01228船舶结构力学
船舶结构力学01228理论
船舶结构力学01228理论课程名称:船舶结构力学课程代码:01228(理论)第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程研究的主要对象是船体结构中的杆件、杆系和板的弯曲及稳定性,系统地阐述了结构力学中的基本理论与方法----力法、位移法及能量原理。
是高等教育自学考试船舶与海洋工程专业的一门重要专业基础课。
二、课程目标与基本要求本课程的目标:学生通过该课程的学习,掌握结构力学的基本理论和方法,应用它们来解决船体结构中典型结构(杆系和板的弯曲及稳定性)的强度计算分析。
还能处理一般工程结构中类似的力学问题。
本课程基本要求:1.掌握建立船体结构计算图形的基本知识2.掌握单跨梁的弯曲理论3.掌握力法的基本原理和应用4.掌握位移法和矩阵位移法的基本原理和应用5.掌握能量原理及其应用6.了解有限单元法的基本概念和解题过程7.掌握矩形薄板的弯曲理论8.掌握杆及板的稳定性概念,解答和应用9.了解薄壁杆件扭转的基本概念10.该课程理论性强,力学概念较难建立,涉及数学知本原理与方法,经典的力法、位移法及能量原理。
对船体结构及其简化成相应的力学计算图形有深刻的理解。
一、考核知识点与考核目标(一)船舶结构力学的内容与任务(重点)识记:船体强度的内容,船舶结构力学的内容。
理解:船舶结构力学与船体强度的联系。
应用:分析船体强度与变形及其他问题(二)船体结构的计算图形(重点)识记:计算图形,典型的船体结构计算图形(人工计算:四种。
计算机计算:空间杆系结构和板、梁组合结构。
)理解:船体结构计算图形简化的内涵和简化过程。
应用:实际船体结构简化为与计算方法相应的计算图形。
第1章单跨梁的弯曲理论一、学习目的与要求本章是结构力学的理论基础。
通过对本章的学习,应掌握三类梁的弯曲微分方程的建立及其通解,着重掌握梁的支座和边界条件,着重掌握梁的弯曲要素表和叠加原理的灵活应用。
二、考核知识点与考核目标(一)梁的弯曲微分方程式及其通解(重点)识记:梁,单跨梁,梁的挠曲线,符号规定,平衡条件,等截面直梁的弯曲微分方程式。
船舶结构力学与疲劳性能的研究
船舶结构力学与疲劳性能的研究第一章船舶结构力学概述船舶结构力学是一门研究船舶结构在航行过程中所受力学应力、应变以及破坏的学科。
船舶结构力学的研究旨在确保船舶的安全性和航行稳定性。
同时,船舶结构力学涉及船板、船体、船底、转向齿轮和机舱等船舶部件的设计和分析。
船舶结构力学的研究内容包括材料力学、结构静力学、结构动力学、结构疲劳与破坏等方面。
这些内容都是船舶设计与建造中必不可少的元素。
第二章船舶结构疲劳性能研究船舶在不断的航行过程中,经常出现船体应力和疲劳的问题。
这些应力和疲劳会导致船舶结构的破坏和修理费用的增加。
因此,疲劳性能的研究和解决方案对于保证船舶安全和降低运营成本非常关键。
船舶结构疲劳性能的研究重点在于分析船舶结构在不同的载荷状态下的应力变化和损伤情况。
船舶结构在运行时会不断受到浪涌、风浪、碰撞等外界因素的影响,导致不同部位的应力受力状态不同。
研究人员可以通过对不同载荷状态下的应力分析,来分析不同部位的疲劳寿命和疲劳破坏形式。
同时,研究人员还可运用疲劳分析语言进行疲劳寿命计算,绘制出应力循环次数和载荷幅值的疲劳曲线,从而掌握船舶结构疲劳的规律,制定相应的维护与保养计划。
第三章船舶结构力学在新材料应用方面的研究新材料的应用是船舶结构力学研究的重要方向之一。
从木质船到金属船,再到现代的玻璃钢船、碳纤维强化塑料船和铝合金船等,一直以来,新材料的更新换代明显提高了船舶的性能、可靠性和安全性。
对于新材料的应用,研究人员需要关注材料本身的力学性能,从而确定新材料的设计参数。
同时,还需要对新材料的实际使用情况进行分析和测试,研究其强度、疲劳性能等方面的特点,以确保新材料的应用具有可靠性和安全性。
