序

21世紀伊始在國際船舶結構界陸續推出了幾項革命性的法規，造成船舶結構分析方法的提升及分析要項的擴增，如2004年底國際驗船協會聯合會（IACS）先後公告了散裝貨輪及油輪的共同結構規範（CSR），後於2007年又發佈了調和型共同結構規範（CSR-H）以統合各型船舶的結構安全標準，取代貨櫃船共同結構規範的制訂。旋於2011年聯合國的國際海事組織（IMO），又公告實施了目標導向的船舶建造標準（GBS, Goal-Based Standards），此即告示船舶建造法規新時代的開啟與到來。船舶結構強度的安全規範由以往的處方箋式的規定，改為目標導向的自我安全管理，並需加以驗證。

職是之故GBS要求如何保障一艘船能夠安全可靠地於其壽期至少使用25年，於是衍生出對於結構性能需加以確認的事項有三：船體結構究竟有多強？可用多久？在使用壽期中究竟有多安全可靠？配合近半世紀科技研發成果，引進了波浪統計學、系統可靠度分析理論、結構健康診斷技術，銲道試片試驗新要求，原鋼板之臨界裂縫尖端開裂位移測試等，再加上破壞力學的裂縫成長估算理論全應用上了。與之前的船級協會船舶構造與入級規範要求的船體初始強度不同，以往船級規範條列式地要求新船初始強度最小值，包括縱向強度、橫向強度、挫曲強度及構件局部強度等，僅回應了船體結構有多強。至於可用多久？以及有多安全可靠？則並未做出進一步的數值分析。

循此對船舶結構強度要求的發展脈絡，本書的作者群擬編寫系列船舶結構叢書，這本《船舶構造與強度》是第一部，另於兩年內陸績出版第二部《船體結構設計》及第三部《船舶結構學》。五位作者均於國內大學任教或有多年教學經驗，幾經討論確認本書內容，必需滿足專業基礎課程的教學需要，其分量適合造船工程相關科系大學部2～3學分的科目使用。本書力求突出以下三個方面特點：

一、全書內容需系統性符合學科發展之新趨勢，使讀者能儘快掌握船舶結構強度的規範要求與分析要點。

二、作為一本入門的專業基礎讀本，應用到的數理知識不超出微積分及基礎材料力學的知識程度。

三、為便於教學，本書各章還配有較為詳細的思考題和習題。

全書計分九章，第一、二章由方志中副教授編著，探討了船舶構造之特性與各式專用船舶特徵；說明船舶結構應予考慮之分類強度及構造安全法規。第三、八、九章由洪振發教授撰寫，分別探討船舶結構習用材料性質之規範要求；以及銲接結構之疲勞強度與局部強度分析。第四～七章分別介紹船體縱向靜態與動態強度、船體橫向強度之分析方法與要求，及船體縱向彎曲之極限強度並含梁、板局部結構之挫曲強度，由王偉輝教授編著，他同時對全書各章內容做了微幅的調整與增修減，對各章的習題則做了一些補充。全書習題之計算題部分備有教師參考用答案，係由戴名駿助理教授（第三、四、八、九章），邱進東教授（第六、七章）及王偉輝教授（第五章及全書各章補充習題）三位提供作答。

本書作者群中洪振發教授（臺大），王偉輝教授、方志中副教授及邱進東教授（海大）等四位，自從1985年起均先後擔任多屆的國際船舶及海洋結構大會（ISSC）之多個技術∕專家委員會的委員，具備對於國際船舶及海洋結構親臨研討撰駕各界技術委員會報告之經驗，較易掌握最近全球最新的研究成果和方法。戴名駿助理教授（成大）有船舶結構健康管理（SHM）及有限元素法的應用研究經驗，誠邀其擔任編撰委員，期此方面新知與研究經驗能在系列叢書之後續內容中，得以有機會著墨。時至今日，審視「船舶構造與強度」的教材現況，正處於青黃不接的狀態，慮及國內大學的開課狀況與教學需要，加以現代科技理論與法規之更迭，需要加以配合引用，編寫這樣一本教材還算適時。本書在內容或編排上肯定會有很多不足之處，希望廣大讀者批評指正。



