船舶结构物强度

船舶结构物强度
船舶结构物强度

思考题

1.依据“建造规范”与依据“强度规范”设计船体结构的方法有什么不同?它们各有何优缺点

答:建造规范:根据规范确定最小尺寸,设计尺寸不应小于最小尺寸

优点:安全、简便。缺点:不易反应具体船舶的特点及新技术成果。

强度规范:又分直接设计和间接设计,前者是依据]/[max σM W =来确定构件尺寸,后者参考母型取定构件尺寸,再计算max σ与][σ相比较,修改尺寸。

优点:合理,反映具体的船舶特点。缺点:计算工作量大

2.为什么要将船体强度分为“总强度”和“局部强度”?其中“局部强度”与“局部弯曲”的含义有何不同?

答:总强度是把整个船体看做一个整体来研究其强度,局部强度是研究组成船体的某些部分结构、节点及其组成构件的强度问题,一般在总强度校核已进行的前提下,对局部强度进行分析,以确定结构布置原则和决定构件尺寸。局部弯曲是考虑将总纵弯曲应力计入的总应力,而局部强度还得将总应力与][σ相比较,进行强度校核。

3.如何获得实际船舶的重量分布曲线?

答:通常将船舶重量按20个理论站距分布(民船尾-首,军船首-尾编排),用每段理论站距间的重量作出阶梯形曲线,并以此来代替重量曲线。作梯形重量曲线时,应使每一项重量的重心在船长方向坐标不变,其重量分布范围与实际占据的范围应大致对应,而每一项理论站距内的重量则当做是均匀的。最终,重量曲线下所包含的面积应等于船体重量,该面积的形心纵向坐标应与船体重心的纵向坐标相同。

4.说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。

答:原理:认为船是在重力、浮力作用下平衡于波浪上一根梁

步骤:(1)确定平衡水线位置(2)根据梯形法、围长法等得出船舶重量分布曲线w(x),根据邦戎曲线得出某一吃水下的浮力曲线b (x ),计算载荷曲线q(x)=w(x)-b(x),根据∫=x dx x q x N 0)()(计算船舶静水剪力,∫∫=x x dxdx x q x M 00)()(计算静水弯矩

5.“静置法”对计算波浪的波型、波长、波高以及与船舶的相对位置作了怎样的规定?

答:对于“静置法”,标准波浪的波形取为坦谷波,计算波长等于船长,波高则随波长变化。波船相对位置:中拱(波峰在船舯)和中垂(波谷在船舯)两种典型状态。

6.按照“静置法”所确定的载荷来校核船体总纵强度,是否反映船体的真实强度,为什么?答:按照静置法所确定的载荷来校核船体总强度,不反映船体的真实强度,因为海浪是随机的,载荷是动态的,而且当L 较大时载荷被夸大,但具有相互比较的意义

7.依据q-N-M关系解释在中拱和中垂波浪状态下,通常船体波浪弯矩总是舯剖面附近最大,这一结论是否适用于静水弯矩?

答:适用于静水弯矩,将船近似为自由-自由梁,受垂向载荷作用,易知船体弯矩是舯剖面附近最大

8.在初步设计阶段,如何应用“弯矩系数法”来决定船体的最大波浪弯矩和剪力?

答:在初步设计阶段,通过参考母型船,估计一个主尺度D 、L ,在中拱、中垂两种情况下,由max )/(w M DL K =,得出K DL M w /)(max =其中中垂K ,中拱K 的值约15-35,而max )(w N 由max )(w N =L M w /)(5.3max 得出

9.试设计依据静置法计算船舶波浪剪力、弯矩的计算机程序框图

答:1.船型重量分布波浪参数2.邦戎曲线3.重力及重力矩4.坦谷波波面坐标5.平衡波轴位置

6.计算剖面吃水

7.相应浮力分布

8.m n ΔΔ、是否够小

9.波轴参数修正10.计算波高循环11.波浪剪力与弯矩计算

10.区别下列名词的不同含义:静水弯矩;波浪弯矩;波浪附加弯矩;抨击振动弯矩。

答:静水弯矩是指在静水中船体在重力和浮力的总载荷作用下发生弯曲变形产生的弯矩。船舶置于波浪上产生波浪附加弯矩。波浪弯矩是静水弯矩与波浪附加弯矩之和。抨击振动弯矩是指由船首底部抨击压力产生的弯矩。

11.船体总纵强度的校核通常包括哪三项主要内容?

答:(1)总合正应力][max 总合总合σσ<=(2)剪应力][ττ<=(3)极限弯矩计

nM M j >=12.举例说明船体结构中什么事纵向构件,什么是横向构件?它们对船体总纵强度的贡献有何不同?

答:构件长边平行于船长为纵向构件,构件长边垂直于船长称为横向构件,其中船体总纵弯曲应力由纵构件承受,而横构件则起保证船体刚度的作用

13.划分船体四类纵向构件的依据是什么?结合船体的舯剖面画图指出第1至第4类纵向构件的实际应用

答:按照纵向构件在传递载荷过程中所产生应力种类,将纵向强力构件分为四类

(1)承受总纵弯曲应力1

σ(2)1σ+底部板架弯曲应力2σ(龙骨面板)

(3)1σ+2σ+3σ(纵骨弯曲正应力)------->C

(4)1σ+2σ+3σ+4σ(外板弯曲正应力)-------->D

以纵骨架式船底板架为例,外板本身承受水压力时产生弯曲应力,然后将水压力传给纵骨,再由纵骨传给肋板。纵骨在传递水压力过程中将发生弯曲变形,与纵骨连接的外板部分又将随纵骨弯曲而产生弯曲应力

14.船体结构相当于一根空心梁,其总纵强度的计算方法与普通实心梁不同。其中必须考虑的两个特殊问题是什么?

答:船体作为空心梁,必须考虑的两个特殊问题:

(1)应力的多重作用,因为总纵弯曲和局部弯曲应力同时存在

(2)局部结构稳定性,防止船体板和骨架因刚度不足而失稳

15.何谓等值梁?在计算船体总纵弯曲正应力1σ的过程中,之所以要逐步近似的主要原因是什么?

答:在计算总纵弯曲应力1σ时,将实际船体结构视作一根具有和原结构相当抗弯刚度的实心直梁来处理,称为等值梁假设。原因:船舶在静水中通常并非处于平浮状态,为了得到船舶的实际平衡位置,必须通过逐步近似法进行纵倾调整,使浮力等于船舶重量,浮心纵向坐标与重心纵向坐标一致

16.船体总纵强度校核时,应如何选择计算剖面的数目及位置?

答:通常选取3到5个危险截面,弯矩最大-----船中附近;剖面最弱-----甲板大开口;剪力最大-----距船尾1/4附近(τ最大)

17.船体总纵强度计算中,对船体纵构件(纵桁、纵骨及船体板)稳定性的一般要求是什么?答:纵骨、甲板边板、悬顶列板、平板龙骨、纵向梁不允许失稳,其他板允许失稳

18.计算船体不同部位纵骨的临界应力cr σ时,究竟采用“简单板架”还是"单跨压杆”的力学模型主要取决于什么因素?

答:支持纵骨的横向构件的刚度是否达到临界刚度,若达到取单跨压杆若未达到取简单板架

19.甲板衡量的临界刚度与必需刚度的含义有何不同?为了保证甲板纵骨的稳定性,横梁的设计一定要使之达到临界刚度吗?

答:临界刚度是指当横梁cr K K >=时,在计算纵骨稳定性时,可按单跨杆计算,必需刚度是指为了满足纵骨的cr σ而必需使横梁所达到的刚度。不一定,如果在保证纵骨cr σ满足需求的情况下,可以使横梁达到临界刚度

20.说明船体纵骨的欧拉应力计算公式:A l Ei E 22/πσ=中各字母的含义:当按此公式计算出的E σ值超过材料的比例极限时,应如何所得结果进行非弹性修正?

答:E---材料弹性模数i---包括带板的骨材剖面惯性矩L---纵骨跨距A---纵骨剖面积和带板面积,当E σ超出材料比例极限是,按下式修正:E cr s E σσσσ=<=,2

1时s E

s cr s E σσσσσσ)41(,21

?=>时21.为什么船体板的临界应力可以简单地取为欧拉应力E σ,而不做非弹性修正?在计算板的E σ时,为什么要区分纵式骨架和横式骨架?

答:(1)当E σ超出弹性范围时,做非弹性修正会使E σ下降,而失稳时,其上的骨材起到刚性支持的作用,又会使E σ增加,考虑这两方面的影响,对船体板无需做修正,可直接取E cr σσ=(2)由于初挠度及横荷重对他们的E σ影响程度不一样,计算模型也不同

22.船体板的失稳不同于孤立板,其主要特点表现在哪些方面?

答:失稳前,板的压力沿板宽度均匀分布;失稳后,板仍能继续工作(于孤立板不同的是,刚性周界将阻止失稳板的自由趋近)板中压应力重新分布(出现刚性区和柔性区,二者应力不同)

23.怎样计算纵式构架中不同部位船体板的减缩系数?

