要考虑各构件之间力的传递，在力的传递中船体发横变形或者是弯曲，这是产生的弯曲应力方能进行计算。

3 船舶疲劳强度

船舶的疲劳强度主要是指船舶在实际的运行当中，船舶的结构因为受到力的影响，导致在船体在周期内受到破坏。而且船体不管是有无装载运行，或者是大风大浪的影响，都会受到额外的伤害，这种伤害常年雷击，就会造成船舶疲劳强度的严重影响，进而影响船体的质量。事实上，船体的疲劳程度和船体的材料、承受力度、使用寿命等方面有着密切的联系。因此，在船舶疲劳强度的计算中，迄今为止还没有一个明确的算法，但是可以对船舶疲劳强度进行一定的估算，从而大致计算出船舶的疲劳强度，以延长船体的结构的寿命。

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