船舶结构强度直接计算方法是评估船舶结构安全性的重要手段。该方法因能体现船舶营运中多种载荷组合对船体结构的作用,全面反映船体各类构件的应力水平,适用性得到了船舶工业界的肯定,并已纳入船舶结构安全规范体系。直接计算方法根据结构模型建模方法和模型简化程度的差异,分为板梁组合模型直接计算方法和交叉梁系直接计算方法。虽然越是详尽的结构建模,越能准确体现结构细部特征、构件连接关系、板厚分布等,但建立高度仿真的有限元模型即便对于具有丰富建模经验的设计人员来说也需要一个比较长的周期,同时也对设计人员提出了更高的要求。因此,综合人力、时间、资源成本,灵活选择结构分析模型和计算工具显得尤为重要。本文从两种直接计算方法出发,较为系统地研究了直接计算方法中的若干问题。交叉梁系计算方法在合成应力法中扮演着重要角色。本文以一艘27 000DWT成品油船简化箱梁模型为例,以板梁组合模型方法与合成应力法的应力成分对比分析为切入点,采用在常规网格上分级细化的策略,分析板梁组合模型直接计算方法应力的收敛性,并选择收敛解与合成应力法的计算结果进行对比,对两种方法应力成分的差别进行了量化分析;然后,对板梁组合模型方法中涉及的局部模型、舱段模型、全船模型的应用对象、主要目的和计算方法等关键问题进行了总结和归纳,对应用于板梁组合模型方法的网格划分技术、建模流程和建模方法进行了梳理,并以一艘甲板运输船为例,对全船直接计算中的关键技术进行了全面剖析,包括全船静载荷计算方法、静平衡调整方法(浮态调整)、波浪动压力计算方法、动平衡调整方法(惯性力计算方法)等。最后,根据船舶交叉梁系计算的特点,基于位移法有限元开发了适用于船舶交叉梁系的静力计算工具,从程序设计的角度,对其中涉及的关键问题进行了研究,包括计算单元刚度矩阵、梁单元载荷和自重载荷等效节点力转换、定义工况、定义边界条件、节点自由度释放、计算支座反力、计算单元内力及内力曲线参数等重要功能的程序化方法。