船體結(jié)構(gòu)強度復(fù)習(xí)-供參考

1、 緒論1.船體結(jié)構(gòu)安全性是什么？所謂結(jié)構(gòu)的安全性是指結(jié)構(gòu)能承受在正常施工和正常使用時可能出現(xiàn)的各種載荷和載荷效應(yīng)，并在偶然事件發(fā)生時及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定性。2.船體強度計算應(yīng)包括下述內(nèi)容：（1）確定作用在船體和各個結(jié)構(gòu)上的載荷的大小及性質(zhì)，即所謂外力問題。 （2）確定結(jié)構(gòu)剖面中的應(yīng)力與變形，即結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析（亦稱載荷效應(yīng)分析）；或者求使結(jié)構(gòu)失去它應(yīng)起的各個作用中的任何一種作用時的載荷，即結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分析（亦稱求載荷效應(yīng)的極限值），即所謂內(nèi)力問題。（3）確定合適的強度標(biāo)準(zhǔn)，并檢驗強度條件。3.從整體上研究其（船體梁）變形規(guī)律和抵抗破壞的能力，通常稱為總強度。4.從局部上研究其（船體

2、梁）變形規(guī)律和抵抗破壞的能力，通常稱為局部強度。5.作用在船體結(jié)構(gòu)上的載荷，按其對結(jié)構(gòu)的影響可分為： 總體性載荷：是指引起整個船體的變形或破壞的載荷和載荷效應(yīng)。例如：總縱彎曲的力矩，剪力，應(yīng)力及縱向扭矩等。局部性載荷：是指引起局部結(jié)構(gòu)，構(gòu)件的變形或破壞的載荷。例如：水密試驗時的水壓力，機器的不平衡所造成的慣性力，局部震動，海損時的水壓力等。6.作用在船體結(jié)構(gòu)上的載荷，按載荷隨時間變化的性質(zhì)，可分為： 不變載荷：是指在作用時間內(nèi)不改變其大小的載荷。（在不變載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析稱為靜水分析） 例如：靜水載荷（包括靜水壓力，貨物壓力，靜水彎矩等），水密試驗時的水壓力等。靜變載荷：是指載荷在作用時

3、間內(nèi)有變化，但其變化的最小周期超過該受力結(jié)構(gòu)構(gòu)件的固有周期若干倍，故又稱準(zhǔn)靜態(tài)載荷。例如：作用于船體的波浪載荷（包括動水壓力，波浪誘導(dǎo)彎矩等），液體貨物的晃動壓力，航行中的甲板上浪，下水載荷等，其中最重要的是波浪載荷。動變載荷：是指在作用時間內(nèi)的變化周期與所研究的結(jié)構(gòu)構(gòu)件響應(yīng)固有振動周期同階：例如：局部結(jié)構(gòu)的強迫（機械）震動，由螺旋槳引起的脈動壓力，船體梁的波激震動等。沖擊載荷：是指在非常短的時間內(nèi)突然作用的載荷。例如：砰擊。7.結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本任務(wù)是：選擇合適的結(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)型式，決定全部構(gòu)件的尺寸和連接方式，在保證具有足夠的強度和安全性等要求下，使結(jié)構(gòu)具有最佳的技術(shù)經(jīng)濟性能。（結(jié)構(gòu)設(shè)計通常在

4、船舶總體設(shè)計完成后進行）8.船體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程分為三個階段： （1）初步設(shè)計，根據(jù)批準(zhǔn)的技術(shù)任務(wù)書對整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則（例如，船體材料及結(jié)構(gòu)型式的選擇，重大技術(shù)措施的采取等）作出分析比較，對主要構(gòu)件的布置與尺寸作出理論的估計，并繪制橫剖面圖，給出鋼料預(yù)估單。 （2）詳細設(shè)計，根據(jù)確認的初步設(shè)計及審批初步設(shè)計時所作的各項決定進行。在這一階段中，全面解決結(jié)構(gòu)設(shè)計中的技術(shù)問題，最終決定構(gòu)件的布置，尺寸及連接方式，提交送驗船部門審查所需要的設(shè)計圖紙及技術(shù)文件。 （3）生產(chǎn)設(shè)計，主要繪制各部結(jié)構(gòu)，構(gòu)件連接的施工詳圖。9.為得到一個優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常應(yīng)考慮下述諸方面：安全性營運適合性船舶的整體配合性耐久性

