1、船体结构强度及校核

船体在营运过程中能抵抗外力，并在外力的作用下能够保持一定的结构强度保证船舶航行安全和稳定性的能力叫做船舶结构强度。船体强度校核是指，在给定的工况下，进行相关载荷的装载，观察并计算船体结构相应舱段的应力和变形，并输出相关的计算结果和图形，在各结构应力图中选取最大值，跟许用应力比较，从而得出结构，看是否满足要求。95198

全船处于静力平衡状态的时候，船舶在水中的重力和浮力大小相等、方向相反，并且作用在同一条铅垂线上。虽然总体处于平衡状态，但是重力与浮力在船长任意区域上都不会平衡，在不同区段上，重力会大于浮力，或者相反。而在这种情况下就会形成弯矩。因为弯矩的作用，部分区段在就会出现上升或下降。而在实际情况中，这样的情况是不会发生的，因为船体是一整体。此时在船体任意模剖面上，便会产生剪力[2]。根据规范，用有限元分析法校核船体强度的过程主要包含以下部分：

（1）确定船体的作用载荷，即确定外力。

（2）确定船体结构剖面中的应力与应变，即确定内力。

（3）确定和检验强度标准。目前，因为确定性的许用应力法具有精确、简易的优点，成为结构的安全性衡量普遍采用的方法。在模型建好之后，该方法将最后计算的应力与许用值[]相比较，来验证船体结构是够满足规范要求。

船体强度校核是严格按照相关船级社的规范要求，全面校核作用在新船及老旧船舶船体结构上的各种应力，如总纵弯曲应力、横向切应力和各种剪力等等。

众所周知，新造的船舶随其使用年限的逐渐增加，会产生损伤和腐蚀等，而其强度也会随之下降。此时为了判定是否存在潜在的不安全因素，以及船体强度是否依旧能够满足船舶正常航行时的安全性能，就需要对旧船体进行进一步强度校核。

在最初进行船舶强度校核的时候，人们采用的是比较原始的研究强度方法，而简单来说，由于当时技术还不够发达，人们的认识也有限，只能根据相关理论的研究，以及图纸资料等，进行简化研究对象，然后进行载荷和应力的计算，最后将结果与许用应力进行比较，看船舶结构是否满足要求。但是这种方法的局限性很大，主要体现在只能对船舶中受力较少的构件进行强度校核，而且经过大量的计算，只能得到近似值。后来人们发现，最准确的方法是进行实船试验，但相对而言，这是一项复杂的工程，实船试验面临的问题很多，其中有个难题就是在试验中，由于受到外界条件的影响，外力和弯矩等都是处于不断变化之中的，所以综合来说，虽然这种方法在强度校核方面精确度较高，但是实行难度非常高，很难把握实验时各种参数的变化[11]。后来由于计算机的迅速普及，在计算机中便可以利用有限元软件对船体强度进行校核，这种方法叫有限元分析法，而这种方法的优点就是在建模过程中可以设计多种工况，且工况情况非常接近实际情况，在进行一系列计算之后，可以得到比较准确的应力值。所以这种方法成为船舶校核强度计算分析的主流。有限元分析法可用于强度的直接计算，对于有限元分析法中的强度直接计算，当今世界各大船级社在设计和计算过程中，都制定了属于自己的一套标准，但是，因为实际情况各有不同，各船级社的强度直接计算在具体规定方面仍然存在着较大的差异。由于都采用有限元分析法，所以过程类似，其具体过程为：以尺度和材料非线性的影响为基础，通过对整船或部分结构进行建模和有限元分析，得到相应工况下变形的全过程，最后应用有限元软件输出计算结果，并与许用应力进行比较，校核船体结构强度。