1. 同口结构分析模型

在已出土的蓬莱二号船外板上大量使用钩子同口连接。外板与外板的连接使用了穿心钉，间距100～535 mm不等，当穿心钉间距大时，两钉之间出现了锔钉槽，说明加有锔钉。

外板的纵向连接同口，一般设置在舱壁处。表5-14是对几艘出土的古代木船上，外板在每道舱壁处存在的所有纵向连接同口的数量统计，其中明显是由于船舶在使用过程中损坏而产生的修补痕迹不计入其中。

表5-14　古代木船连接同口数量统计　（单位：个）

古代制式船舶在连接布置上有以下规律：

（1）外板连接都布置在舱壁上。

（2）相邻外板的连接至少相隔2个舱壁的距离。

（3）连接一般对称分布。

出土古船经过复原后，对其连接部分进行测量。为方便计算，参照实际结构，将尺寸近似取整，如表5-15所示。

表5-15　蓬莱二号各舱壁处钩子同口尺寸　（单位：mm）

以7号舱壁处连接为例，钩子同口具体形状尺寸如图5-40所示。

图5-40　蓬莱二号7号舱壁处的钩子同口（单位：mm）

选择具有代表性的7号舱壁和桅座、货舱、尾楼这样特殊位置的舱壁，各选出一个同口作为建模依据，相似舱壁处的外板同口不再重复计算。表5-16为所需选用的蓬莱二号同口。

表5-16　蓬莱二号同口

蓬莱二号3号舱壁的钩子同口的有限元模型示意图，如图5-41所示。

图5-41　蓬莱二号3号舱壁的钩子同口的有限元模型示意图

2. 边界条件与加载

在模型中，对于外板的上下两列板，在结构上施加板的高度和厚度方向上的刚性固定约束。同时，在板的长度方向上存在极大的摩擦，将这个力均匀施加在模型的两个端面上，方向与可能运动方向相反。对所选定的8个具有相似结构尺寸的蓬莱二号同口结构进行施加的载荷，即由全船内应力和舷外水压力组成，如表5-17所示。表中，同口所受力的方向，“+”为压应力、“-”为拉应力。部分结构有舱内压载。

表5-17　各连接结构所受应力　（单位：MPa）

3. 计算结果与分析

8个舱壁节点的等效Von-Mises应力计算结果，如图5-42至图5-49所示。由于钉子在木板之中，单独将其显示。

图5-42　3号舱壁应力

图5-43　4号舱壁应力

图5-44　5号舱壁应力

图5-45　6号舱壁应力(www.daowen.com)

图5-46　7号舱壁应力

图5-47　9号舱壁应力

图5-48　10号舱壁应力

图5-49　11号舱壁应力

σx，σy，σz方向的应力计算结果，如表5-18所示。表中，Se为等效Von-Mises应力。

表5-18　钩子同口模型单元应力

由上述结果可知，整个结构所受应力最大处为钉子表面。因为古代铸造技术较为落后，所以古代船工为了保证船舶局部强度，常常在穿心钉之间加锔钉。对于木船来说，船体空船重量占排水量的很大比例，而且随着船舶排水量变大，这个比例也随之增长，两者成正比关系，而且随着船体变大，无法采伐到足够大的木材，连接结构也会更多，钉子的数目就变得更多，其重量不容忽视。

下面用同样被广泛使用且结构简单、装配更加方便的滑肩同口来说明这个问题。