答:(1)只参与总纵弯曲的板i E σσ?/?=(2)同时参与总纵弯曲和局部弯曲的板i

i E σσσ??+=/)(

24.在船体底部板架弯曲的静力计算中,如何确定纵桁的承载宽度和带板宽度?

答:承载宽度------纵骨间距b ;带板宽度------桁材间距b 与(1/6---1/8)跨才的小者,min (L/6---L/8,b)

25.说明船体局部弯曲正应力2σ3σ4σ的含义,并比较它们的力学计算模型

答:板架弯曲应力:计算模型:若长/宽小于0.8用单跨梁计算,固定重量为均布载荷P ,外板受均布压力q ,3σ纵骨弯曲应力,计算模型:四边刚性固定的矩形板承受均布载荷q ,若a/b 大于3则为板条梁

26.在计算船体底部外板的局部弯曲正应力时,为什么要首先进行板的刚性判别?是否船体板都属于刚性板(绝对刚性板)?

答:刚性板中只有弯曲应力,柔性板则包括弯曲应力和中面应力,所以只有先判别板的刚性,才能正确的进行应力计算,除舱壁板属于柔性板外,其余船体板都属于刚性板

27.在计算船底外板的局部弯曲正应力稳定性时,对板的边界约束条件取法有何不同?答:局部弯曲正应力计算:四边刚性固定板;稳定性:四边自由支持板

28.四周刚固定的矩形板子均布载荷作用下,其最大弯曲正应力发生于何处?为什么对纵式骨架的船底外板进行总合正应力计算时,只取板格的中心点与短边中点?

答:最大弯曲正应力发生于短边中点处;因为在计算总纵强度中只计算船长方向的最大应力

29.试说明在船体的一个舱段范围之内,正应力1σ2σ3σ4σ沿纵向和垂向分别如何变化?答:

正应力

垂向变化纵向变化1

在型深高度范围内线性变化在舱长范围内近似变化2

在纵桁高度范围内线性变化舱壁与舱段中点处,反号3

在型纵骨度范围内线性变化以肋矩长度为变化范围,跨中与支座处反号4在板的内外表面处最大反号以板格长度为变化周期,在板格长度内反号

31.在船体横剖面内,最大的总纵弯曲正应力与剪应力分别发生在何处?

答:在船体横剖面内最大的总纵弯曲正应力发生在距中性轴最远处于剪应力发生在中性轴处

32.为什么船体总纵强度校核内容需要包括哪些极限弯矩?船体舯剖面的极限弯矩主要与哪些因素有关?

答:(1)因为船体结构除保证在正常航行状态中具有足够的强度外,对某种意外的状态也应具有一定的强度储备,船舶可能遇到的意外情况多种多样,如搁浅,碰撞,水下爆炸等。这些情况下计算状态的外力难于确定。因而需要用船体剖面中的极限弯矩来估计船体所需过载能力(2)船体剖面的极限弯矩与船体与船体材料的屈服极限和极限弯矩作用下的船剖面模数有关

33.举例说明负面积法在船体总纵强度计算(1σ的高次近似或极限弯矩计算)中的应用答:例如在总纵弯曲应力的第二次近似计算中的应用:如果某构件要进行折减的剖面积为A 折减系数为a ,则修正面积为A (a-1)【此处即应用了负面积法】然后分别求出修正面积队第一次近似计算的参考轴的静力距和惯性矩;再把结果与第一次近似计算结果相加可得A,B,C 顺序计算即可

34.对于不同性质(不变、缓变和迅变)载荷,怎样选取相应的危险σ?目前造船界的做法如何?

答:(1)对于不变载荷(如静水弯矩)取s σσ=危险(2)对于缓变载荷(如波浪诱导弯矩)取疲劳危险σσ=(3)对于迅变载荷(如抨击)引入动荡系数后,可按静载荷处理。但实际上,许用应力标准是根据舰船设计,建造和营运的经验,以及积累的实船静载测量和航行试验结果,根据安全和经济的原则而确定的

35.在船体结构的局部强度计算中,对于外部构件和内部构件,分别需要考虑哪些主要载荷?答:外部载荷:波浪偶然压力。内部构件载荷:(1)中间甲板、内底板和水密舱壁-----破损压头(2)液舱的周界构建(内底板和油水舱壁和舱顶平台){偶然液压-----注入管和空气管压头大者;经常液压-----高达舱顶的压头

36.在船体结构的局部强度计算中,对于露天甲板,内底板,分别需要考虑哪些主要载荷?答:露天甲板:破损压头、固定重量、还有偶然载荷人群的重量。内底板:破损压头、经常液压、固定重量

37.在纵骨架式的船体底部板架局部强度计算中,怎样选取主向梁和交叉构件?如何才能相对准确地确定该板架的边界条件

答:选纵骨为主向梁,选与纵骨垂直桁材为交叉构件,相对准确确定板架边界条件的方法为解纵桁的连续梁

38.描述弹性固定端柔性系数和力偶固定系数的各自含义是什么?一般情况下,二者之间是否存在着固定的转换关系?

答:α=θ/M K=M 弹/M 固无固定关系

39.举例说明:在船体结构的局部强度计算中,如何应用相对刚度分析来合理地简化计算构件的边界条件?

答:支持构件刚度小于被支持构件刚度、则为自由支持,若大于被支持构件刚度则为刚性固定端。(肋骨与肋板自由支持,肋骨与甲板刚性固定)

40.船体局部强度计算中,选择不同许用应力的主要依据是什么?

答:载荷的性质和构件种类

41.何谓纵式构架与横式构架?船体结构设计中采用纵式构架的主要目的是什么?

答:纵式构架是指板格边长与船长方向平行的板架形势。横式构架是指板格边长与船长方向垂直的板架形势

42.若船体总纵强度满足要求,能否保证其局部强度也自然满足?为什么局部强度计算的应力不与总纵强度计算中的应力相叠加?

答:不能;局部强度计算的区域、载荷、边界条件与总纵强度中1σ2σ3σ4σ不同,它们方向不同

43.对于军船和海船而言,为什么其底部和上甲板骨架的设计通常采用纵式构架?

答:军船和海船的船长比较大,纵向弯矩比较大,而底部和甲板的应力最大,为满足足够的纵向强度,纵骨结构的纵向强度比横骨架式大,故采用纵骨架式

44.横舱壁在船舶设计中起什么作用?

答:横舱壁可用于分隔船体内部空间,把船体分成一个个单独舱室供装货,载荷,和安装机电设备等用,另外还可以用于满足抗沉性和横向加强船体

45.在船体横舱壁上加设的支条通常取做垂直分布,其主要目的是什么?

答:考虑到甲板和船底竖向作用力的传递

46.在上层建筑与主船体连接处相互作用的垂向力和水平剪力,它们对上层建筑的单独作用效果有何不同?

答:水平剪力q效果:使上层建筑产生于主题方向相反的弯曲变形,简称为“反向弯曲”作用:阻止上层建筑与主题的纵向相对位移,垂向里p效果:使上层建筑产生“同向弯曲”。作用:阻止上层建筑与主体的垂向分离

47.上层建筑参与船体总总往哪去的程度主要取决于哪些因素?

答:端点效应:上建端部参与总纵弯曲程度比中部少,越靠近端部参与程度越少。上建长度的影响:上建长度越短,其中部参与总纵弯曲程度越少

48.简述关于上层建筑参与总纵弯曲计算“组合杆”理论的基本原理。通常在什么情况下需要采用这一理论

答:组合杆理论:上建与主体作为两根不同的梁,各自遵循“平断面”假设,且彼此间满足变形协调条件(假定上建与主体的变形对称与上建中点)计算上建应力时,可先按其完全参与总弯曲计算,若不满足强度条件,在按组合理论计算---偏于安全

50.何谓强力上建与轻型上建,对于这两类上层建筑的结构设计,应分别主要什么问题?答:强力上建:上建中部完全参与总纵强度者(如长桥楼、长甲板室)轻型上建:上建中部参与中纵强度不大者(如短桥楼)注意问题:强力上建:(1)应作为上甲板来设计(2)应主要端部的应力集中,加强结构措施,有效传递竖向力,以使上层建筑能与主体一致弯曲变形。轻型上建:结构尺寸的决定从稳定性,刚性,局部强度等方面来考虑

51.应力集中现象的主要特点是什么?结合船体结构举例说明实际可采用哪些结构措施来降低应力集中?

答:构件的间断处或断面发生突变,往往产生较高的应力变化急剧,最大力的分布范围仅局限于区域。即应力集中现象,应力的这种变化是个局部现象;措施:(1)降低应力集中系数K或应力范围,如圆孔减小直径,椭圆孔尽量使长轴平行于受力方向,矩形孔增大圆弧直径r(2)增加板厚或设腹板(3)结构突变处采用过渡结构,如舱口围板端部用纵向肘板过渡52.如果需要在船体甲板上开一个尺寸一定的矩形孔,那么可以考虑采取哪些措施来降低应力集中?