主編 王偉輝

26 April 2024

序

21世紀伊始在國際船舶結構界陸續推出了幾項革命性的法規，造成船舶結構分析方法的提升及分析要項的擴增，如2004年底國際驗船協會聯合會（IACS）先後公告了散裝貨輪及油輪的共同結構規範（CSR），後於2007年又發佈了調和型共同結構規範（CSR-H）以統合各型船舶的結構安全標準，取代貨櫃船共同結構規範的制訂。旋於2011年聯合國的國際海事組織（IMO），又公告實施了目標導向的船舶建造標準（GBS, Goal-Based Standards），此即告示船舶建造法規新時代的開啟與到來。船舶結構強度的安全規範由以往的處方箋式的規定，改為目標導向的自我安...

第一章　船舶構造與結構特性通論
1.1 船舶構造的特性
1.2 船舶構架系統種類
1.3 船體結構各部構件
1.4 專用船舶結構特徵
習　題

第二章　船舶結構強度種類及構造安全法規
2.1 船舶作用負荷需求與場景
2.2 船舶結構之畸變與力反應
2.3 船舶結構強度種類
2.4 船舶構造失效模式實例
2.5 船舶結構安全管理與法規
習　題

第三章　船舶結構材料
3.1 材料機械性質測試
3.2 船舶結構用鋼材性質的規範要求
3.3 船用鋁合金材料規範
3.4 複合材料機械性質
3.5 例題
習　題

第四章　船體縱向強度需求分析
4.1 最初的有據猜測
4.2 縱向強度的評估指標
4.3 船體平衡與龐琴曲線
4.4 擺線波波型與平衡波位置
4.5 準靜態縱向強度計算
4.6 例題
習　題

第五章　船體縱向強度評估與動態效應影響
5.1 船梁受垂向負荷之彎應力分析
5.2 船梁剪應力分析及剪流理論
5.3 剪應力對彎應力的影響
5.4 多巢形剖面中的剪應力
5.5 船體縱向強度的動態效應
5.6 起伏運動之影響
5.7 船體縱搖運動之影響
5.8 船體起伏與縱搖結合之效應
習　題

第六章　船體橫向強度分析與要求
6.1 船體橫向結構構件
6.2 橫向構件的設計負荷
6.3 橫向構件中的彎矩分析模型
6.4 應變能法
6.5 力矩分配法
習　題

第七章　船體極限強度
7.1 梁構件塑性極限強度
7.2 柱構件挫曲極限強度
7.3 佩里—羅伯森柱的設計準則
7.4 板構件的極限強度
7.5 船梁極限強度
習　題

第八章　船體疲勞強度分析
8.1 船體結構疲勞破壞的情況
8.2 結精材料疲勞的應力變化
8.3 材料與結構試件的S-N曲線
8.4 影響結構試件疲勞強度的因素
8.5 材料與結接試件疲勞破裂機理
8.6 銲接結構疲勞強度計算
8.7 帕爾姆格倫—邁納疲勞累積損傷法則
8.8 船體負荷的統計分析
8.9 船體結構疲勞壽命推估
8.10結構裂縫擴展
習　題

第九章　銲接結構的殘留應力與局部強度
9.1 銲接方法
9.2 銲接接頭型態
9.3 銲道剖面名詞
9.4 銲接製程與銲接順序
9.5 對接銲道強度與二重加強板
9.6 填角銲接頭強度
9.7 搭接銲接頭強度
9.8 銲接結構之殘留應力
9.9 銲接對船體局部結構之影響
9.10銲接對局部結構不利影響之防制
習　題

習題（計算題部分）參考答案

第一章　船舶構造與結構特性通論
1.1 船舶構造的特性
1.2 船舶構架系統種類
1.3 船體結構各部構件
1.4 專用船舶結構特徵
習　題

第二章　船舶結構強度種類及構造安全法規
2.1 船舶作用負荷需求與場景
2.2 船舶結構之畸變與力反應
2.3 船舶結構強度種類
2.4 船舶構造失效模式實例
2.5 船舶結構安全管理與法規
習　題

第三章　船舶結構材料
3.1 材料機械性質測試
3.2 船舶結構用鋼材性質的規範要求
3.3 船用鋁合金材料規範
3.4 複合材料機械性質
3.5 例題
習　題

第四章　船體縱向強度需求分析
4.1 最初的有據...