第四章船舶结构力学在船型设计方面的研究船型与船舶结构紧密相连,船型的设计和选择会影响船舶结构的受力和运行状态。
因此,船型设计是船舶结构力学研究的重要方向之一。
船型设计需要综合考虑船舶的载重能力、航速、耐波性、稳性、操作性等因素。
船舶结构力学
1.2 船体结构的计算图形
(2)骨架 骨架大都为细长的型钢或组合型材,称为杆件或杆。 一般分析时,杆的截面形状如下:
骨架带板
1.2 船体结构的计算图形
(2)骨架 实际中的杆件系统简化为规则的简单计算图形。
上甲板纵骨(杆件)
中间有支柱的舱口杆系
舱口杆系(交叉杆系)
横梁与肋骨组成的刚架
1.2 船体结构的计算图形
(2)骨架
船底交叉杆系
大舱口货船悬臂梁结构
基本理论和方法;
结合杆及杆系的强度问题讲述力法、位移法、矩阵法和 能量法;
板的强度; 杆和板的稳定性及薄壁杆件的扭转。
船舶结构力学
张娟
第一章 绪论
第一章 绪论
研究船舶结构力学主要是为了保证船体结构具有一定的强度, 保证船舶在正常的使用过程和一定的年限内具有不破坏或不发 生过大变形的能力。
船体强度包括:总纵强度、局部强度、稳定性、扭转、应力集 中、动力响应等。 船舶结构力学只研究静力响应,包括外力计算、结构在外力作 用下的响应、许用应力的确定等。
1.2 船体结构的计算图形
(1)板
1.2 船体结构的计算图形
(1)板 一般考虑受骨架支撑的矩形平板问题;此时骨架支撑很重要。
另外还有矩形平板上的开口问题;此时骨架边界不是很重要,主要考虑开 口的形状、大小。
板的边界根据研究问题的不同而不同。 ?当研究板受垂向力的弯曲与变形时,此时的边界条件刚性固定; ?当研究板的稳定性问题时,此时的边界条件为自由支持。
第一章 绪论
船舶结构力学的任务: ① 阐明结构力学的基本原理和方法,包括力法、位移法
和能量原理; ② 应用上述原理解决船舶结构力学所要研究的问题; ③ 阐明有限单元法的基本原理及其在船体结构计算中的
船舶结构力学
船舶结构力学船舶结构力学一、 基本概念部分 1、坐标系船舶结构力学与工程力学的坐标系比较如下图:工程力学的坐标系船舶结构力学的坐标系2、符号规则船船结构力学与工程力学的符号规则有相同点和不同点,弯矩四要素的符号基本不同,主要是指弯矩、剪力和挠度的符号规则不同,而转角的符号一致,即是以顺针方向的转角为正角。
船舶结构力学的符号规则如下图所示。
NNN工程力学的符号规则船舶结构力学力法的符号规则船舶结构力学位移法的符号规则3、约束与约束力对物体的运动预加限制的其他物体称为约束。
约束施加于被约束物体的力称为约束力或约束反力,支座的约束力也叫支反力。
4、支座的类型及其边界条件支座有四类:简支端(包括固定支座与滚动支座)、刚性固定端、弹性支座与弹性固定端。
各类支座的图示及其边界条件如下图:1)简支端边界条件:v = 0,v ″ = 02)刚性固定端边界条件:v = 0,v ′ = 03)弹性支座边界条件:v = -AEIv ′′′′′′支座左端 () v = AEIv ′′′支座右 ()端4) 弹性固定端边界条件:v =αEIv ′′左端 () v =-αEIv ′′右()端(A为支座的柔性系数)′′( α为固定端的柔性系数)5、什么是静定梁?什么是超静定梁?如何求解超静定梁?梁的未知反力与静平衡方程个数相同时,此梁为静定梁。
反之,如果梁的未知反力多于梁的静平衡方程数目时,此时的梁称为超静定梁。
超静定梁可用力法求解。
6、什么是梁的弯曲四要素,查弯曲要素表要注意哪些事项?梁的剪力、弯矩、转角和挠度称为梁的弯曲四要素。
查弯曲要素表要注意,四个要素的符号,在位移法中查梁的固端弯矩时要注意把梁的左端弯矩值加一个负号。
7、简述两类力法基本方程的内容力法方程有两类:一是“去支座法”。
是以支座反力为未知量,根据变形条件所列的方程。
二是“断面法”。
以支座断面弯矩为未知量,根据变形连续性条件所列的方程。