答:加强板或腹板应该沿整个开后纵边装设,当船宽中央部分的开口宽度小于15*船宽,开口长度为开口宽度的3--4倍时,则允许加强开口角隅部分,对于承受拉伸及剪切共同作用的矩形开口,应考虑各自独立作用的特点,加强板应该盖住每个力单独作用是产生的高应力。加腹板,如果按计算求得的厚度大于原始厚度的2倍时,可以沿开口边缘采取加厚腹板的纵向构件来代替,或采用较高强度的材料,此时其厚度可以按材料的屈服极限之比减少,必要时则加大圆角半径以降低应力集中系数,从而减小腹板厚度

53.说明上层建筑端部在其与主船体相连接处产生集中现象的原因

答:上层建筑端部与主体连接处,由于断面形状发生突然变化,致使该处主体结构中产生高度应力集中,在上建侧壁与主体连接处,作用着一系列集中力,如果以侧壁的端点为坐标原点,则这些集中力在端点之外总是引起同号的正应力,这些应力的叠加效果就更加形成端点处的应力集中

1应力集中系数:应力集中处的最大应力与所选定的平均应力的比值,是应力集中程度的标志,表明最大应力时所选定的基准应力的倍数

2端点效应:由于上层建筑的自由端产生的效应叫做端点效应,表现在上层建筑中点断面的弯曲应力受上层建筑长度变化的影响

3减缩系数:ψ=板的欧拉应力/该构件的总纵弯曲反映板在失稳后,受折减构件的相当面积与实际剖面的比值

4极限弯矩:船体剖面内离开中和轴最远点的构件的应力达到结构材料的σs时,船体剖面中所对应的总纵弯曲

5极限剖面模数:极限弯矩作用下的船体剖面模数

54.海洋环境载荷主要包括哪些载荷?它们各有何特点?

答:风,海浪,海流,冰,地震等

55.在海洋平台的强度计算中,选用不同波浪理论的主要依据是什么?

答:海洋平台作业的水域条件(水深等)。计算用途和计算精度的要求等

56.根据什么原则将海洋工程结构物划分为大尺度构件和小尺度构件,它们所受的波浪载荷成分有何不同?

答:小尺寸构件D/λ<=0.2波浪载荷:拖拽力,惯性力为主;大尺寸构件D/λ>0.2波浪载荷:惯性力,绕射力为主;D----截面特征尺寸λ----波长

57.说明下列计及结构物运动的morison 公式中各字母的含义→→++=→→→.

.2/1r R m n N r r D u V C u V u u A C f ρρρ,又若结构物为固定立柱,则该公式如何简化答:ρ----水的质量密度;D C ----拖拽力系数;A---构件截面面积;N V ---单位长度体积;Cm---附加质量系数;R V ---与附加质量有关的基准排水体积;→

r u ---水质点相对于构件质心的速度;→.n u ---入射波引起的水质点的加速度;→.r u ---水质点相对于构件质心的加速度;→→→→+=r M r D u V C u u A C f ρρ2/1M C ----惯性力系数

58.morison 公式中的拖拽系数D C 的物理意义是什么,其数值主要与那些因素有关答:D C 为拖拽力系数,表征构件拖拽力的大小的一个无因次量,反映阻尼对相对构件的影响。它与截面形状有关,表面粗糙度,雷诺数和物体上海洋生物附着的程度等有关59如何应用F-K 法计算作用于大尺度构件上的波浪力?

答:根据水深选择合适的波浪理论----->速度势

),,,(t z y x φ----->压力分布t P ???=/φρ---->ds n D F Fk ∫∫→→?=----->Fk

V V Fk H H F C F F C F ?=?=,60.试依据功能关系导出流水对直立桩柱撞击力的公式

答:动能定理:W E K =Δ,∫=x

Pdx BLhv 022/1ρ,dx bh R mk BLhv C x

)(2/1012∫=ρ(两物体完全接触,k2=1,故可视为挤压力做功),又由b=2xtga 代人上式有:xtgadx bh R mk BLhv C x

2)(2/1012?=∫ρ,得)2/(1tga k mR BL x C ρ=,撞击力BL

tga mR k vh P C ρ12=61.解释链端刚度系数Kxx 的含义。若已知锚链链态的任意两个独立参数(此外,锚链的w 为已知量),能否确定出Kxx 的数值?

答:表示在某一个水平拉力TH 状态下,当链端产生水平位移dx 时,TH 也随即出现一个增量DTh ,Kxx 称为该状态时锚链的链端水平位移刚度,故在已知锚链链态任意两个独立参数可以定Kxx 值

63.在自升式平台的强度校核计算中,如何对环境(风、浪、流)进行搜索?其主要目的是什么?

答:目的:由于不同的风向,波浪入射角,波峰位置和不同的海流方向对平台产生的环境载荷有较大差异,因而粗要对其进行搜索,并确定最大的环境载荷与甲板载荷叠加进行总纵强度的计算;风:按风向(0---360度)每隔30度取一个风向角进行计算,得到相应风力及力矩;波浪载荷:波向角(0---360)每隔30度取一个,且每个波浪方向取5---10个不同的相位角(波峰位置)进行波浪力的计算,得到每一波向的最大波浪力和波浪力矩;海流力:按海流与波浪同向进行计算,浪与流的计算采用morison公式

64.自升式平台的结构主要由哪几部分组成,该类平台结构的薄弱环节是什么?

答:由平台主体结构,桩腿和升降机构三大部分组成,薄弱环节是桩腿

65.对于具有桁架式桩腿的自升式平台,在总体强度分析和桩腿局部强度分析中,桩腿的模型变化有何不同?

答:总体强度分析中,模型化为相当杆件,桩腿局部强度分析中看成空间刚架

66.分析自升式钻井平台在正常作业和拖航等不同工况下,所受环境载荷的差异

答:拖航:浮力,波浪力,惯性力,桩腿根部固桩处有很大的动弯矩作用;着底:风力,波浪力,潮流力,地基反力

67.对半潜式平台进行总体强度校核时,通常需要考虑哪些主要工况?为什么要选择多种计算工况来进行强度校核?

答(1)静水工况,风浪工况,其他工况(2)平台的波浪载荷不但与平台的结构特征、构件形状和尺寸大小有关,而且与波高、波浪周期、波浪方向角、波峰与平台的相对位置等因素密切相关。由于波浪的随机性,这些波浪因素有多种不同的组合状态,而且结构的各种梁元的最大受力状态并不对应与同一波浪状态,因而其危险波浪工况不唯一

68.半式平台的结构可分为哪几部分,其中哪一部分是平台结构的薄弱环节

答:上层平台,下浮体(沉垫),立柱,撑杆,其中撑杆是平台结构的薄弱环节

69.圆柱构件的整体的稳定性和局部的稳定性问题有何不同?

答:柱型屈曲,壳型屈曲

70.海洋平台总体强度分析中通常采用设计波法或设计谱法,二者主要区别

答:设计波法:确定性方法,以50年一遇的规则波作为设计波,然后计算作用在平台上的使用载荷和环境载荷以及在这些作用下的构件应力,并根据规范的强度衡准系数校核平台的结构安全性;设计谱法:概率性方法,考虑了实际海面的随机性和不规则性;前者根据以往的经验取定的设计波,后者根据统计资料取定设计波

71.简要说明设计谱法中,如何对结构物的响应进行短期和长期的统计预报

答:短时间内,海浪的定常波面升高可以视为平稳随机过程

72.在导管架平台应力分析中,通常引入等效桩的概念,描述等效桩的主要参数有哪些,所谓等效是指等效桩与实际桩基在什么方面二者彼此相同

答:导管架结构:空间构架;桩基:等效的直立柱;主要参数:等效桩桩顶的刚度矩阵;桩基对导管架起支撑和约束作用,各构件应力须考虑结构:桩—土共同作用

73.在导管架平台的运输和吊装过程中,高应力构件分别是什么

答:运输:导管架与驳船之间的固定连接构件;吊装:吊眼和直接与吊眼相连接的构件74.怎样理解节点在海洋平台强度中的重要地位

答:首先,平台的节点,由于不可避免的存在着结构的不连续性和焊接,加工的缺陷,因此有很高的应力集中。其次:焊接残余应力又会造成金属的局部塑性变形,这样,在交变载荷,低温,海水腐蚀等作用下,接头高应力区的危险点将会首先发生疲劳裂纹,并逐渐扩大而使节点破坏,甚至完全裂开。再次:整个结构的破坏往往从节点首先出现疲劳破坏而引起

75.什么是简单管节点,由撑杆和舷杆连接形成的T型管节点,其应力分布有何特点

答:直接由导管架焊接而成,弦杆在于撑杆相交处在最低点沿周向有最大应力,然后周向衰减并改变符号,各个断面如此分布,应力幅值随距节点举例的增加很快衰减,撑杆最大应力也发生在与弦杆相交处的最低点,这个应力随距节点距离的增加而趋于均匀

76.冲剪破坏经历的3个不同阶段是什么,撑杆和舷杆最终是如何被破坏的

初始屈服》初始裂纹》破坏;撑杆被拉断,弦杆被剪断

77.通常用于管节点静强度计算的两种主要方法是什么

答:应力集中系数法SCF,冲剪力应力分析法

78.说明S—N曲线的含义,为什么选用该曲线的试验资料进行疲劳分析计算时要特别慎重答:S—N曲线即交变应力范围S对允许载荷循环次数N的曲线,表示节点在S的应力范围作用下,作用N次出现疲劳破坏。S—N曲线一般考虑了节点的形式,焊接情况,应力种类,使用时应根据这些因素适当选取,而且它适用于应力范围为常值是的节点疲劳分析,而平台的载荷是随机的,有不同的应力范围,对节点的破坏产生影响,故选用是要慎重的

