船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)習(xí)題

1、復(fù)習(xí)題第一章 （ 重點(diǎn)復(fù)習(xí) 局部載荷分配、靜水剪力彎矩的計(jì)算繪制）1、局部載荷是如何分配的？（ 2理論站法、 3 理論站法以及首尾理論站外的局部重力分布計(jì)算）P1 P2 P121(P1 P2) L P a由此可得：aP1 P(0.5 L)P2 P(0.5 a )分布在兩個(gè)理論站距內(nèi)的重力2、浮力曲線是如何繪制的？浮力曲線通常按邦戎曲線求得， 下圖表示某計(jì)算狀態(tài)下水線為 W-L 時(shí)，通常 根據(jù)邦戎曲線來繪制浮力曲線。 為此，首先應(yīng)進(jìn)行靜水平衡浮態(tài)計(jì)算， 以確定船 舶在靜水中的艏、艉吃水。幫戎曲線確定浮力曲線3、M、N 曲線有何特點(diǎn)？（1）M 曲線：由于船體兩端是完全自由的，因此艏、艉端點(diǎn)處的彎矩

2、應(yīng)為零，亦 即彎矩曲線在端點(diǎn)處是封閉的。此外，由于兩端的剪力為零，即彎矩曲線在兩 端的斜率為零，所以彎矩曲線在兩端與縱坐標(biāo)軸相切。（2）N 曲線：由于船體兩端是完全自由的，因此艏、艉端點(diǎn)處的剪力應(yīng)為零，亦 即剪力曲線在端點(diǎn)處是封閉的。在大多數(shù)情況下，載荷在船舯前和舯后大致上 是差不多的，所以剪力曲線大致是反對稱的，零點(diǎn)在靠近船舯的某處，而在離 艏、艉端約船長的 1/4 處具有最大正值或負(fù)值。5、計(jì)算波的參數(shù)是如何確定的？ 計(jì)算波為坦谷波，計(jì)算波長等于船長，波峰在船舯和波谷在船舯。 采用的軍標(biāo) GJB64.1A 中波高 h 按下列公式確定：當(dāng) 120m時(shí)，h（ m）20當(dāng) 60m 120m 時(shí)，

3、h2 （ m）30當(dāng) 60m時(shí)，h1（m）206、船由靜水到波浪中，其狀態(tài)是如何調(diào)整的？ 船舶由靜水進(jìn)入波浪，其浮態(tài)會發(fā)生變化。若以靜水線作為坦谷波的軸線， 當(dāng)船舯位于波谷時(shí)，由于坦谷波在波軸線以上的剖面積比在軸線以下的剖面積 小，同時(shí)船體中部又較兩端豐滿，所以船在此位置時(shí)的浮力要比在靜水中小， 因而不能處于平衡， 船舶將下沉 值；而當(dāng)船舯在波峰時(shí)， 一般船舶要上浮一些。 另外，由于船體艏、艉線型不對稱，船舶還將發(fā)生縱傾變化。7、麥卡爾假設(shè)的含義。麥卡爾方法是利用邦戎曲線來調(diào)整船舶在波浪上的平衡位置。 因此，在計(jì)算 時(shí)，要求船舶在水線附近為 直壁式 ，同時(shí)船舶無橫傾發(fā)生。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，麥 卡爾

4、法適用于大型運(yùn)輸船舶。第二章（重點(diǎn)復(fù)習(xí)計(jì)算剖面的慣性矩、最小剖面模數(shù)是如何的計(jì)算、折減系數(shù)、極限彎矩的計(jì)算）1、危險(xiǎn)剖面的確定。危險(xiǎn)剖面：可能出現(xiàn)最大彎曲應(yīng)力的剖面， 由總縱彎曲力矩曲線可知， 最大彎矩一般在 船中 0.4倍船長范圍的， 所以計(jì)算剖面一般應(yīng)是此范圍內(nèi)的最弱剖面 既有最大的船口或其它開口的剖面，如機(jī)艙、貨艙開口剖面。除此之外，一般還要對船 體骨架改變處剖面，上層建筑端壁處剖面，主體材料分布變化處剖面，以及由 于重量分布特殊可能出現(xiàn)相當(dāng)大的彎矩值的某些剖面。2、縱向強(qiáng)力構(gòu)件？非縱向強(qiáng)力構(gòu)件？ 縱向連續(xù)并能有效的傳遞總縱彎曲應(yīng)力的構(gòu)件。船中 0.4 0.5 倍船長區(qū)域內(nèi)連續(xù)的縱向構(gòu)件

5、，上甲板板、外板、內(nèi)底板、縱桁、中內(nèi)龍骨等都是縱向強(qiáng) 力構(gòu)件。3、在進(jìn)行總縱強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，不同材料是如何等效的？（1）若設(shè)被換算的構(gòu)件的剖面面積為 ai其應(yīng)力為 i ，彈性模量為 Ei ；與其等效 的基本材料的剖面面積為 a ，應(yīng)力為 ，彈性模量為 E ，則根據(jù)變形相等且承受 同樣的力 P ，可得：iEi E故有：Eia aiiEai E hii0（2）即在計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為船體梁僅由一種基本材料構(gòu)成，而把與基本材料彈性 模量 E 不同的構(gòu)件剖面面積乘以兩材料的彈性模量之比 Ei/E ，同時(shí)又不改變該 構(gòu)件的形心位置。因此，對薄壁構(gòu)件，相當(dāng)于僅對板厚作上述變換，如果是垂直 板，其自身慣性矩 i0 應(yīng)