8、叠加原理的适用条件是什么?当梁的弯矩与剪力与载荷成线性关系时,梁的弯矩与剪力可用叠加原理求得。
船舶结构力学
船舶结构力学解法浅析本书主要讨论船舶的结构,具体即讨论船舶结构的强度计算。
船体结构可简化为板和杆系,杆系又可分为连续梁,刚架和板架。
在强度计算时,主要有四种方法,初参数法,力法位移法,能量法。
下面将对后三种方法做简要解析。
力法♐一.基本概念♐力法是将静不定结构多余的约束去掉,代之以约束反力,使之成为静定结构。
♐在计算式时,以“力”(支座反力,断面弯矩)为未知数,根据变形连续条件(一般铰支座处左右转角相等)建立方程式,最后解出力来。
二,几种典型机构的力法分析♐①简单刚架计算♐不可动节点简单刚架,可将节点当作连续梁的支座,在节点处切开并加上弯矩,然后列出转角连续方程式求解♐②弹性支座连续梁计算♐去掉支座代之以支反力R,利用变形连续条件(支反力R和其他载荷在该节点处作用的饶度与弹性支座扰度AR相等)列出方程式求解♐③一根交叉构件板架计算♐与简单板架相似,在此不详细阐述三,解题步骤♐ 1.观察机构类型,将静不定结构多余约束去掉,代之以约束反力(或切开支座加弯矩等)♐ 2.在去掉约束反力的地方列变形连续性方程,保证基本结构的变形与原结构相同♐ 3.联立方程式求解四.典型例题♐解:1.分析♐在此结构杆系中,以1-2梁为主要研究对象,4-5与1-2交叉且不受外载可简化为弹性支座。
2-6,2-3与1-2在同一平面内且不受外载,可简化为弹性固定端.514362♐ 2.求4-1-5作为弹性支座的柔性系数A ,设1处扰度为V ♐ 3.求2-6,2-3作为弹性固定端的柔性系数α♐ 4.得出柔性系数,利用弯曲要素表即可求出各处扰度EIA EIP P A V L L 6/48/**33)2(===MLM M A V EI L M EI L M L V EI M M EI L M EI L M */)(*03/6/0/3/)(6/3/2323232322623αθθθθθ==+==+⇒=++=--⇒=位移法♐一.基本概念♐将机构节点处的自由度约束住♐以节点转角位基本未知数,再根据节点断面弯矩平衡或剪力平衡列出方程式,从而求出转角二.主要公式1.在铰支座节点处ijji ijji ijXY XY XY XY XY M M V L E V M V V L E M L E M M M M MM '='-='+='+=''='+=j ij i ij j i i ij j ij j ij i ij */I 6*/L 6EI */I 2*/L 4EI */I 2*/L 4EI 0时,当节点处有扰度为杆端弯矩作用产生)为固端弯矩(由外载荷θθθθ当节点处有位移要考虑剪力影响时j 3ij ij i 3ij ij j 3ij ij i 3ij ij j i j 2ij ij i 2ij ij j 2ij ij i 2ij ij */L 12EI */L 12EI */L 12EI */L 12EI */L 6EI */L 6EI */L 6EI */L 6EI V V N V V N V V N N N N N N N YX XY YXXY XY XY XYXY XY +-='-='--='+='''+=时,当断面处有扰度为杆端弯矩作用产生)为固端剪力(由外载荷θθθθ三.解题步骤♐ 1.判断机构节点处自由度个数,有几个自由度则有几个相对应的方程♐ 2.设出固定自由度之后的转角和位移,计算杆端弯矩和固端弯矩,杆端剪力和固端剪力♐ 3.列出弯矩平衡方程和剪力平衡方程,求出转角或扰度四,位移法典型例题分析1.先看自由度,节点2,3处有转角,还有水平位移,设刚架只要弯曲不可压缩且变形很小,则竖直方向位移不考虑,即有三个未知量1234234.联立方程式求得转角和扰度。
船舶结构力学课后题答案
船舶结构力学课后题答案船舶结构力学课后题答案1.什么是船舶结构力学?船舶结构力学是研究船舶结构受到的力学作用及其力学性能的学科。