船体强度与结构设计复习材料

船体强度与结构设计复习材料 绪论 1.船体强度:是研究船体结构安全性的科学。 2.结构设计的基本任务:选择合适的结构材料和结构型式,决定全部构建的尺寸和连接方式,在保证具有充足的强度和安全性等要求下,使结构具有最佳的技术经济性能。 3.全船设计过程:分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。 4.结构设计应考虑的方面:①安全性;②营运适合性;③船舶的整体配合性;④耐久性;⑤工艺性;⑥经济性。 5.极限状态:是指在一个或几个载荷的作用下,一个结构或一个构件已失去了它应起的各种作用中任何一种作用的状态。 引起船体梁总纵弯曲的外力计算 船体梁:在船体总纵强度计算中,通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。 总纵弯曲:船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。 总纵强度:船体梁抵抗总纵弯曲的能力。 引起船体梁总纵弯曲的主要外力:重力与浮力。 船体梁所受到的剪力和弯矩的计算步骤: ①计算重量分布曲线平p(x); ②计算静水浮力曲线bs(x); ③计算静水载荷曲线qs(x)=p(x)-bs(x); ④计算静水剪力及弯矩:对③积分、二重积分; ⑤计算静波浪剪力及弯矩: ⑥计算总纵剪力及弯矩:④+⑤。 重量的分类: ①按变动情况来分:不变重量(空船重量)、变动重量(装载重量); ②按分布情况来分:总体性重量(沿船体梁全场分布)、局部性重量(沿船长某一区段分布)。静力等效原则: ①保持重量的大小不变;②保持重心的纵向坐标不变; ③近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。 浮力曲线:船舶在某一装载情况下,描述浮力沿船长分布状况的曲线。 载荷曲线:在某一计算状态下,描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。载荷、剪力和弯矩之间的关系: ①零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对应; ②载荷在船中前后大致相等,故剪力曲线大致是反对成的,零点靠近船中,在首尾端约船长的1/4处具有最大正、负值; ③两端的剪力为零,弯矩曲线在两端的斜率为零(与坐标轴相切)。 计算状态:指在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态,一般包括满载、压载、空载等和按装载方案可能出现的最为不利以及其它正常营运时可能出现的更为不利的装载状态。 挠度及货物分布对静水弯矩的影响: ①挠度:船体挠度对静水弯矩的影响是有利的;

船舶强度与结构设计_授课教案_第四章应力集中模块

第四章应力集中模块 一、应力集中及应力集中系数 在船体结构中,构件的间断往往是不可避免的。间断构件在其剖面形状与尺寸突变处的应力,在局部范围内会产生急剧增大的现象,这种现象称为应力集中。 由于船体在波浪上的总纵弯曲具有交弯的特性,应力集中又具有三向应力特性,严重的应力集中更易于引起局部裂纹和促进裂纹的逐渐扩展。第二次世界大战中和大战后,由于结构开口引起应力集中从而产生裂缝导致船体折断的事故占整个船体结构海损事故总数中的极大部分。因此,在第二次世界大战后,关于船体结构的应力集中问题,曾引起了造船界的普遍重视,开展了大量的研究工作。现在,对这个问题已经有了比较清楚地了解。 由于应力集中是导致结构损坏的一个重要原因,结构设计工作者在设计中必须始终注意这个问题。再进一步对船体结构中比较突出的几个应力集中问题及该区域的结构设计作一些介绍。 通常,用应力集中系数来表示应力集中的程度。应力集中区的最大应力m ax σ或m ax τ分别与所选基准应务0σ或0τ之比值,即 0max 0max ττσσ==k k 或 (1)

称为应力集中系数。基准应力不同,应力集中系数也不同。所以,给定应力集中系数时,应指明基准应力的取法。 间断构件的应力变化规律以及应力集中系数的大小很大程度上决定于这些构件的形状。目前,已经能够确定各种形状的间断构件的应力集中系数。 二、开口的应力集中及降低角隅处应力集中的措施 在大型船舶上,强力甲板上的货舱口、机舱口等大开口,都严重地破坏了船体结构的连续性。当船舶总纵弯曲时,在甲板开口角隅外的应力梯度急剧升高,引起严重的应力集中,造成船体结构的薄弱环节。关于舱口角隅处应力集中的确定,导致去除方角而采用圆弧形角隅,并在角隅处采用加复板或厚板进行加强,同时要采用IV 级或V 级的材料。 1.开口的应力集中 关于孔边的应力集中,可用具有小椭圆开孔的无限宽板受位抻的情况来说明(见下图)。应用弹性理论可求得A 、B 两点的应力分别为: ?????-=+=σσσσB A p a )21( (2) 式中σ为无限远处的拉伸应力; a b /2=ρ为椭圆孔在A 点的曲率半径;

船体结构与强度设计总结

1、结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种载荷和(或)载 荷效应,并且在偶然事件发生时及发生后,仍能保持必须的整体稳定性。此外,结构在正常使用时,还必须适合营运的要求,并在正常的维护保养条件下,具有足够的耐久性。 2、船体强度计算包括: (1)确定作用在船体或各个结构上的载荷的大小及性质,即外力问题;外载荷 (2)确定结构剖面中的应力与变形,即结构的响应分析(亦称载荷效应分析);或者求使结构失去它应起的各种作用中的任何一种作用时的载荷,即结构的极限状态分析(亦或求载荷效应的极限值),即内力问题。响应 (3)确定合适的强度标准,并检验强度条件。衡准(结构的安全性衡准都普遍采用确定性的许用应力法) 3、通常将船体强度分为总强度和局部强度来研究。 4、结构的安全性是属于概率性的。 5、把船体当做一根漂浮的空心薄壁梁(成为船体梁),从整体上研究其变形规律和抵抗破坏 的能力,通常成为总强度。总强度就是研究船体梁纵弯曲问题。从局部上研究局部构件变形规律和抵抗破坏的能力,通常称为局部强度。 6、作用在船体结构上的载荷,按其对结构的影响可分为:总体性载荷、局部性载荷。 按载荷随时间变化的性质可分为:不变载荷、静变载荷、动变载荷和冲击载荷。 7、总体性载荷是指引起整个船体的变形或破坏的载荷和载荷效应。 局部性载荷是指引起局部结构、构件变形或破坏的载荷。 冲击载荷,是指在非常短的时间内突然作用的载荷,例如砰击。 8、结构设计的基本任务是:选择合适的结构材料和结构型式,决定全部构件的尺寸和连接 方式,在保证具有足够的强度和安全性等要求下,使结构具有最佳的技术经济性能。 9、船体结构设计,一般随全船设计过程分为三个阶段,即初步设计、详细设计和生产设计。 10、结构设计应考虑:安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、耐久性、工艺性、经济性。 11、大多数结构的优化设计都以最小重量(或最小体积)作为设计的目标。但是,减小结构 尺寸、降低结构重量,往往会增加建造工作量,从而增加制造成本同时还会引起维护保养费用的增加。因此,应该研究怎样才能达到降低结构重量和降低初始成本这两个目标的最佳配合。 1、船体重量按分部情况来分可以分为:总体性重量、局部性重量。 按变动情况分可以分为:不变质量和变动质量。 2、对于船体总纵强度的计算状态,选取满载:出港、到港;压载:出港、到港;以及装载 手册中所规定的各种工况作为计算状态。 3、计算波浪弯矩的船体标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的,计算波长等于船长。 4、计算波浪弯矩时,确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直接法两种, 直接法又称为麦卡尔法。 5、史密斯修正:计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响,即考虑波浪动水压力影响对 浮力曲线所做作的修正,称为波浪浮力修正,或称史密斯修正。 6、船体梁:在船体总纵强度计算中,通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁,简称船 体梁。 7、船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲,称为总纵弯曲。船体抵抗总纵弯 曲的能力,成为总纵强度(简称纵强度)。 8、波浪附加剪力、波浪附加弯矩完全是由波浪产生的附加浮力(相对于静水状态的浮力增 量)引起的,简称波浪剪力和波浪弯矩。

《船舶强度与结构设计》课程教学大纲.