6、為：12式中 hi為垂直板的高度。4、剖面模數(shù)？最小剖面模數(shù)？ 最上層連續(xù)甲板和船底是船體剖面中離中和軸最遠(yuǎn)的構(gòu)件， 構(gòu)成了船體梁的 上下翼板。構(gòu)成船體梁上翼板的最上層連續(xù)甲板通常稱為強(qiáng)力甲板。 中和軸至強(qiáng)力甲板和船底的垂直距離分別為 Zd 和 Zb ，則強(qiáng)力甲板和船底處的剖面模數(shù)分 別為：Wd，WbZd在一般船舶中，中和軸離船底較近，即 Zd> Zb，因此Wd Wb 。所以，有時(shí)也稱強(qiáng)力甲板處剖面模數(shù)為船體剖面的最小剖面模數(shù)。5、計(jì)算剖面的慣性矩是如何計(jì)算的？由于船體結(jié)構(gòu)對稱于縱中剖面，一般只需對半個(gè)剖面進(jìn)行剖面要素的計(jì)算。 具體步驟如下：首先，畫出船體計(jì)算剖面的半剖面圖，如下圖所示。

7、然后，對縱向強(qiáng)力構(gòu)件 進(jìn)行編 號，并注意把所有至中和軸距離相同的構(gòu)件列為一組進(jìn)行編號 ；選取圖 2-1 船體橫剖面圖參考軸 O O ，該軸可選在離基線 0.45 倍 0.50 倍型深處。最后，列表進(jìn)行計(jì) 算，并分別求出各組構(gòu)件剖面積 Ai ，其形心位置至參考軸的距離 Z i (按所選定 的符號法則，在參考軸以上的構(gòu)件 Zi 取為正的)，靜力矩 AiZi ，慣性矩 AiZi2。 對于高度較大的垂向構(gòu)件， 如舷側(cè)板等，還要計(jì)算其自身慣性矩 i0 Aihi2 /12( hi 為該構(gòu)件的垂直高度，這種表達(dá)式也適用于傾斜板的剖面) 。則得：Ai AAi Zi B(Ai Zi2 i0) C 剖面水平中和軸

8、至參考軸的距離為：BA(m)由移軸定理，剖面對水平中和軸的慣性矩為：I 2(C 2A) 2(C B ) (cm2 ·m2)A任意構(gòu)件至中和軸的距離為：Zi ZiZim）6、甲板板、船底外板折減系數(shù)的計(jì)算？ 對于只參加抵抗總縱彎曲的構(gòu)件 （如上甲板 ），則：cr式中 i -與所計(jì)算的板在同一水平線上的剛性構(gòu)件中的總縱彎曲壓應(yīng)力的絕對 值。折減系數(shù)應(yīng)在 o 1的范圍內(nèi)，若 大于 1，則應(yīng)取 1。 對于同時(shí)參加抵抗總縱彎曲及板架彎曲的構(gòu)件 （如船底板、內(nèi)底板 ），則：cr 2式中 2 -相應(yīng)構(gòu)件的板架彎曲應(yīng)力，并應(yīng)考慮其正負(fù)符號 （拉伸為正，壓縮為負(fù) ）11、極限彎矩的概念。 在船體強(qiáng)度計(jì)

9、算時(shí)， 所謂極限彎矩是指船體剖面內(nèi)離開中和軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的應(yīng)力 達(dá)到結(jié)構(gòu)材料的屈服極限時(shí)，船體剖面中所對應(yīng)的總縱彎矩。第三章 （重點(diǎn)復(fù)習(xí)分配系數(shù)的相關(guān)計(jì)算）1. 簡述影響計(jì)算模型的主要因素？（1）結(jié)構(gòu)的重要性：對重要結(jié)構(gòu)應(yīng)采用比較精確的計(jì)算模型；（2）設(shè)計(jì)階段：在初步設(shè)計(jì)階段可用較粗糙的模型，在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段則需要較 精確的計(jì)算模型；（3）計(jì)算問題的性質(zhì)：對于結(jié)構(gòu)靜力分析，一般可用較復(fù)雜的計(jì)算模型，對于 結(jié)構(gòu)動力和穩(wěn)定性分析，由于問題比較復(fù)雜，可用較簡單的計(jì)算模型。2、縱骨、船底板、甲板板架、船底板架、剛架（甲板橫梁、舷側(cè)肋骨、船底肋板）的計(jì)算 模型是如何構(gòu)建的？（1）船底縱骨在船底均布水壓作用下產(chǎn)生