它主要涉及到船舶结构的强度、刚度、稳定性、疲劳、振动、冲击等方面的问题。
船舶结构力学的研究对于船舶的设计、建造、维修和运营具有重要意义。
2.船舶结构的强度是指什么?船舶结构的强度是指船舶结构在外界力作用下所能承受的最大应力或变形程度。
船舶结构的强度对于船舶的安全性和使用寿命具有重要影响,因此在设计和建造船舶时需要进行强度计算和强度验证。
3.船舶结构的刚度是指什么?船舶结构的刚度是指船舶结构对外界力作用的抵抗能力。
刚度主要包括纵向刚度、横向刚度和扭转刚度。
船舶结构的刚度对于船舶的航行性能和稳定性具有重要影响,因此在设计和建造船舶时需要进行刚度计算和刚度验证。
4.船舶结构的稳定性是指什么?船舶结构的稳定性是指船舶在受到外界力作用时保持平衡的能力。
船舶结构的稳定性对于船舶的航行安全和运载能力具有重要影响,因此在设计和建造船舶时需要进行稳定性计算和稳定性验证。
5.船舶结构的疲劳是指什么?船舶结构的疲劳是指船舶结构在循环荷载作用下产生的疲劳损伤和疲劳破坏。
船舶结构的疲劳对于船舶的使用寿命和安全性具有重要影响,因此在设计和建造船舶时需要进行疲劳计算和疲劳验证。
6.船舶结构的振动是指什么?船舶结构的振动是指船舶结构在受到外界激励作用下产生的振动现象。
船舶结构的振动对于船舶的航行舒适性和结构安全具有重要影响,因此在设计和建造船舶时需要进行振动计算和振动验证。
7.船舶结构的冲击是指什么?船舶结构的冲击是指船舶结构在受到外界冲击力作用下产生的应力和变形。
船舶结构的冲击对于船舶的抗冲击能力和结构安全具有重要影响,因此在设计和建造船舶时需要进行冲击计算和冲击验证。
8.船舶结构力学的研究对船舶设计和建造有什么意义?船舶结构力学的研究对船舶设计和建造具有以下几方面的意义:•提高船舶的强度和刚度,保证船舶的安全性和使用寿命;•提高船舶的稳定性,保证船舶的航行安全和运载能力;•预测和控制船舶结构的疲劳、振动和冲击,保证船舶的航行舒适性和结构安全;•优化船舶结构设计,提高船舶的性能和经济效益。
《船舶结构力学》word版
第一章:绪论1由于船舶经常在航行状态下工作,它所受到的外力是相当复杂的。
这些外力包括船的各种载重〔静载荷〕、水压力、冲击力、以及运动所产生的惯性力〔动载荷〕等。
为了保证船舶在各种受力下都能正常工作,船舶具有一定的强度。
所谓具有一定的强度是指船体构造在正常使用的过程中和一定的年限内具有不破坏或不发生过大变形的才能。
2船体强度包括中拱状态、总纵强度、部分强度、改变强度问题、应力集中问题、低周期疲劳。
3把船舶整体当做空心薄壁梁计算出来的强度就成为船体的总纵强度。
部分强度是指船体的横向构件〔如横梁、肋骨、及肋板等〕一集船体的部分构建〔如船底板、底纵衍等〕在部分载荷作用下的强度。
4船体强度所研究的问题通常包括外力,构造在外力作用下的响应,及内力与变形,以及许用应力确实定等一系列问题。
船舶构造力学只研究船体构造的静力响应,及内力与变形,以及受压构造的稳定性问题,因此,船舶构造力学的首要任务是说明构造力学的根本原理与方法,即说明经典的方法、位移法及能量原理。
5船舶设计与制造是一个综合性很强的行业。
学习本课程不要仅仅满足于会计算船体构造中一些典型构件〔如连续梁、钢架、板架、板〕还应学会解决一般工程构造的计算问题。
6船体构造是由板和骨架等构件组成的空间复杂构造,在进展构造计算之前需要对实际的船体构造加以简化。
简化后的构造图形称为实际构造的理想化图形或计算图形〔又称计算模型或力学模型等〕7构造的计算图形是根据实际构造的受力特征,构建之间的互相影响,计算精度的要求以及所采用的计算方法,计算工具等因素确定的。
因此,对于同一个实际构造,基于不同的考虑就会得出不同的计算图形,对于同一个实际构造,其计算图形不是唯一的,一成不变的。
8首先是船体构造中的板,板是船体的纵、横骨架相连接的,且通常被纵、横骨架划分成许多矩形的板格。