5、工藝性經(jīng)濟性10.結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理和方法： 長期以來，民船的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要以各船級社頒布的有關(guān)規(guī)范為依據(jù)?，F(xiàn)有的規(guī)范仍以船舶建造經(jīng)驗為基礎(chǔ)，是基于許多應(yīng)力的傳統(tǒng)設(shè)計方法。 第一章1.什么叫船體梁？ 在船體總縱強度計算中，通常將船體理想化為一變斷面的空心薄壁梁，簡稱船體梁。2.什么叫總縱彎曲、總縱強度？ 船體梁在外力作用下沿其縱向鉛垂面內(nèi)所發(fā)生的彎曲，稱為總縱彎曲。 船體梁抵抗總縱彎曲的能力，稱為總縱強度。 重力與浮力是引起船體梁總縱彎曲的主要外力。船舶在某一計算狀態(tài)下，描述全船重量沿船長分布狀況的曲線，稱為重量曲線。（其縱坐標(biāo)表示船體梁單位長度上的重量分布值）重量的分類 （1）按變動情況來分

6、不變重量，即空船重量。（船體結(jié)構(gòu)、舾裝設(shè)備、機電設(shè)備等固定重量） 變動重量，即裝載重量。（貨物、燃油、淡水、糧食、旅客、壓載等可變重量） （2）按分布情況來分 總體性重量，即沿船體梁全長分布的重量。（主體結(jié)構(gòu)、油漆、索具，對于內(nèi)河大型客輪還包括縱通的上層建筑及旅客等各項重量） 局部性重量，即沿船長某一區(qū)段分布的重量。（貨物、燃油、淡水、糧食、機電設(shè)備、舾裝設(shè)備等）重量的分布原則 對各項重量按近似的和理想化的分布規(guī)律處理時，必須遵循靜力等效原則，即（1）保持重量的大小不變，這就是說要使近似分布曲線所圍的面積等于該項實際重量； （2）保持重量重心的縱向坐標(biāo)不變，即要使近似分布曲線所圍的面積形心縱坐

7、標(biāo)與該項重量的重心坐標(biāo)相等； （3）近似分布曲線的范圍與該項重量的實際分布范圍相同或大體相同。 最終，應(yīng)使重量曲線所圍的面積等于全船的重量，該面積的形心縱向坐標(biāo)與船舶重心的縱向坐標(biāo)相同。計算狀態(tài)的選取 計算狀態(tài)：指在總縱強度計算中為確定最大彎矩所選取的船舶典型裝載狀態(tài)。 選取滿載：出港、到港；壓載：出港、到港；以及裝載手冊中所規(guī)定的各種工況。7.什么叫坦谷波？ 曲線形狀特點波峰陡峭，波谷平坦，波浪軸線上下的剖面積不相等，稱為坦谷波。 波浪要素包括：波形、波長、波高。 當(dāng)波峰或波谷在船中時，浮力相對于靜水線的改變最明顯；在波長稍大于船長時才得到最大的波浪彎矩，但此時的彎矩與波長等于船長時的彎矩相

8、差不大。（計算時取波長等于船長） 第二章慣性矩：通常被用作描述截面抵抗彎曲的性質(zhì)。剖面模數(shù)：W=I/Z,表征船體結(jié)構(gòu)抵抗彎曲變形能力。3.縱向強力構(gòu)件：縱向連續(xù)并能夠有效地傳遞總縱彎曲應(yīng)力的構(gòu)件習(xí)慣上被稱為縱向強力構(gòu)件。4.計算剖面的選擇最大彎矩一般在船中0.4倍船長范圍內(nèi)，所以計算剖面一般應(yīng)是此范圍內(nèi)的最弱剖面-含有最大的艙口或其它開口的剖面，如機艙、貨艙開口剖面。此外，一般還要對下述強度最弱剖面進行計算：船體骨架式改變處剖面、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。4.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和構(gòu)件的多重作用是船體總縱強度計算必須考慮的兩個主要問題

9、。5.剖面折減的概念：一般采用折減系數(shù)把船體剖面中的一部分失穩(wěn)的板構(gòu)件剖面積化為假象的不失穩(wěn)的剛性構(gòu)件剖面積。6.按照縱向構(gòu)件在傳遞載荷過程中所產(chǎn)生的應(yīng)力種類和數(shù)目，把縱向強力構(gòu)件分為四類：（簡答題） （1）只承受總縱彎曲的縱向強力構(gòu)件，稱為第一類構(gòu)件，如不計甲板橫荷重的上甲板； （2）同時承受總縱彎曲和板架彎曲的縱向強力構(gòu)件，稱為第二類構(gòu)件，如船底縱桁，內(nèi)底板； （3）同時承受總縱彎曲，板架彎曲及縱骨彎曲的縱向強力構(gòu)件，或者同時承受總縱彎曲，板架彎曲及板的彎曲（橫骨架式）的縱向強力構(gòu)件，稱為第三類構(gòu)件，如縱骨架式中的船底縱骨或橫骨架式中的船底板； （4）同時承受總縱彎曲，板架彎曲。縱骨彎曲及

