船体结构强度复习

绪论

1.船体结构安全性是什么

所谓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载荷效应，并在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。

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.从整体上研究其（船体梁）变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为总强度。

4.从局部上研究其（船体梁）变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。

5.作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：

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①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。

例如：总纵弯曲的力矩，剪力，应力及纵向扭矩等。

②局部性载荷：是指引起局部结构，构件的变形或破坏的载荷。

例如：水密试验时的水压力，机器的不平衡所造成的惯性力，局部震动，海损时的水压力等。

6.作用在船体结构上的载荷，按载荷随时间变化的性质，可分为：

①不变载荷：是指在作用时间内不改变其大小的载荷。（在不变载荷作用下的结构响应分析称为静水分析）

例如：静水载荷（包括静水压力，货物压力，静水弯矩等），水密试验时的水压力等。

②静变载荷：是指载荷在作用时间内有变化，但其变化的最小周期超过该受力结构构件的固有周期若干倍，故又称准静态载荷。

例如：作用于船体的波浪载荷（包括动水压力，波浪诱导弯矩等），液体货物的晃动压力，航行中的甲板上浪，下水载荷等，其中最重要的是波浪载荷。

③动变载荷：是指在作用时间内的变化周期与所研究的结构构件响应固有振动周期同阶：

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例如：局部结构的强迫（机械）震动，由螺旋桨引起的脉动压力，船体梁的波激震动等。

④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。

7.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。（结构设计通常在船舶总体设计完成后进行）

8.船体结构设计过程分为三个阶段：

（1）初步设计，根据批准的技术任务书对整个结构的设计原则（例如，船体材料及结构型式的选择，重大技术措施的采取等）作出分析比较，对主要构件的布置与尺寸作出理论的估计，并绘制横剖面图，给出钢料预估单。

（2）详细设计，根据确认的初步设计及审批初步设计时所作的各项决定进行。在这一阶段中，全面解决结构设计中的技术问题，最终决定构件的布置，尺寸及连接方式，提交送验船部门审查所需要的设计图纸及技术文件。

（3）生产设计，主要绘制各部结构，构件连接的施工详图。

9.为得到一个优秀的结构设计，通常应考虑下述诸方面：

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

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10.结构设计的基本原理和方法：

长期以来，民船的结构设计主要以各船级社颁布的有关规范为依据。现有的规范仍以船舶建造经验为基础，是基于许多应力的传统设计方法。

第一章

1.什么叫船体梁

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。

2.什么叫总纵弯曲、总纵强度

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。

船体梁抵抗总纵弯曲的能力，称为总纵强度。

重力与浮力是引起船体梁总纵弯曲的主要外力。

3.船舶在某一计算状态下，描述全船重量沿船长分布状况的曲线，称为重量曲线。（其纵坐标表示船体梁单位长度上的重量分布值）

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5.重量的分类

（1）按变动情况来分

①不变重量，即空船重量。（船体结构、舾装设备、机电设备等固定重量）

②变动重量，即装载重量。（货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等可变重量）

（2）按分布情况来分

①总体性重量，即沿船体梁全长分布的重量。（主体结构、油漆、索具，对于内河大型客轮还包括纵通的上层建筑及旅客等各项重量）

②局部性重量，即沿船长某一区段分布的重量。（货物、燃油、淡水、粮食、机电设备、舾装设备等）

5.重量的分布原则

对各项重量按近似的和理想化的分布规律处理时，必须遵循静力等效原则，即（1）保持重量的大小不变，这就是说要使近似分布曲线所围的面积等于该项实际重量；

（2）保持重量重心的纵向坐标不变，即要使近似分布曲线所围的面积形心纵坐标与该项重量的重心坐标相等；

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（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。

最终，应使重量曲线所围的面积等于全船的重量，该面积的形心纵向坐标与船舶重心的纵向坐标相同。

6.计算状态的选取

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。

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。

7.什么叫坦谷波

曲线形状特点波峰陡峭，波谷平坦，波浪轴线上下的剖面积不相等，称为坦谷波。

·波浪要素包括：波形、波长、波高。

·当波峰或波谷在船中时，浮力相对于静水线的改变最明显；在波长稍大于船长时才得到最大的波浪弯矩，但此时的弯矩与波长等于船长时的弯矩相差不大。（计算时取波长等于船长）

第二章

1.；

2.惯性矩：通常被用作描述截面抵抗弯曲的性质。

3.剖面模数：W=I/Z,表征船体结构抵抗弯曲变形能力。

3.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。

4.计算剖面的选择

最大弯矩一般在船中倍船长范围内，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面--含有最大的舱口或其它开口的剖面，如机舱、货舱开口剖面。此外，一般还要对下述强度最弱剖面进行计算：船体骨架式改变处剖面、上层建筑端壁处剖面、主体材料分布变化处剖面以及由于重量分布特殊可能出现相当大的弯矩值的某些剖面。