9其次是船体构造中的骨架,船体构造中的骨架无外乎是横向构件—横梁、肋骨、肋板和纵向构件—纵桁、纵骨等,它们大都是细长的型钢或组合型材,故称为“杆件〞或简称为“杆〞。
船舶力学(含流体力学、船舶结构力学)考试大纲
3.流体中物体受力求解过程基本思路;
4.有环流流动和无环流流动的圆柱体表面压力分布、速度分布和受力;
5.附加质量,能求解单位长度圆柱体在流体中做非定常运动的附加质量和物体运动方程;
六、水波理论
1.水波问题的基本方程和定解条件;
2.虚位移原理和应用
1)总位能驻值原理;2)应变能原理;3)单位位移法;4)李兹法和伽僚金金法。
3.虚力移原理和应用
1)余位能驻值原理;2)应力能原理;3)最小功原理。
五、矩形板的弯曲
1.矩形板的筒形弯曲;
2.矩形刚性板的一般弯曲;
3.矩形刚性板弯曲的能量法。
六、圆筒形薄壳的弯曲
要求掌握圆筒形薄壳基本方程,圆筒形薄壳无矩理论,圆筒形薄壳有矩理论的基本概念;
考试科目:船舶力学(含流体力学、船舶结构力学)
考查要点:
流体力学部分:
一、基本概念
掌握流体力学中的基本概念、船行波、摩擦阻力、形状阻力等基本概念
二、流体静力学
1.能用静止对物体作用力公式确定静止流体对平板、柱型体等物体作用力
三、流体运动学
1.积分形式和微分形式的连续方程及其应用;
2.流体微团的运动形式;
2.边界层动量积分方程及其应用;
3.边界层分离、边界层控制;
4.考察学生综合运用边界层理论、动量方程、连续方程等知识求解问题的能力。
船舶结构力学部分:
一、单跨梁弯曲理论
1.梁弯曲微分方程、边界条件及初参数解法;
2.弯曲要素表法、叠加原理;
3.梁复杂弯曲微分方程和解法。
二、力法
1.力法的基本原理;
2.弹性支座、弹性固定端和固定系数的实际概念,结构的简化;
船舶结构力学:第一章绪论
中拱
波面
图 1.1
中垂
波面
图 1.1
船舶局部强度:船舶横向骨架(船体横 梁、肋骨、肋板)、船体局部构件(船底 板、底部纵桁)在局部载荷作用下(如水 压力作用下)的弯曲变形和应力。
图 1.2
船舶扭转强度:船舶在斜浪中航行,载 荷沿船体左右舷非对称分布,导致船体扭 转变形。主要是大开口船(集装箱船)
骨架的带板宽度取骨架的
附连带板
间距和骨架跨距的1/5两 者中的小者
(二)船体结构中的骨架。船体结构中的骨
架包括横梁、肋骨、肋板、纵骨、纵桁等,
他们大多是细长的型钢或组合型材。所以这
种骨架被称为“杆件”,简称“杆”。而相
互连接的骨架系统就称为“杆件系统”。实
践证明,船体中的骨架受力变形时,和骨架
相连的一部分板也会跟着变形,因此在研究
船体结构中的板
图1 横向载荷
图2 面内载荷
图 1.4
横向载荷作用下板的强度计算的边界条件: 由于纵桁骨架的抗弯刚度比板的抗弯刚度大 得多,故可以把骨架近似地作为板的刚性支 撑。面内载荷作用下板的稳定性计算的边界 条件:四边自由支持,两对边受到面内载荷 作用。(计算结果偏于安全)
钢制船舶建造规范规定:
船体构件稳定性问题:船舶受压构件, 压力达到或超过其临界载荷而丧失稳定 性。
图 1.2
总之 船舶结构力学的内容和任务
一.研究对象
结构:承受并传递荷载的船体骨架部分
结构分为:杆系结构,板架结构,刚架结构
二.任务 阐明结构力学的基本原理与方
法——经典的力法、位移法和能量原理
三.内容 结构在外力作用下的响应即强度和
骨架时就把与骨架相连的一部分板一起考虑。
这时的板就称为附连带板。
船舶结构力学名词解释
弹性固定端:它受梁端力矩M作用后产生一个等于力矩M的转角Ɵ即存在如下关系Q0=A0M。
几何不变体系:是指如果不考虑材料应变所产生的变形,体系在受到任何载荷作用后能够保持其固有的几何形状和位置的体系。
不可动节点简单刚架:在实际结构中,大多数刚架受力变形后节点线位移可以不计,于是计算强度时在节点处可加上固定铰支座,故称为不可动节点刚架。
位移法:以杆系结构节点处的位移作为基本未知量的方法。
