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）P1P2=P11（PP2）.：L=Pa2由此可得：P=P(0.5+-a)LP2=P(0.5-a)L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(lái)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艄、肥吃水。場(chǎng)幫戎曲線確定浮力曲線3、MN曲線有何特點(diǎn)？(1) M曲線：由于船體兩端是完全自由的，因此照、艇端點(diǎn)處的彎矩應(yīng)為零，亦即彎矩曲線在端點(diǎn)處是封閉

2、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，因此照、艇端點(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，載荷在船腫前和腫后大致上是差不多的，所以剪力曲線大致是反對(duì)稱的，零點(diǎn)在靠近船腫的某處，而在離始、艇端名船長(zhǎng)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(zhǎng)等于船長(zhǎng)，波峰在船腫和波谷在船腫。采用的軍標(biāo)GJB64.1A中波高h(yuǎn)按下列公式確定：當(dāng)兒/20m時(shí)，h=-(成20當(dāng)60mQ,司20m時(shí)，h=+2(m)30當(dāng)九軍0m時(shí)，h=+1(成206、船由靜水到

3、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(huì)發(fā)生變化。若以靜水線作為坦谷波的軸線，當(dāng)船腫位于波谷時(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)船腫在波峰時(shí)，一般船舶要上浮一些。另外，由于船體照、艇線型不對(duì)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(lái)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(wú)橫傾發(fā)生。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，麥卡爾法適用于大型運(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

4、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(zhǎng)范圍的，所以計(jì)算剖面一般應(yīng)是此范圍內(nèi)的最弱剖面一既有最大的船口或其它開(kāi)口的剖面，如機(jī)艙、貨艙開(kāi)口剖面。除此之外，一般還要對(duì)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0.40.5倍船長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)連續(xù)的縱向構(gòu)件，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

5、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)力為口，彈性模量為Ej；與其等效的基本材料的剖面面積為a,應(yīng)力為仃，彈性模量為E,則根據(jù)變形相等且承受同樣的力P,可得：二i二©=EiE故有：Eia=ai一E(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E"E,同時(shí)又不改變?cè)摌?gòu)件的形心位置。因此，對(duì)薄壁構(gòu)件，相當(dāng)于僅對(duì)板厚作上述變換，如果是垂直板，其自身慣性矩i。應(yīng)為：Ei,2ai-hii0=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)

6、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-ZdZb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(duì)稱于縱中剖面，一般只需對(duì)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(huà)出船體計(jì)算剖面的半剖面圖，如下圖所示。然后，對(duì)縱向強(qiáng)力構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，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(hào)；選取丁JjIJ圖2-1船體橫剖面圖參考軸O'-O

7、',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A,其形心位置至參考軸的距離Zi(按所選定的符號(hào)法則，在參考軸以上的構(gòu)件Zi取為正的)，靜力矩AiZi，慣性矩AZ：。對(duì)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=Ahi2/12(幾為該構(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：ZA=A工AZi=B-2.(AZiio)=C剖面水平中和軸至參考軸的距離為：B/、：=-(m)A由移軸定理，剖面對(duì)水平中和軸的慣性矩為：.B.B222、I=2(C-A2A)=2(C)(cmm)A任意構(gòu)件至中和軸的距離為:Zi=Zi-=乙(m)

8、A6、甲板板、船底外板折減系數(shù)的計(jì)算？對(duì)于只參加抵抗總縱彎曲的構(gòu)件(如上甲板)，則：.：；.,',也二i式中叼-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(duì)值。折減系數(shù)應(yīng)在oWP的范圍內(nèi)，若中大于1,則應(yīng)取中=1。對(duì)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：:二二-一二2二i式中仃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(hào)(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)算時(shí)，所謂極限彎矩是指船體剖面內(nèi)離開(kāi)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(duì)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(jiǎn)述影響計(jì)算模型的主要

9、因素？(1)結(jié)構(gòu)的重要性：對(duì)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(wèn)題的性質(zhì)：對(duì)于結(jié)構(gòu)靜力分析，一般可用較復(fù)雜的計(jì)算模型，對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)力和穩(wěn)定性分析，由于問(wèn)題比較復(fù)雜，可用較簡(jiǎn)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、3佝2、構(gòu)造計(jì)算模型時(shí)，邊界約束的選擇原則是什么？簡(jiǎn)化成何種支座，視相鄰構(gòu)件與計(jì)算構(gòu)件間的

10、相對(duì)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(guó)軍標(biāo)規(guī)定，骨架彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，取帶板寬度be=minlb,1I其中b為骨_6架間距，l為骨架跨距5、板架簡(jiǎn)化為單跨梁的條件。對(duì)于艙長(zhǎng)很短的船底板架（例如，艙長(zhǎng)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(jiǎn)化為板、梁、板架和框架來(lái)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(jí)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(jí)”，

11、給它們所登記的船辦各種國(guó)際協(xié)定所要求的證書(shū)；此外，還對(duì)使用中的船舶作定期檢查，以確定這些船是否仍保持在“級(jí)”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(guò)“入級(jí)”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(méi)有冒險(xiǎn)脫離實(shí)際的風(fēng)險(xiǎn)；2）船的入級(jí)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，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(jí)別的鋼級(jí)？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

12、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(lái)表征。我國(guó)海船規(guī)范將一般船體結(jié)構(gòu)劃分為A、B、DE等四個(gè)鋼級(jí)。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，使其低于疲勞極限，便可完全防止任何疲勞損傷累積。對(duì)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(kāi)口的應(yīng)力集中系數(shù)是如何計(jì)算的？采取哪些措施來(lái)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(kāi)孔的無(wú)限寬板受位抻的情況來(lái)說(shuō)明。應(yīng)用

13、彈性理論可求得A、B兩點(diǎn)的應(yīng)力分別為：二B開(kāi)口的應(yīng)力集中；_A=；-式中：。為無(wú)限遠(yuǎn)處的拉伸應(yīng)力；P=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(hào)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(duì)降低角隅處的應(yīng)力集中有一定的作用；減小開(kāi)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：k=2jmax=10,112-二。r式中。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)圓