10、彎曲變形。由于實(shí)肋板剛性遠(yuǎn)大 于縱骨，可視為縱骨的剛性支座。（2）船底板船底縱桁3)甲板板架、船底板架4)2、構(gòu)造計(jì)算模型時(shí)，邊界約束的選擇原則是什么？簡化成何種支座， 視相鄰構(gòu)件與計(jì)算構(gòu)件間的相對剛度及受力后的變形特點(diǎn) 而定。3、帶板的寬度如何確定？ 國軍標(biāo)規(guī)定，骨架彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，取帶板寬度 be min b, l ，其中 b 為骨6架間距， l 為骨架跨距。5、板架簡化為單跨梁的條件。對于艙長很短的船底板架（例如，艙長與板架計(jì)算寬度之比小于 0.8 時(shí)）， 為確定這種板架中桁材的彎曲應(yīng)力，可將中桁材當(dāng)作單跨梁處理。 6.局部強(qiáng)度校核的一般步驟：首先要將船體空間立體結(jié)構(gòu)簡化為板、梁、板架和

11、框架來進(jìn)行計(jì)算， 確定局部結(jié)構(gòu)受到最大載荷 （設(shè)計(jì)載荷 ） 建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算局部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形。確定局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核衡準(zhǔn)。第五章 （ 重點(diǎn)復(fù)習(xí)應(yīng)力集中系數(shù)的計(jì)算 ）1.船級社主要職責(zé)？規(guī)范監(jiān)督船的建造，并允許船舶正式 “入級 ”，給它們所登記的船辦各種國 際協(xié)定所要求的證書；此外，還對使用中的船舶作定期檢查， 以確定這些船是否仍保持在 “級” 內(nèi)。 2.建造規(guī)范為航運(yùn)、造船相關(guān)的制造業(yè)和保險(xiǎn)業(yè)等行業(yè)的作用？1）經(jīng)過 “入級”登記的船，符合公認(rèn)的健全的建造標(biāo)準(zhǔn)，就等于告訴運(yùn)貨人他并沒有冒險(xiǎn)脫離實(shí)際的風(fēng)險(xiǎn)；2）船的入級有助于保險(xiǎn)公司判斷隱含著的危險(xiǎn)性質(zhì)。3.結(jié)構(gòu)布置的一般原則？結(jié)構(gòu)合理布置，

12、將直接影響船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、重量及工藝性等。 一般原則：1）結(jié)構(gòu)的整體性原則 2）受力的均勻性和有效傳遞原則3）結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和減少應(yīng)力集中原則 4）局部加強(qiáng)原則4. 船體構(gòu)件的材料級別的鋼級？由于溫度的降低 （甚至在常溫上 ） ，低碳鋼的斷裂方式也可由 “正常的 ”韌性 轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈?。大量研究確定： 鋼材可根據(jù)斷裂的起始、 擴(kuò)展和止裂的性質(zhì)來表征。 我國海船規(guī)范將一般船體結(jié)構(gòu)劃分為 A、B、D、E 等四個(gè)鋼級。為了防止斷裂，全船不同部位的船體構(gòu)件按其所承受的應(yīng)力情況分為 3 個(gè)類別，即次要類、主要類和特殊類。5. 防止疲勞斷裂的方法？當(dāng)應(yīng)力存在于非常局部的范圍時(shí) , 控制交變應(yīng)力的大小，使其低于疲

13、勞極限， 便可完全防止任何疲勞損傷累積。對于范圍較大的應(yīng)力，應(yīng)使船舶在整個(gè)生命期內(nèi)能經(jīng)受 累積的疲勞損傷，但不出現(xiàn)明顯的斷裂危險(xiǎn)。6、甲板開口的應(yīng)力集中系數(shù)是如何計(jì)算的？采取哪些措施來降低甲板角隅的應(yīng)力集中？（1）關(guān)于孔邊的應(yīng)力集中，可用具有小橢圓開孔的無限寬板受位抻的情況 來說明。應(yīng)用彈性理論可求得 A、B 兩點(diǎn)的應(yīng)力分別為：開口的應(yīng)力集中式中： 為無限遠(yuǎn)處的拉伸應(yīng)力；b2 / a為橢圓孔在 A點(diǎn)的曲率半徑； 2a與2b分別為垂直及平行于拉伸方向的橢圓主軸，負(fù)號代表壓應(yīng)力。（2）采用圓弧形艙口角隅；采用拋物線或橢圓形艙口角隅；艙口邊緣的甲 板縱桁對降低角隅處的應(yīng)力集中有一定的作用； 減小開口間的甲板厚度； 采用一 種新型的“彈性角隅” 。7、肘板的應(yīng)力集中系數(shù)如何計(jì)算？并敘述降低應(yīng)力集中的方法。應(yīng)力集中系數(shù) k 可按下式近似確定：max1 0.112 d r式中 o 為強(qiáng)骨材在圓弧半徑 r 終止處的彎曲應(yīng)力。由上式可知，當(dāng) r/d>2 時(shí)，肘板的應(yīng)力集中程度已較小。因此，肘板尺寸的大小能保證 r/d>2 便已足夠。肘板的形狀以圓弧形為最好。增大圓弧半徑可以降低應(yīng)力集中系數(shù)，但當(dāng)