翘曲:非圆截面杆件扭转变形后,杆件的截面已不再保持为平面,而是变为曲面,这种现象称为翘曲。
用李兹法求结构问题是,要求所选挠度曲线必须满足位移边界线。
(错,还含有其他)薄壁杆件约束扭转时,杆件各横截面上没有正应力,只有扭转引起的剪应力。
(对,杆件上平行于杆轴的直线在变形后长度不变且仍为直线)简述复杂弯曲梁的叠加原理:当梁上同时受到几个不同的横向荷重及一定的轴向力作用时,分别求出在该轴向力作用下的各个横向荷重单独作用于梁时的弯曲要素,然后进行叠加,即得到在该轴向力作用下几个不同的横向荷重同时作用于梁时的弯曲要素。
矩阵位移法中,为什么要进行坐标转移?对哪些量要进行坐标转换?答:建立节点静力平衡方程是在总坐标系中进行的,因此,一般来说在矩阵位移法中有一个坐标转换问题。
要把各杆元在其局部坐标系中的节点位移向量,杆端力向量以及刚度矩阵,转换成坐标系中的节点位移向量,杆端力向量以及刚度矩阵。
杆元固端力向量也要换成坐标系中的杆元固端力向量。
简述薄板弯曲理论中的三条基本假定。
1板变形前垂直于中面的法线在板变形后仍为直线,且是变形后中面的法线,这一假定称为直法线假定。
2垂直于板面的应力分量与其他应力分量相比可以忽略不计,即假定其=0。
3薄板中面内的各点都没有平行于中面的位移,即假定不计因板发生弯曲而产生的中面的变形,从而不计板弯曲产生的中面力。
简述欧拉力计算公式的的适用范围,为什么要研究非弹性稳定性问题?只有当压杆的柔度大于极限值时才能使用欧拉公式若压杆的柔度X<Xp,则欧拉应力大于材料比例,这属于超比例极限的压杆稳定性问题,即非弹性稳定性问题,这时欧拉公式不能使用。
船舶结构力学名词解释汇总
2012/2013年度船舶结构力学考试名词解释汇总(1)力学模型:根据结构的受力特征、支承特征、计算要求等来简化实际结构而简化的模型。
(2)带板(骨架的“附连翼板”):船体中的骨架在受力后变形时和它相连的一部分始终与骨架一起作用,与骨架相连的那部分板即带板。
(3)板上载重分为两类:①面外载荷②面内载荷。
(4)杆件:船体中的骨架(横梁、肋骨、纵骨、纵桁等)大多数是细长的型钢或组合型材,这种骨架简化的力学模型称之为杆件。
(5)杆系:相互连接的骨架系统。
(6)连续梁:在上甲板的骨架中,纵骨的尺寸最小,它穿过强横梁并通过横舱壁在纵向保持连续。
在计算纵骨时认为强横梁有足够的刚性支持纵骨,从而可作为纵骨的刚性支座。
纵骨在横舱壁外侧作为刚性固定端,这样得到的力学模型,即连续梁。
(7)板架(交叉梁系):在上甲板(或下甲板)的骨架中,甲板纵桁与舱口端横梁尺寸最大,在计算时常可略去其他骨架对它们的影响,于是在研究甲板纵桁与舱口端横梁时就得到了一个井字形的平面杆系。
此种杆系因外载荷垂直于杆系平面而发生弯曲,称为“交叉梁系”或“板架”。
(8)刚架:由于在船体横剖面内,横梁、肋骨及船底肋板共同组成一个平面杆系。
因此常把它们一起考虑作为船体横向强度的研究对象。
这种杆系中各杆的联接点是刚性的,并受到作用于杆系平面内的载荷作用,故称为“刚架”。
(9)连续梁、刚架和板架就是船体结构中三种典型的杆系。
(10)初参数的物理意义:梁的挠曲线取决于梁端的四个初始弯曲要素v0、θ、M0及N0(简称“初参数”)。
v0、θ0、M0、N0分别代表了梁左端(x=0)处的挠度、转角、弯矩、剪力。
(11)初参数法的符号法则:①挠度v:向下为正;②转角θ:顺时针为正;③弯矩M:左端面逆时针右端面顺时针为正(使梁中上拱为正);④剪力N:左端面向下右端面向上为正(使梁发生逆时针旋转为正)。
(12)挠曲线方程的边界补充条件:①自由支持端(支端):v=0,v,,=0;②刚性固定端:v=0,v,=0;③弹性支座:左端面v=-AEIv,,,,v,,=0;右端面:v=AEIv,,,,v,,=0;④弹性固定端:左端面v,=αEIv,,,v=0;右端面:v,=-αEIv,,,v=0。
船舶结构力学习题答案