10、板的彎曲的縱向強力構(gòu)件，稱為第四類構(gòu)件，如縱骨架式中的船底板。7.許用應(yīng)力：是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計預(yù)計的各種工況下，船體結(jié)構(gòu)構(gòu)件所容許承受的最大應(yīng)力值。8.安全系數(shù)：是考慮強度計算中的許多不確定性，為保證設(shè)計結(jié)構(gòu)必要的安全度而引入的強度儲備。9.船體極限彎矩：是指在船體剖面內(nèi)離中和軸最遠點的剛性構(gòu)件中引起的應(yīng)力達到結(jié)構(gòu)材料屈服極限（在受拉伸時）或構(gòu)件的臨界應(yīng)力（在受壓縮時）的總縱彎曲力矩。10.什么叫強度儲備系數(shù)？ 代表了船體結(jié)構(gòu)的實際強度儲備。（表明船體結(jié)構(gòu)所具有的承受過載的能力的大?。?第三章局部強度計算步驟首先，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力與變形特點，把實際復(fù)雜的結(jié)構(gòu)抽象為可以用力學(xué)方法計算的簡化模型（稱為

11、力學(xué)模型或計算模型）；然后，對這個力學(xué)模型進行內(nèi)力和應(yīng)力分析并進行強度校核。2.什么叫帶板？ 當(dāng)骨架受力發(fā)生變形時，與它連接的板也一起參加骨架抵抗變形。因此，為估算骨架的承載能力，也應(yīng)當(dāng)把一定寬度的板計算在骨架剖面中，即作為它的組成部分來計算骨架梁的剖面積、慣性矩和剖面模數(shù)等幾何要素，這部分板稱為帶板或者附連翼板。3.由于骨架的受力情況不同，帶板寬度有兩種完全不同的定義和數(shù)值，即壓桿的（穩(wěn)定性）帶板寬度，We;（代表受壓板格可能的最大有效寬度）梁的（彎曲）帶板寬度，be。（3。）3。.梁的彎曲帶板寬度(be)定義：把本來較寬（寬度為b）而應(yīng)力分布不均勻的附連翼板，用一塊寬度較小而應(yīng)力等于腹板邊

12、緣處的最大彎曲應(yīng)力max的帶板來代替。 第四章1.什么叫船體扭轉(zhuǎn)強度：是指船體結(jié)構(gòu)整體抵抗扭轉(zhuǎn)的能力。2.什么叫靜扭矩？ 假定船舶在某一瞬時狀態(tài)固定在波浪上來計算扭矩T，稱為靜扭矩。比較強度的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：（1）船體直立狀態(tài)；（2）船的航向角與波浪進行方向的夾角取作=45。取坦谷波，有效波長等于船長，即/cos45。=L，同時取波高h為波長的1/20；船與波浪的相對位置是把船中設(shè)在波峰上（中拱）或設(shè)在波谷上（中垂），并且通常不作史密斯修正。4.MT在兩端為零，船中最大，按余弦分布，最大值出現(xiàn)在船與波浪進行方向成60度角時。 第五章1.衡量型材剖面內(nèi)材料分布合理程度的指標(biāo)有：剖面利用系數(shù)和比面積。（

13、解釋）2.為了保證型材有足夠的強度，必須使翼板的最大正應(yīng)力和腹板上的最大剪應(yīng)力小于許應(yīng)力，即：P187公式。P5 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原理和方法。（了解）結(jié)構(gòu)設(shè)計由確定性設(shè)計原理逐漸向概率性設(shè)計原理過渡。P10 按步驟計算船體梁所受到的剪力和彎矩完全掌握，特別是1-4步驟P12 局部性重量分布。重點知道如何分配第二點。1,3也了解；總體性重量的分布（梯形法、圍長法、庫爾求莫夫法）了解。P16 靜水剪力和彎矩計算。完全掌握。(浮力曲線、載荷曲線、靜水剪力，彎矩曲線）P20 各種影響了解。P22 坦谷波怎么繪制，主要因素什么的。P36 彎矩剪力的近似估算公式。（了解）P41 剪力和彎矩計算實例。列舉流程步驟，如何計算。P52 第一次近似總縱彎曲應(yīng)力（完全掌握，大題）。P62 船底板折減系數(shù)的計算。如何折減。P69 （b）圖考大題。船底還是內(nèi)底看清，正負區(qū)別。P87 總縱強度計算實例。（怎么做）。掌握。P100 局部強度計算的相關(guān)步驟是什么？P101 構(gòu)件幾何尺寸的簡化；骨架支承條件的簡化；結(jié)構(gòu)處理模型化；載荷模型化。如何簡化？（各個簡化方法了解掌握）P109 了解寬度推導(dǎo)過程。P112