總縱強度即船體總縱強度,是船舶工程中的常用術語，指船體結構抵抗縱向彎曲不使整體結構遭受破壞貨不允許的變形的的能力，總縱強度對應的外力是總縱彎曲力，是作用在整個船體上的重力、浮力、波浪水動力和慣性力等，使船體產生總縱彎曲。
基本介紹
- 中文名：總縱強度
- 外文名：longitudinal strength
- 別稱：船體總縱強度
- 類型：船舶術語
- 學科：船舶工程
- 作用：衡量船體產生總縱彎曲的能力
簡介,受力狀態,影響因素,靜水彎矩,波浪彎矩,結構校核,
簡介
船體的重力沿船舶長度方向是不均勻的,同時船舶首尾形狀尖瘦,中部肥大,各部排開水的體積也不同,所產生的浮力也不同,這樣,船舶沿著船長方向的重力和浮力在船長方向分布不均勻,所以產生了總縱彎曲力。
船體產生總縱彎曲有兩種情況:一種是在船舶船體中段發生上拱，而首尾部下垂，稱為“中拱彎曲”; 另一種是船體中段下垂，首尾部上翹稱為“中垂彎曲”。前一狀態造成甲板縱向構件受拉，船底縱向構件受壓;後一狀態則相反。
在總縱彎曲時，船體中受壓的構件， 常因過度受壓而產生屈曲，大大降低船體 抵抗總縱彎曲的能力。分析船體中受壓構 件是否屈曲及其屈曲後能抵抗外力的剩餘 能力，是分析船體總縱強度的重要內容。當船舶在波浪中航行時,受到總縱彎曲力更大,當波峰處在船中時,會加強中拱彎曲;當波谷處在船中時,會加強中垂彎曲.如果波浪的波長等於船長,上述情況會更激烈。這對航行中的船舶是最危險的。研究船體總縱強度就要考慮到這種最危險情況的出現。
參與船體總縱強度的構件：外板、縱向連續骨材、連續的上甲板、縱艙壁、船底結構、舷側縱骨、中部較長的上層建築（尤其長橋樓）、中甲板室（船中0.5L區域內，長度大於船長15%及其本身高度6倍，一般甲板室儘量避免參與總縱彎曲）。
受力狀態
在總縱彎曲狀態下，船體結構內部所受力的方向和大小都是不同的。在同一橫剖面內，中拱時，甲板受到拉力，船底受到壓力。而舷側受到的應力則按直線規律變化。在拉力和壓力過渡處為結構中性面位置，應力為零。最大拉力和壓力分別發生在最上層連續甲板和船底板內。拉力和壓力的分布如圖1所示。
圖1
圖1無論處於中拱或中垂狀態，最大的彎曲都產生在船體中部。所以，船體中部結構受到的拉力或壓力遠比首尾部分大。
把船體看作是具有變化橫斷面的空心梁，其抵抗總縱彎曲的能力稱為船體的總縱強度。參加抵抗總縱彎曲的船體構件稱為縱向強力構件，如外板、內底板、甲板、縱艙壁以及縱桁、縱骨等縱向連續構件。總縱強度對保證船舶航行安全關係極大。總縱強度不足會造成結構的變形和損壞，嚴重時會使船體折斷。
影響因素
靜水彎矩
影響靜水彎矩的主要因素如下：
(1)船體型線上考慮，FPSO（浮式生產儲油卸油裝置）不航行或很少航行，因此，有些人認為船體型線不像運輸船那么重要而忽視型線設計，往往船艏和艉設計得很肥胖，形狀類似方盒子。艏、艉尖艙往往作為壓載艙用，當貨油艙滿載時，艏、艉尖艙為空艙，艏艉段的浮力大於常規運輸油輪。
(2)貨油艙位於船中，滿載時貨油重量約占全船重量的3/4～4/5，大部分重量作用在船中。
正是上述兩個因素決定了FPSO滿載時中垂彎矩遠大於常規運輸油輪。解決這個問題的有效途徑是增大船體中部的壓載艙和減小貨油艙；減小艏、艉尖艙的浮力，最佳化船體艏、艉部分的型線，降低中垂彎矩。
波浪彎矩
影響波浪彎矩的因素較多，主要有：
(1)船體主尺度、尺度比和船型係數有文獻稱，當方形係數CB從0.6增至0.8時，波浪彎矩約增大40%。常規運輸油輪的CB約為0.8，而FPSO的CB大於0.9。
JONSWAP譜
JONSWAP譜(2)重量沿船長的分布。
(3)波譜形式。由於波譜的不同，能量隨著頻率的分布就不同。例如JONSWAP譜，大部分能量集中在一狹窄的頻帶內，它的回響不同於其他波譜是不難理解的。
(4)波向。通常認為迎浪時垂向波浪彎矩最大。
總的來說，波浪彎矩主要取決於船體水線面形狀、橫剖面形狀、重量矩(即艏、艉段的分布重量對中剖面的一次矩)、慣性半徑以及波浪參數。
結構校核
船體結構的受載頗為複雜，某些構件同時產生幾種應力。例如，外板除了承受總縱彎曲應力外，作為船體板架一部分，在承受水壓作用後產生局部彎曲應力，以及作為骨材的有效帶板時，與骨材共同變形而產生局部彎曲應力。所以在校核構件強度時，應考慮構件本身在承受最不利的載荷組合情況，分析構件的應力合成，按某些規定的強度標準判別其是否符合要求。通常所說的“總縱強度校核”是對船體的總縱彎曲應力和船體剖面的剪應力的校核，以及由總縱彎曲應力引起的屈曲強度校核。
校核原理
船舶在總縱強度校核中，通常是將所校核剖面上實際承受的剪力和彎矩值與該剖面所允許承受的最大剪力和彎矩相比較，只要前者不大於後者，則認為該裝載狀態下的船舶滿足營運安全要求，這是校核船舶總縱強度的基本思路。