《船舶强度与结构设计》课程教学大纲 (适用于船舶制造技术专业) 一、课程任务 本课程是船舶制造专业的一门主干课,本课程包括“船体强度”和“结构设计”两部分 内容,主要讲述船舶总纵强度的计算与校核,船体型材剖面的设计,船体结构的规范设计等 内容。 本课程的任务:学生通过本课程的学习,了解船体结构计算的方法,掌握强度计算和校 核的基本方法和用规范设计船体结构。 本课程的基本要求: 1. 基本掌握船体结构中常见的分析与计算方法; 2. 掌握船体总纵强度的计算和校核方法; 3. 能根据规范对货船中横剖面结构进行设计 二课题和课时分配表 (一)理论教学 三、课程内容 课题一绪论 1. 本课程程的任务、内容、要求; 2.强度计算的常用方法; 3.结构设计的基本原理和 常用方法; 重点:强度校核常用的许用应力法;结构设计的规范设计 课题二船体总纵弯曲剪力和弯矩计算

1. 船体梁受力与变形; 2. 重量曲线; 3. 静水浮力曲线的计算方法过程; 4. 静水载荷曲线;剪力曲线;弯矩曲线的计算方法和过程,。 4. 静置于波浪上的剪力和弯矩计算:坦谷波要素,船舶平衡位置的确定,附加剪力和弯矩计算 重点:重量曲线;静水浮力曲线的计算;静水剪力和弯矩的计算 课题三船体总纵强度校核 1. 船体总纵弯曲应力的第一近似计算等值梁的概念,构件计入等值梁的条件,等值梁剖 面要素计算弯曲就力计算。 2. 总纵弯曲应力的逐次近似计算:折减计算的概念和方法,等值梁折减计算,折减后的弯曲正应力。 3. 总合应力与强度校核:强力构件应力合成计算的方法,许用应力的确定方法,强度校核方法。 5. 极限弯矩计算:过载能力的概念,极限弯矩的定义和计算方法。 重点:船体总纵弯曲应力的第一近似计算;总纵弯曲应力的逐次近似计算;总合应力与强度校核。 课题四船体型材剖面设计 1. 型材种类和特点; 2. 型材剖面要素计算; 3. 型材剖面要素的力学特性; 4. 型材剖面的优化设计:优化设计的数学表示方法,求解法,设计步骤和方法。重点:型材剖面要素 计算;型材剖面要素的力学特性; 课题五船体结构规范设计 1. 船体结构规范通则:我国规范对主尺度和结构名称的规定,我国规范适用范围。 2. 规范对总纵强度的要求:规定中横剖面模数的要求值,计算公式和要求。 3. 外板和甲板设计:规范规定的设计标准,计算和选取方法。 4. 双层底设计:双层底的结构特点,受力情况,设计标准和计算方法。 5. 舷侧骨架的结构和受力特点,设计标准和计算方法。 6. 甲板骨架的结构和受力特点,设计标准和计算方法。重点:规范对总纵强度的要求;外板和甲板 设计;双层底设计;底部骨架设计;舷侧骨架设计;甲板骨架设计 四、教学建议及说明 1. 本课程的系统性,理论性强需有较宽广、坚实的数学基础,除与其它专业相同的数学基础要求外, 还特别要求要级数,线性代数方面有较好的基础。 2. 有必要介绍有关船舶结构力学和材料力学的有关内容,因此,在教学过程中,应注意温故知新,注 意知识的系统和连贯,并应注意,理论与实践的联系。课程设计为规范设计典型货船中横剖面 结构,时间为2 周。 3.

华科船舶结构强度第二次大作业

船体强度与结构设计 ------第二次大作业 班级: 姓名: 学号:

题目:图示为某船舶横剖面结构示意图。请计算当船舶船舯为波谷,且弯矩值为×107N ·m ,考虑折减系数计算总纵弯矩应力。 解答: 一、计算依据 1、计算载荷 计算弯矩 7 9.010m M N =?? 2、船体材料 计算剖面的所有构件均采用低碳钢,屈服极限=235a Y MP σ 3、许用应力 (1)总纵弯曲许用应力 []0.5Y σσ= (2)总纵弯曲与板架局部玩去合成应力的许用应力: 在板架跨中 12[+]0.65Y σσσ= 在横仓壁处 12[+]Y σσσ=

二、总纵弯曲正应力计算 1、总纵弯曲正应力第一次近似计算 肋骨剖面计算简图如题图所示。将图中个强力构件编号并将其尺寸填入表中。船体剖面要素及第一次近似总纵弯曲应力的计算在下表中完成。

在计算中,参考轴取在基线处。利用上表中的数据可得第一次近似中和轴距参考轴的距离为: =2748.361702.81=1.614m ?÷ 所以,第一次近似中和轴距基线的距离为 船体剖面对水平中和轴的惯性矩为: 222=2(9951.42138.512748.361702.81)11308.1cm m I ?+-÷=? 剖面上各构件的应力为: ' i i = /100M Z I σ 式中'i i Z Z =-? 2、临界压力计算 由于该计算中船舶船舯处于波谷中,即船舶处于中垂状态,所以下面只列出中和轴以上部分受压板的临界应力。 纵骨架式板格(四边自由支持)按下式计算: 2 10076( )cr t b σ= 3、船体总纵弯曲应力第二次近似计算 (1)剖面折减系数计算 已知本船体结构为纵骨架势,因此对于只参加抵抗总纵弯曲的构件 cr i σ?βσ= 式中 cr σ——板格的临界应力

船舶与海洋结构物结构强度

机密★启用前 大连理工大学网络教育学院 2020年春《船舶与海洋结构物结构强度》 期末考试复习题 ☆注意事项:本复习题满分共:200分。 一、单项选择题(本大题共11小题,每小题2分,共22分) 1、船体结构设计最后一个阶段是()。 A.初步设计 B.详细设计 C.生产设计 D.分段设计 答案:C 2、船体总纵强度计算中,选取的计算波长与船长的关系是()。 A.计算波长小于船长 B.计算波长大于船长 C.计算波长等于船长 D.没有关系 答案:C 3、许用应力与结构发生危险状态时材料所对应的极限应力值相比,存在如下哪种关系?() A.许用应力等于极限应力值 B.许用应力大于极限应力值 C.许用应力小于极限应力值 D.许用应力与极限应力值没关系 答案:C 4、扭矩曲线和扭矩分布曲线的关系为()。 A.扭矩曲线为扭矩分布曲线的一次积分 B.扭矩分布曲线为扭矩曲线的一次积分 C.扭矩曲线为扭矩分布曲线的二次积分 D.扭矩分布曲线为扭矩曲线的二次积分 答案:A 5、自升式平台着底状态的总体强度计算一般是以哪种工况作为设计工况() A.拖航工况 B.放桩和提桩工况

C.满载风暴工况 D、桩腿预压工况 答案:C 6、对于半潜式平台,下列哪种工况每一构件上的载荷只有均布载荷和集中载荷()A.平台满载、静水、半潜吃水 B.平台满载、静水、半潜吃水,但平台有一定升沉运动 C.平台满载、静水、半潜吃水,但平台有一定升沉运动,且平台处于井架大钩有集中载荷时的钻井作业状态 D.平台满载、设计风暴、半潜吃水、横浪,且设计波长等于2倍平台宽度,波峰位于平台中心线上 答案:A 7、平台结构在空气中的重量属于下列哪种载荷() A.固定载荷 B.活载荷 C.环境载荷 D.施工载荷 答案:A 8、极限弯矩对应的极限状态是以什么量为衡准的() A.结构受力达到许用应力 B.结构受力达到屈服极限 C.结构受力达到许用应力的0.9倍 D.结构受力达到屈服极限的0.9倍 答案:B 9、已知扭矩为60Nm,在此扭矩作用下扭转角度为0.1弧度。则船体的扭转刚性为()A.300弧度/(牛米) B.400弧度/(牛米) C.500弧度/(牛米) D.600弧度/(牛米) 答案:D 10、导管架在海上利用驳船运输的过程中受到哪些力的作用()

《船体结构与强度设计》习题题目练习

《船体结构与强度设计》复习题 一、判断题 1、长期以来,总强度一直是船体结构强度校核的主要方面。(√) 2、强度标准设计又称为计算设计方法,是目前应用比较广泛的方法。(√) 3、船舶除具有一定的强度外,还必须具有一定的刚度。(√) 4、对那些抗扭刚度较低的船体来说,扭转强度的研究就显得十分必要。(√) 5、在单跨梁的弯曲理论中,我们规定弯矩在梁的左断面逆时针为正,在梁的右断面顺时针为正,反之为负。(√) 6、在材料力学中,多数是根据剪力方程与弯矩方程或根据载荷、剪力与弯矩三者之间的微积分关系来画剪力图与弯矩图,在结构力学中也是一样。(×) 7、通过在方程中引入初始点的弯曲要素值来求解梁挠度曲线方程的方法叫做“初参数法”。(√) 8、如果梁上受到几个载荷共同作用时,就可以用“叠加原理”来进行计算。(√) 9、求解静不定梁往往是利用弯曲要素表,并通过变形协调条件来进行,而不能利用“初参数法”。(×) 10、在船体结构中,除了少数的桁架结构外,大多数的结构都是以弯曲变形为主的静不定杆系,例如连续梁、刚架及板架等属于这类杆系。(√) 11、变形连续条件就是变形协调条件。(√) 12、交叉梁系中不受任何外载荷作用的杆系称为无载杆。(√) 13、从原则上讲,力法可以解一切静不定结构。(√) 14、在船体结构计算中,常将甲板纵骨与船底纵骨视作连续梁,而甲板横梁与船底肋板作为它们的弹性支座。(×) 15、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。(√) 16、位移法中关于弯曲要素正负号的规定与力法中的规定一样。(×) 17、节点平衡方程又叫位移法方法,且此方程为正则方程。(√) 18、在弯矩分配法基本结构下,连接于节点的各杆杆端的固端弯矩一般来说相互平衡,即作用于节点上的固端弯矩之和等于零。(×) 19、和位移法相比,弯矩分配法可以使问题简单化,因为绕过了求节点转角这一步而直接求出杆端弯矩。(×) 20、正则方程就是力的互等定理的反应。(√) 21、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。(√) 22、最小变形能定理,又称最小功原理,是莫尔定理的特殊情况。(×) 23、广义位移应理解为杆件在变形中广义力作用点处沿力作用方向的位移,广义力与广义位移永远成线性关系。(×) 24、运用能量法能够解决结构的位移问题,也能解决静不定问题。(√) 25、若杆件横断面对于两个主对称轴的惯性矩不同,则杆在失稳时总是在刚度最大的平面中弯曲。(×) 26、在造船界,通常把杆件在弹性范围外失稳的力叫做临界力,以区别弹性范围内失稳的欧拉力。(√) 27、对于高强度钢与普通钢,虽然具有相同的弹性模量,但具有不同的屈服极限,因此用这两种材料做成的杆件,尽管其断面形式相同、跨度相同、固定情况相同,他们的欧拉力是不同的。(×) 28、对于任意多跨连续梁,只要其每个跨度是等距、等断面的,并且两端是自由支持的,这时不论跨度有多少,其欧拉力都等于每跨单独时的欧拉力。(√)

