结构完整性

一艘船最简单的结构描述是它船体梁的设计是为了支撑其上的众多重量(包括其自身重量)，抵抗由集中重量和局部浮力产生的局部力，并抵抗几个动态几乎肯定会发生的力量。与任何结构一样，所有点的应力必须保持在建筑材料允许的极限以下。同样，局部和整体的偏转必须保持在安全范围内。

在长期青睐的应用中梁理论在设计船体时，假定船体由一个横梁支撑准稳态波(即，不随船移动的波)，其长度等于船的长度，高度为这个长度的二十分之一。船被认为是由位于船头或船尾的波峰支撑的，或由位于船身中部的单个波峰支撑的。船体长度被分成20段，每段内的重量和浮力都被仔细地制成表格。每段内所有重量之和与所有浮力之和之间的差值被视为均匀施加在该段上的载荷。然后将20个载荷作为沿船体位置的函数绘制出来，得到的曲线为集成在整艘船的长度上给予所谓的剪切曲线。反过来，剪切曲线在长度上积分得到弯矩曲线-通常在中间长度附近有最大值的曲线。弯曲应力的值可以通过最大弯矩除以船体结构的梁截面模量得到，这是从详细的结构计划中计算出来的。为了防止分析中忽略的荷载，如动态波浪荷载，在计算中采用了足够的设计裕度。

大约自1990年以来，如上所述，波浪荷载的准静态处理已被认为是不准确的。首选的治疗方法是找到一个静水(即水平海面)弯矩，再加上波浪弯矩经验公式和仅仅是基于船的大小和比例。公式中的系数是根据海上测量和结构模型试验获得的数据计算的;结果，人们发现这个公式给出的预测似乎与现实令人满意地一致。该公式在管理商船设计的船级社的规则中公布。

然而，尽管单一公式可能适用于典型配置的船舶在典型服役中遇到的海况，但它不是足够的在任何情况下都适用于所有船只。出于这个原因，研究继续在海洋和漂浮结构之间的相互作用，目标是能够计算出由海洋和漂浮体之间的任何相互作用所产生的载荷。这项任务很困难，因为分析人员必须能够计算出波浪引起的船舶运动，船舶运动对波浪的影响，以及存在的浮力、阻尼力和惯性力。如果没有广泛的海上测量和模型测试，如果不使用大量的计算资源，这样的任务是不可能完成的。计算资源在20世纪70年代变得普遍可用，并鼓励了可能会持续到21世纪的努力。

波浪与船体之间的相互作用也可能发生在一个动态模式。移动波浪与移动船体之间的碰撞就是一个明显的例子。一般来说，这种撞击的后果很小，但在粗糙的地方可能会发生撞击天气，当船头脱离水面后才迅速重新入水时，可以激发船体的“鞭笞”。鞭打是具有基本双节点频率的船体振动。它能产生与准静态弯曲波应力大小相似的应力。它还会在再入撞击附近产生非常高的局部应力。

另一个wave-excited船体振动可以产生显著的应力被称为起拱。弹起的原因是共振在波浪的频率和船体的固有振动频率之间。通过减缓或改变航线可以避免撞击和随之而来的鞭打，但由于典型海况中发现的频率范围很广，弹簧更难避免。幸运的是，弹跳还没有被确定为任何已知结构故障的原因。

充分计算这种动力及其结果也需要大量的计算资源，因此直到1980年左右才进行了认真的尝试。已经取得了重大进展，但技术仍然没有降低到标准的设计实践。

传统的船体结构由一个龙骨，横架，横船连接框架两端的甲板梁——所有这些都支撑着相对较薄的甲板、侧面和底部。这种结构方案在中世纪的欧洲船只上很流行，一直延续到钢铁时代造船．然而，它有一个显著的缺点，在框架和甲板梁对抵抗纵向弯曲没有任何贡献。纵向运行的框架确实有助于这种阻力，因此允许更薄的外壳电镀。这种框架方案在节省重量很重要的应用中非常受欢迎。然而,纵向框架需要内部横向支撑舱壁而且网框——后者实际上是部分舱壁，可能只从外壳延伸3到7英尺。这一要求明显降低了纵向框架的重量优势，但不足以完全否定这种优势。网架也有干扰某些内部空间使用的缺点，因此，简单的横向框架系统继续在许多船舶上使用。