船舶结构力学习题答案【篇一:船舶结构力学各章思考题】>(摘自习题)(一)绪论1 什么叫做船体总纵弯曲?船体的总纵强度与局部强度有什么区别与联系?2.船体结构中有哪些受压构件?为什么说船在总弯曲时船体受压的构件(主要是中垂状态时的上层甲板)因受压过度而丧生稳定性后,会大大减低船体抵抗总弯曲的能力?3.何谓骨架的带板?带板的宽度(或面积)与什么因素有关,如何确定?试分析带板宽度对骨架断面几何要素的影响。
4.什么叫做船体结构的计算图形,它是用什么原则来确定的?它与真实结构有什么差别?5.一个完整的船体结构计算图形应包含哪些具体内容?为什么对同一船体结构构件,计算图形不是固定的、一成不变的?(二)单跨梁的弯曲理论1 梁弯曲微分方程式是根据什么基本假定导出的,有什么物理意义,适用范围怎样?2 单跨梁初参数法中的四个参数指什么参数?它们与坐标系统的选择有没有关系?3 为什么当单跨梁两端为自由支持与单跨梁两端为弹性支座支持时,在同样外荷重作用下梁梁断面的弯矩和剪力都相等;而当梁两端是刚性固定与梁两端为弹性固定时,在同样外荷重作用下两梁断面的弯矩和剪力都不同?4 梁的边界条件与梁本身的计算长度、剖面几何要素、跨间荷重有没有关系?为什么? 5 当梁的边界点上作用有集中外力p或几种外弯矩m时,一种处理是把该项外力放在梁端,写进边界条件中去。
另一种处理时把该项外力放在梁上,不写进边界条件。
在求解梁的弯曲要素时,两种处理方法的具体过程有哪些不同?最后结果有没有差别?6 梁的弹性支座与弹性固定端各有什么特点?它们与梁本身所受的外荷重(包括大小、方向及分布范围)有没有关系?为什么梁在横弯曲时,横荷重引起的弯曲要素可以用叠加法求出?(三)力法1 什么叫力法?如何建立力法方程式?2 什么是力法的基本结构和基本未知量?基本结构与原结构有什么异同?力法正则方程式的物理意义是什么?3 当连续梁两端为弹性固定时,如何按变形连续条件建立该处的方程?4 力法可否用来计算不可动节点的复杂钢架?如可以,应如何做?5 用力法计算某些支座有限位移的连续梁或平面刚架时应注意什么问题?6 刚架与板架的受力特征和变形特征有何区别?7 何谓梁的固定系数?它与梁端弹性固定端的柔性系数有何不同?(四)位移法1 试举例说明位移法的基本原理。
船舶结构力学
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6、船舶碰撞
★船舶碰撞:船舶之间或船舶与其它海洋结构物
的碰撞,导致船体受损。
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船舶结构力学学习——要掌握在给定的外力作用下如何确定
船体结构中的应力与变形,包括研究受压构件的稳定性问题。
“船舶结构力学”是研究船体结构中板与骨架的强度与 稳定性的科学
★对船体(包括海洋结构物)进行船体结构 设计与强度、稳定性计算。
1 良好的航行性能
船舶 完成
任务 2 良好的工作性能
的 前提
3 具有一定的强度
船舶具有一定的强度,是指船体结构在正常 的使用过程和一定的使用年限中具有不破坏 或不发生过大的变形的能力,以保证船舶能 正常地工作。
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传统解船体强度的方法: 静置法
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4
静置法:将船体梁静置于静水和静置于波浪上,然后按静水效应
研究船舶在重力和浮力作用下发生的弯曲变形和应力。
船
第一类载荷为固定载荷,也称常载荷
体
结
包括船体结构自重,主机、辅机、锚机、舵机、救生设备等
构
第二类载荷为变化载荷—随航线及运输任务的不同而变
二、研究内容
阐述问题-《船舶结构力学》研究内容
★研究船舶在外载荷作用下的结构响应(受力与变形)。 ★外载荷:重力、浮力、波浪载荷、冲击力以及惯性力等等。
首要问题