船舶结构强度复习思考题

复习思考题 1.船体强度计算的主要内容是什么?船舶结构 的主要特点是什么?船舶结构主要的骨架型式有哪些?它们的主要优缺点?一般的应用原则是什么? 2.船舶结构主要的纵向强力构件、横向构件有 哪些?它们的主要作用是什么? 3.作用在船舶结构上的主要载荷类型有哪些? 每种类型载荷的典型例子是什么? 4.船舶结构的主要失效形式有哪些?每种失效 形式的主要影响因素有哪些? 5.船舶结构设计的一般过程或步骤是什么? 6.船体梁中剪力和弯矩产生的原因是什么?剪 力和弯矩沿船长分布的特点?典型载荷曲线、剪力曲线、弯矩曲线的绘制。 7.传统静波浪剪力和弯矩标准计算的要点是什 么?中拱、中垂的含义? 8.熟练掌握典型重力、浮力分布情况下,船体 梁中剪力、弯矩的计算方法。 9.总纵强度校核计算时通常选取哪些计算剖面 进行总纵强度校核?

10.船体总纵弯曲应力沿剖面高度分布的规律是 什么?剖面中最大总纵弯曲拉伸、压缩正应力发生的位置?剖面中最大剪应力发生的位置? 11.剖面折减、折减系数的概念?为什么要进行 总纵弯曲应力的多次迭代计算? 12.船体构件多重作用的定性分析,船底构件应 力合成计算剖面的选取分析。 13.船体极限弯矩的基本含义是什么? 14.熟练掌握简化船体剖面中总纵弯曲正应力、 剪应力的计算。 15.船舶开口剖面剪力中心的位置?船体在哪些 情况下受到扭矩作用?典型扭矩曲线的绘制。 16.翘曲的含义?为提高大开口船舶抗扭刚度采 取什么结构措施比较有效? 17.典型构件如甲板纵骨、船底纵骨强度、稳定 性计算模型是什么?船底板、甲板板强度、稳定性计算模型是什么?典型板架强度计算模型是什么? 18.船体骨架附连带板的概念,剪切滞后和带板 宽度?

最新大工17秋《船舶与海洋结构物结构强度》在线作业2

大工17秋《船舶与海洋结构物结构强 度》在线作业2

1: 单选题(5分) 钻井平台结构一般都采用()的空间钢架形式,各种梁元的最大受力状态并不对应于同一波浪状态。 A: 管状 B: 板状 2: 单选题(5分) 中垂状态下,()中的应力首先达到屈服极限。 A: 船首 B: 船尾 C: 船底 D: 甲板 3: 单选题(5分) 剖面模数的物理意义是体结构抵抗()能力的一种几何特性 A: 扭转变形 B: 弯曲变形 C: 剪切变形 D: 拉伸变形 4: 单选题(5分) 半潜式平台刚架计算的主要问题是() A: 确定各梁元的应力 B: 确定各梁元的挠度 C: 确定各梁元的位移 D: 确定各梁元的应变 5: 单选题(5分) 剪切挠度一般在弯曲挠度的()左右,所以通常不计算。 6: 多选题(5分) 下列关于极限弯矩的说法,正确的有()。 A: 极限弯矩表征船体能承受的最小载荷。 B: 极限弯矩表征船体能承受的最大载荷。 C: 用极限弯矩来估计船体所具有的过载能力。 D: 极限弯矩值越大越好。 ,C 7: 多选题(5分)

扭转强度计算假定有() A: 船体前后对称与中剖面的 B: 在静水水线和波浪水线间的范围内的船侧是直臂型的 C: 波形是余弦性的 D: 船体在波浪上斜置时没有横纵倾角了 ,B,C,D 8: 多选题(5分) 桩腿除了受到风、浪、流等的环境载荷、自身的重量和浮力外还受到()。 A: 船体对桩腿的作用力矩 B: 船体对桩腿的水平剪力 C: 船体对桩腿的轴向力 D: 桩腿底部的垂直反力与水平反力 ,B,C,D 9: 多选题(5分) 海底基础对自升式平台的桩腿的转动约束可用一个转动弹簧来表示,此转动弹簧的刚度系数的确定取决于()? A: 海域的海况 B: 海底土壤的特性 C: 插桩深度 D: 桩腿箱的形状 ,C,D 10: 多选题(5分) 挠度过大的时候,可能造成的影响有哪些?() A: 影响主机、轴系的运转。 B: 影响到舾装件的安装。 C: 影响到仪表的使用。 D: 影响到上层建筑端部由于应力集中而破坏。 ,B,C,D 11: 判断题(5分) 单位长度扭角即扭率。 A: 错误 B: 正确 12: 判断题(5分) 在实际上,许用应力标准是根据舰船设计、建造和营运的经验,以及积累的实船静载测量和航行试验结果,根据安全和经济的原则而确定的。 A: 错误 B: 正确

船舶结构物强度

思考题 1.依据“建造规范”与依据“强度规范”设计船体结构的方法有什么不同?它们各有何优缺点 答:建造规范:根据规范确定最小尺寸,设计尺寸不应小于最小尺寸 优点:安全、简便。缺点:不易反应具体船舶的特点及新技术成果。 强度规范:又分直接设计和间接设计,前者是依据]/[max σM W =来确定构件尺寸,后者参考母型取定构件尺寸,再计算max σ与][σ相比较,修改尺寸。 优点:合理,反映具体的船舶特点。缺点:计算工作量大 2.为什么要将船体强度分为“总强度”和“局部强度”?其中“局部强度”与“局部弯曲”的含义有何不同? 答:总强度是把整个船体看做一个整体来研究其强度,局部强度是研究组成船体的某些部分结构、节点及其组成构件的强度问题,一般在总强度校核已进行的前提下,对局部强度进行分析,以确定结构布置原则和决定构件尺寸。局部弯曲是考虑将总纵弯曲应力计入的总应力,而局部强度还得将总应力与][σ相比较,进行强度校核。 3.如何获得实际船舶的重量分布曲线? 答:通常将船舶重量按20个理论站距分布(民船尾-首,军船首-尾编排),用每段理论站距间的重量作出阶梯形曲线,并以此来代替重量曲线。作梯形重量曲线时,应使每一项重量的重心在船长方向坐标不变,其重量分布范围与实际占据的范围应大致对应,而每一项理论站距内的重量则当做是均匀的。最终,重量曲线下所包含的面积应等于船体重量,该面积的形心纵向坐标应与船体重心的纵向坐标相同。 4.说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。 答:原理:认为船是在重力、浮力作用下平衡于波浪上一根梁 步骤:(1)确定平衡水线位置(2)根据梯形法、围长法等得出船舶重量分布曲线w(x),根据邦戎曲线得出某一吃水下的浮力曲线b (x ),计算载荷曲线q(x)=w(x)-b(x),根据∫=x dx x q x N 0)()(计算船舶静水剪力,∫∫=x x dxdx x q x M 00)()(计算静水弯矩 5.“静置法”对计算波浪的波型、波长、波高以及与船舶的相对位置作了怎样的规定? 答:对于“静置法”,标准波浪的波形取为坦谷波,计算波长等于船长,波高则随波长变化。波船相对位置:中拱(波峰在船舯)和中垂(波谷在船舯)两种典型状态。 6.按照“静置法”所确定的载荷来校核船体总纵强度,是否反映船体的真实强度,为什么?答:按照静置法所确定的载荷来校核船体总强度,不反映船体的真实强度,因为海浪是随机的,载荷是动态的,而且当L 较大时载荷被夸大,但具有相互比较的意义 7.依据q-N-M关系解释在中拱和中垂波浪状态下,通常船体波浪弯矩总是舯剖面附近最大,这一结论是否适用于静水弯矩? 答:适用于静水弯矩,将船近似为自由-自由梁,受垂向载荷作用,易知船体弯矩是舯剖面附近最大 8.在初步设计阶段,如何应用“弯矩系数法”来决定船体的最大波浪弯矩和剪力? 答:在初步设计阶段,通过参考母型船,估计一个主尺度D 、L ,在中拱、中垂两种情况下,由max )/(w M DL K =,得出K DL M w /)(max =其中中垂K ,中拱K 的值约15-35,而max )(w N 由max )(w N =L M w /)(5.3max 得出