4.结构稳定性和构件的多重作用是船体总纵强度计算必须考虑的两个主要问题。

5.剖面折减的概念：一般采用折减系数ψ把船体剖面中的一部分失稳的板构件剖面积化为假象的不失稳的刚性构件剖面积。

6.按照纵向构件在传递载荷过程中所产生的应力种类和数目，把纵向强力构件分为四类：（简答题）

（1）只承受总纵弯曲的纵向强力构件，称为第一类构件，如不计甲板横荷重的上甲板；

（2）同时承受总纵弯曲和板架弯曲的纵向强力构件，称为第二类构件，如船底纵桁，内底板；

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（3）同时承受总纵弯曲，板架弯曲及纵骨弯曲的纵向强力构件，或者同时承受总纵弯曲，板架弯曲及板的弯曲（横骨架式）的纵向强力构件，称为第三类构件，如纵骨架式中的船底纵骨或横骨架式中的船底板；

（4）同时承受总纵弯曲，板架弯曲。纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件，称为第四类构件，如纵骨架式中的船底板。

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.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。

9.船体极限弯矩：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。

10.什么叫强度储备系数

代表了船体结构的实际强度储备。（表明船体结构所具有的承受过载的能力的大小）。

第三章

1.局部强度计算步骤

①首先，应根据结构受力与变形特点，把实际复杂的结构抽象为可以用力学方法计算的简化模型（称为力学模型或计算模型）；②然后，对这个力学模型进行内力和应力分析并进行强度校核。

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2.什么叫带板

当骨架受力发生变形时，与它连接的板也一起参加骨架抵抗变形。因此，为估算骨架的承载能力，也应当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，这部分板称为带板或者附连翼板。

3.由于骨架的受力情况不同，带板宽度有两种完全不同的定义和数值，即

（1）压杆的（稳定性）带板宽度，We;（代表受压板格可能的最大有效宽度）（2）梁的（弯曲）带板宽度，b e。（3。）

3。.梁的弯曲带板宽度(b e)定义：把本来较宽（宽度为b）而应力分布不均匀的附连翼板，用一块宽度较小而应力等于腹板边缘处的最大弯曲应力σmax的带板来代替。

第四章

1.什么叫船体扭转强度：是指船体结构整体抵抗扭转的能力。

2.什么叫静扭矩

假定船舶在某一瞬时状态固定在波浪上来计算扭矩T，称为静扭矩。

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4.比较强度的标准状态：

（1）船体直立状态；

（2）船的航向角与波浪进行方向的夹角取作α=45。

（3）取坦谷波，有效波长等于船长，即λ/cos45。=L，同时取波高h为波长λ的1/20；

（4）船与波浪的相对位置是把船中设在波峰上（中拱）或设在波谷上（中垂），并且通常不作史密斯修正。

在两端为零，船中最大，按余弦分布，最大值出现在船与波浪进行方向成60度角时。

第五章

1.衡量型材剖面内材料分布合理程度的指标有：剖面利用系数和比面积。（解释）

2.为了保证型材有足够的强度，必须使翼板的最大正应力和腹板上的最大剪应力小于许应力，即：P187公式。

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P5 结构设计的基本原理和方法。（了解）结构设计由确定性设计原理逐渐向

概率性设计原理过渡。

P10 按步骤计算船体梁所受到的剪力和弯矩完全掌握，特别是1-4步骤

P12 局部性重量分布。重点知道如何分配第二点。1,3也了解；总体性重量的分布（梯形法、围长法、库尔求莫夫法）了解。

P16 静水剪力和弯矩计算。完全掌握。(浮力曲线、载荷曲线、静水剪力，弯矩曲线）

P20 各种影响了解。

P22 坦谷波怎么绘制，主要因素什么的。

P36 弯矩剪力的近似估算公式。（了解）

P41 剪力和弯矩计算实例。列举流程步骤，如何计算。

P52 第一次近似总纵弯曲应力（完全掌握，大题）。

P62 船底板折减系数的计算。如何折减。

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P69 （b）图考大题。船底还是内底看清，正负区别。

P87 总纵强度计算实例。（怎么做）。掌握。

P100 局部强度计算的相关步骤是什么

P101 构件几何尺寸的简化；骨架支承条件的简化；结构处理模型化；载荷模型化。如何简化（各个简化方法了解掌握）

P109 了解宽度推导过程。

P112 船底结构强度计算。（了解）

P147 船体扭转强度计算有哪些计算方法。节实在是整理不了自己理解啊！

P149 船舶斜浪航行时的扭矩如何计算，推导过程思路。

P150 扭矩曲线做法。

P152 船舶倾斜时的扭矩﹠扭转强度计算的标准状态

P186 剖面利用系数和比面积解释外加公式，以及表5-1.

P187 题5-2）

P192 （了解）