船舶强度与结构设计的复习题

复习题 第一章(重点复习局部载荷分配、静水剪力弯矩的计算绘制) 1、局部载荷是如何分配的? (2理论站法、3理论站法以及首尾理论站外的局部重力分布计算) P P P =+21 a P L P P ?=?+)(2 121 由此可得: ?? ? ?? ?? ?-=?+=)5.0()5.0(21L a P P L a P P 分布在两个理论站距内的重力 2、浮力曲线是如何绘制的? 浮力曲线通常按邦戎曲线求得,下图表示某计算状态下水线为W-L 时,通常 根据邦戎曲线来绘制浮力曲线。为此,首先应进行静水平衡浮态计算,以确定船舶在静水中的艏、艉吃水。

帮戎曲线确定浮力曲线 3、M、N曲线有何特点? (1) M曲线:由于船体两端是完全自由的,因此艏、艉端点处的弯矩应为零,亦即弯矩曲线在端点处是封闭的。此外,由于两端的剪力为零,即弯矩曲线在两端的斜率为零,所以弯矩曲线在两端与纵坐标轴相切。 (2) N曲线:由于船体两端是完全自由的,因此艏、艉端点处的剪力应为零,亦即剪力曲线在端点处是封闭的。在大多数情况下,载荷在船舯前和舯后大致上是差不多的,所以剪力曲线大致是反对称的,零点在靠近船舯的某处,而在离艏、艉端约船长的1/4处具有最大正值或负值。 5、计算波的参数是如何确定的? 计算波为坦谷波,计算波长等于船长,波峰在船舯和波谷在船舯。 采用的军标GJB64.1A中波高h按下列公式确定: 当λ≥120m时, 当60m≤λ≤120m时,当λ≤60m时, 20 λ = h(m) 2 30 + = λ h(m) 1 20 + = λ h(m) 6、船由静水到波浪中,其状态是如何调整的? 船舶由静水进入波浪,其浮态会发生变化。若以静水线作为坦谷波的轴线,当船舯位于波谷时,由于坦谷波在波轴线以上的剖面积比在轴线以下的剖面积小,同时船体中部又较两端丰满,所以船在此位置时的浮力要比在静水中小, 因而不能处于平衡,船舶将下沉ξ值;而当船舯在波峰时,一般船舶要上浮一些。 另外,由于船体艏、艉线型不对称,船舶还将发生纵倾变化。 7、麦卡尔假设的含义。 麦卡尔方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位置。因此,在计算 时,要求船舶在水线附近为直壁式,同时船舶无横倾发生。根据实践经验,麦 卡尔法适用于大型运输船舶。 第二章 (重点复习计算剖面的惯性矩、最小剖面模数是如何的计算、折减系数、极限弯矩的计算)1、危险剖面的确定。 危险剖面: 可能出现最大弯曲应力的剖面,由总纵弯曲力矩曲线可知,最大弯矩一般在 船中0.4倍船长范围的,所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大

船舶强度与结构设计大作业(二)

船舶总纵强度计算 班级:船海1301 姓名:禹宗昕 学号:U201312263 完成日期:2016.4.18 一.计算依据 1.横剖面图和尺寸 图1.1 横剖面图和尺寸 注:6,18分别为全部的甲板纵骨和船底纵骨;20,21分别为统一水平高度的加强筋。 2.计算载荷 中垂,计算弯矩M=9.0×107N·m 3.船体材料 计算剖面所有的构件均采用低碳钢,屈服极限σr=350N/mm2 4.总纵弯曲许用应力[σ]=0.5σr 二.总纵弯曲正应力

1.总纵弯曲正应力第一次近似计算 剖面简图如上图所示,和图中编号对应的各强力构件尺寸已表明。第一次近似总纵弯曲应力的计算在下表中完成,参考轴取在基线处。 表2.1 总纵弯曲正应力第一次近似计算 第一次近似中和轴参考轴(基线)距离: Δ=2275.61/1756.59=1.580 m 船体剖面对水平中和轴的惯性矩为 I=2*[9928.905+154.262-Δ2 *1756.59]=11394.7448 cm2m2 总纵弯曲应力为 σi=M/I*Z i*10 N/mm2 2.临界应力计算 因为处于中垂状态,下面只列出了中和轴以上部分受压板,纵骨,纵桁的临界应力。 (1)纵骨架式板格按下式计算: σcr=76*(100t/b)2 N/mm2 表2.2.1 纵骨架式板格临界应力计算 (2).纵骨剖面要素及临界应力计算入下表,其中欧拉临界应力计算式: σcr=π2Ei/a2(f+b e t)N/mm2 式中,a为实肋板间距,a=120cm,b e为带板宽度平均值 b=40cm < a/6 =20cm, 因而带板的计算依据a/6. 带板受到压缩应力大于临界应力时应做折减,带板宽度按下式确定: b e=a/6/2*(1+φ) 带入可得,

船舶结构强度作业

作 业 1. 长方形浮码头,长25m, 宽5m, 深3m, 空载时吃水1m (淡水)。当中部10m 范围内承受均布载 荷时,吃水增加到2m 。假定船体质量沿船长均匀分布,试作出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、静水剪力和弯矩曲线,并求出最大剪力和最大弯矩值。 2. 某型深为3.5m 的横骨架式船舶,第一次近似计算船中剖面要素时,参考轴选在基线上 1.4m 处, 不小于0.5, 该船底板的最小厚度至少应为多少(肋距为600mm, 船底板的临界应力 2 )100( 6.19s t cr =σ, N/mm 2, s 为肋距, t 为板厚)。 3. 某方形驳船L=90m, 空船质量W=450t, 沿 全船均布,载矿砂500t 分布于船中部70m 。设矿砂沿船长均布,但沿船宽方向呈图1所示分布且前后反对称,试画出扭矩曲线。 4. 试计算图2所示横骨架式内河驳船在甲板和船底处的总纵 弯曲应力及中和轴处的剪应力(不计初挠度和横荷重的影响,不考虑板的折减)。已知: 型深 D =3.2m , 船宽B =6.0m , 吃水 d=2.0m , 肋距 S =500mm; 甲板厚度 t 1=3.5mm ;船底、舷侧板厚度t 0=4.0mm; 甲 板纵桁 ,中内龙骨 ,中垂弯矩 M =1250 kNm , 剪力V = 1125kN 。 图1 200×5 60×6 250×5 80×6 图2

5. A ship with length 90 m, floats in still fresh water at a draft of 5.8 m when loaded. The weight curve of the loaded ship may be regarded as linear, from zero at the two ends to a maximum at the mid-length. The simplified cross-section of the hull with a superstructure is shown in Figure 3. The cross-sectional dimensions are also shown in Figure 2. The hull girder is made of steel and the superstructure of aluminium. The modulus of elasticity of the steel steel E is 2.1×105 MPa and that of the aluminium alu E is 0.7×105 MPa. (a) Draw the shear force and bending moment curves respectively. (b) Compute the normal stresses at top deck house and at the bottom shell of the mid-section respectively. 6. Analyze strength computational model of a typical deck grillage, ones of stability and strength analyses of a longitudinal at deck, and one of a longitudinal at bottom for its strength analysis. Briefly explain the reasons. Figure 3

船体结构强度

1.极限弯矩:是指在船体剖面内离中和轴最远点的刚性构件中引起的应力达到结构材料屈服极限(在受拉伸时)或构件的临界应力(在受压缩时)的总纵弯曲力矩。 2.总强度:从整体上研究船体梁变形规律和抵抗破坏的能力,通常称为总强度。 3.计算状态:在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态。 4.剖面模数:W=I/Z,表征船体结构抵抗弯曲变形能力。 5.纵向强力构件:纵向连续并能够有效地传递总纵弯曲应力的构件习惯上被称为纵向强力构件。 6.安全系数:是考虑强度计算中的许多不确定性,为保证设计结构必要的安全度而引入的强度储备。 7.许用应力:是指在结构设计预计的各种工况下,船体结构构件所容许承受的最大应力值。 8.强度储备系数:Mj与在波谷上和波峰上的相应计算弯矩M进行比较,即应满足Mj/M>n, n称为强度储备系数,Mj/M也表明船体结构所具有的承受过载的能力的大小。 9.局部强度:从局部上研究船体梁变形规律和抵抗破坏的能力,通常称为局部强度。 10.带板:为估算骨架的承载能力,把一定宽度的板计算在骨架剖面中,即作为它的组成部分来计算骨架梁的剖面积、惯性矩和剖面模数等几何要素,这部分板称为带板。 11.剖面利用系数:实际剖面模数与理想剖面模数的比值,表明了材料在剖面中分布的合理程度。 12.剖面模数比面积:产生单位剖面模数(W2/3)所需的剖面积。Cw=F/W2/3

13.计算剖面:可能出现最大弯曲应力的剖面。 14.甲板室:上层建筑中宽度与船宽相差较大的围蔽建筑物。 1.集装箱船为什么要进行扭转强度计算,产生扭矩的原因是什么? 集装箱船具有大开口的技术特征,舱口宽度一般达到甚至超过船宽的85%,舱口长度可以达到舱壁间距的约90%,使得扭转强度的重要性上升到与总纵强度同等的地位。船舶在斜浪中航行、船舶倾斜、船舶横摇 2.船体强度计算应包括下述内容: (1)确定作用在船体和各个结构上的载荷的大小及性质,即所谓外力问题。(2)确定结构剖面中的应力与变形,即结构的响应分析(亦称载荷效应分析);或者求使结构失去它应起的各个作用中的任何一种作用时的载荷,即结构的极限状态分析(亦称求载荷效应的极限值),即所谓内力问题。 (3)确定合适的强度标准,并检验强度条件。 3.简述计算船体梁所受剪力弯矩的步骤。P10 (1)计算重量分布曲线; (2)计算静水浮力曲线; (3)计算静水载荷曲线; (4)计算静水剪力及弯矩; (5)计算静波浪剪力及弯矩; (6)将静水剪力及弯矩和静波浪剪力及弯矩叠加,即得总纵弯矩和剪力 4.简述坦谷波绘制步骤。P23 5.纵向强力构件分为四类: (1)只承受总纵弯曲的纵向强力构件,称为第一类构件,如不计甲板横荷重

船舶结构强度第二次课程大作业——朱老师+程老师

船舶结构强度第二次课程大作业 院系班级:*********** 姓名:*********** 学号:*********** 指导老师:*********** 日期:*********

图示为某船舶横剖面结构示意图。请计算当船舶船舯为波谷,且弯矩值为9.0×107N·m,考虑折减系数计算总纵弯曲应力。

解:计算过程如下面所示: 1.计算载荷 计算弯矩M=9.0*107 N·m 2.船体材料 计算剖面的所有构件均采用低碳钢,屈服极限σY= 235Mpa。 3.许用应力 (1)总纵弯曲应力[σ]= 0.5σY (2)总纵弯曲与板架局部弯曲合成应力的许用应力: 在板架跨中[σ 1+ σ 2 ]=0.65σ Y 在横舱壁处 [σ1+σ2]=σY 4、总纵弯曲正应力第一次计算 (1) 根据图示肋骨剖面计算简图,对其中构件进行编号。然后将与图中编号对应的各强力构件尺寸填入下表中。船体剖面要素及第一近似总纵弯曲应力的计算在下表中完成。 构 件编号构件 名称 构件 尺寸 构建 剖面 积Ai 距参考 轴距离 Z i (m) 静力矩 A i ·Z i 惯性矩 A i ·Z i 2 构件 自身 惯性 矩 距中 和轴 距离 (m) 总纵弯 曲应力 (N/mm2) 1 甲板 纵桁 1//2 18.4 4.26 78.384 333.91 584 0.073 2 2.646 347.392 89807 2 上甲 板 5x28 00 140 4.4 616 2710.4 不计 2.786 358.809 56609 3 上甲 板纵 骨 (80 x22x 5) x11 64.2 4 4.4 282.65 6 1243.6 864 0.028 853 2.786 358.809 56609 4 上甲 板纵 桁 8x28 0/12 x120 36.8 4.26 156.76 8 667.83 168 0.146 3 2.645 98449 215.773 76062

船体强度与结构答案

船体强度与结构答案 【篇一:《船体结构与强度设计》复习题】 txt>一、判断题 1、长期以来,总强度一直是船体结构强度校核的主要方面。(√) 2、强度标准设计又称为计算设计方法,是目前应用比较广泛的方法。(√) 3、船舶除具有一定的强度外,还必须具有一定的刚度。(√) 4、对那些抗扭刚度较低的船体来说,扭转强度的研究就显得十分必要。(√) 5、在单跨梁的弯曲理论中,我们规定弯矩在梁的左断面逆时针为正,在梁的右断面顺时针为正,反之为负。(√) 7、通过在方程中引入初始点的弯曲要素值来求解梁挠度曲线方程的 方法叫做“初参数法”。(√) 8、如果梁上受到几个载荷共同作用时,就可以用“叠加原理”来进行 计算。(√) 10、在船体结构中,除了少数的桁架结构外,大多数的结构都是以 弯曲变形为主的静不定杆系,例如连续梁、刚架及板架等属于这类 杆系。(√) 11、变形连续条件就是变形协调条件。(√) 12、交叉梁系中不受任何外载荷作用的杆系称为无载杆。(√) 13、从原则上讲,力法可以解一切静不定结构。(√) 15、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。(√) 17、节点平衡方程又叫位移法方法,且此方程为正则方程。(√) 20、正则方程就是力的互等定理的反应。(√) 21、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。(√) 24、运用能量法能够解决结构的位移问题,也能解决静不定问题。(√) 26、在造船界,通常把杆件在弹性范围外失稳的力叫做临界力,以 区别弹性范围内失稳的欧拉力。(√) 28、对于任意多跨连续梁,只要其每个跨度是等距、等断面的,并 且两端是自由支持的,这时不论跨度有多少,其欧拉力都等于每跨 单独时的欧拉力。(√)

船舶强度与设计名词解释

船舶强度与设计名词解释 引起船体梁总纵弯曲的外力计算 总纵弯曲:船体梁在外力的作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲 总纵强度:船体梁抵抗总纵弯曲的能力 波浪剪力:完全是由波浪产生的附加浮力引起的附加剪力 重量曲线:船舶在某一计算状态下,描述船体重量沿船长分布的曲线 不变重量:即空船重量,包括船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量 变动重量:即装载重量,包括货物、燃油、淡水、旅客压载等各项可变重量 总体性重量:即沿船体梁全长分布的重量,包括主体结构、油漆、索具等 局部性重量:沿船长某一区段分布的重量,包括货物、燃油、机电设备等 浮力曲线:船舶在某一装载时,描述浮力沿船长分布状况的曲线 载荷曲线:引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线 静水剪力曲线:船体梁在静水中所受到的剪力沿船长分布状况的曲线 计算状态:在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态 波浪要素:包括波形、波长与波高 坦谷波:波峰陡峭、波谷平坦,波浪轴线上下的剖面积不相等的波 史密斯修正:考虑波浪动力压力影响对浮力曲线所做的修正 总纵弯矩:船舶在同一计算状态下,静水弯矩和静波浪弯矩的代数和 重量的分布原则:遵循静力等效原则。保持重量的大小不变;保持重量的重心的纵向坐标不变;近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同 重量曲线绘制的方法与原理? 梯形法:船舶往往中部丰满,两端尖瘦,可以将平行中体部分用均匀的重量分布,两端部分用两个梯形分布,根据重量分布原则确定梯形要素 围长法:假设船体结构单位长度的重量与该横剖面围长(包括甲板)成比例。该方法适用于船舶主体结构重量的分布 库尔求莫夫法:用特定的阶梯型分布曲线来表示船体重量的分布 装载曲线、剪力曲线、弯矩曲线的特征: 首尾端点处的剪力和弯矩为零,亦即剪力和弯矩曲线在端点处封闭 零载荷点与剪力的极值相对应,零剪力点与弯矩的极值相对应

船体结构强度第一次大作业

船舶结构强度第一次大作业 学生姓名:李聪洲 班级:船海1103 学号:U201112258 2014年4月8日

一、主要数据及原始资料 1、主要数据 垂线间长 p L =200m 海水密度 ρ=1.0253 /m t 重力加速度 g=9.802/s m 2、原始资料 (1)全船重量重心汇总表。 站号 重心坐标 (m ) 重量(t ) 0-1 -95 791.9 1-2 -85 810.6 2-3 -75 855.8 3-4 -65 900.0 4-5 -55 399.6 5-6 -45 488.1 6-7 -35 525.6 7-8 -25 410.1 8-9 -15 558.9 9-10 -5 750.1 10-11 5 710.5 11-12 15 670.8 12-13 25 540.9 13-14 35 650.0 14-15 45 558.6 15-16 55 610.2 16-17 65 496.5 17-18 75 580.0 18-19 85 520.4 19-20 95 419.3 总重量 12248.0 (2)邦戎曲线图。 i x

(3)静水中的有关参数 总重量 W=120030.4 kN 水线面面积 A=48002 m 纵稳性半径 R=220m 漂心纵向坐标 x f =-4.3m 平均吃水 d=3.9m (4)参数计算 由公式i i i g P x P x ∑∑= 以及全船重量重心汇总表中的数据可以计算出全船重心: g x =-6.786m 由邦戎曲线数据表中的数据绘制邦戎曲线,并与吃水为3.9m 的直线相交如下所示: 得到下表数据: 站号 浸水面积si A (2 m ) 纵向坐标i x (m ) 0 3.22 -100 1 5.58 -90 2 18.21 -80 3 31.31 -70 4 50.91 -60 5 74.46 -50 6 93.82 -40 7 105 -30 8 109.73 -20 9 110.19 -10 10 110.16 0 11 107.82 10 12 101.22 20 13 90.23 30 14 74.36 40 15 55.95 50

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