分析船体受力和变形的主要特征
建模: 把船整体当作一根梁
来研究---即船体梁
将“船体梁”’(ship hull girder)静 置于静水中或波浪上,计算在船纵向 (船长方向)分布的重力与浮力作用下 的弯曲变形与应力。
船舶结构力学习题及答案
船舶结构力学习题及答案船舶结构力学习题及答案船舶结构力学是船舶工程中的重要学科,它研究船舶结构在不同载荷作用下的力学特性。
在船舶设计和维修中,船舶结构力学的知识是必不可少的。
下面将介绍几个船舶结构力学的学习题及答案,帮助读者更好地理解和掌握这一学科。
1. 问题:什么是船舶结构的静力学特性?答案:船舶结构的静力学特性是指结构在静力平衡状态下的性能,包括刚度、强度和稳定性等。
刚度是指结构对外力的抵抗能力,强度是指结构承受外力时不发生破坏的能力,稳定性是指结构在受到外力作用时不发生失稳的能力。
2. 问题:船舶结构的刚度和强度有何区别?答案:船舶结构的刚度和强度是两个不同的概念。
刚度是指结构在受到外力作用时变形的抵抗能力,通常用刚度系数来表示。
强度是指结构在受到外力作用时不发生破坏的能力,通常用强度参数来表示。
刚度和强度是船舶结构力学中两个重要的性能指标,设计和维修船舶结构时需要考虑它们的平衡。
3. 问题:什么是船舶结构的疲劳强度?答案:船舶结构的疲劳强度是指结构在长期循环载荷作用下不发生破坏的能力。
船舶在航行中会受到多种载荷的作用,如波浪载荷、船舶自重和货物重量等。
这些载荷的反复作用会导致结构的疲劳破坏,因此需要对船舶结构进行疲劳强度分析和设计。
4. 问题:船舶结构的稳定性有哪些因素影响?答案:船舶结构的稳定性受到多种因素的影响。
其中最重要的因素是船舶的重心和浮心位置。
当船舶的重心和浮心位置不在同一垂直线上时,会产生偏倾力矩,导致船舶发生倾覆。
此外,船舶的形状、船体的稳定性曲线和外部环境等因素也会对船舶结构的稳定性产生影响。
5. 问题:如何计算船舶结构的荷载?答案:计算船舶结构的荷载需要考虑多个因素,包括船舶自重、货物重量、燃油重量、波浪载荷等。
其中,船舶自重可以通过船舶的设计参数和结构重量来计算;货物重量可以通过货物的数量和单位重量来计算;燃油重量可以通过燃油的密度和船舶的燃油消耗量来计算;波浪载荷可以通过波浪的特性和船舶的运行状态来计算。
船舶结构力学方面的研究
船舶结构力学方面的研究船舶结构是船舶工程中最基本的部分,其力学性能直接关系到船舶的安全和航行能力。
近年来,随着船舶工程的快速发展,船舶结构力学的研究也日趋重要。
本文将围绕船舶结构力学方面的研究展开探讨。
1.船舶结构力学的重要性船舶结构力学是指对船体结构所受载荷进行计算、分析和评估的一门学科。
船舶结构力学涉及到船体细节、主要构件以及其连接方式等细节设计部分,面对现代水上运输的发展,更加注重其结构稳定性和航行性能。
而船舶结构力学方面的研究,则是船舶安全、性能和建造成本最基本的保证。
2.船舶结构力学的相关研究(1)船舶结构的强度分析在船舶设计阶段,需要对船舶结构的强度进行分析计算。
强度分析包括“刚度分析”和“应力强度分析”,前者是指船舶结构对外部载荷反应的初始状态,后者是指船体内部的应力分布状态及疲劳分析等。
目前,这两种分析方法得到了广泛应用,并逐步被改进和更新。
(2)船舶结构的疲劳分析作为一种重要的分析方式,船舶结构的疲劳分析也日趋精确和全面。
随着大型船舶的不断出现,为了更好地保障船体的安全性和使用寿命,疲劳分析逐渐引入了监测系统和数据库分析等先进技术,为船舶结构维护和设计提供更好的依据。
(3)船舶结构的优化研究船舶结构的优化研究主要针对船舶设计过程中的“轻型化”和“高效化”。
通过使用计算机仿真技术,可以模拟不同载荷条件下的船舶结构动态响应和结构强度。
这种仿真方法可以更好地优化船舶结构的设计,在提高强度和耐久性的同时,保证了船舶在航行时的稳定性和安全性。
3.船舶结构力学未来的发展趋势随着船舶工艺技术和计算机技术的不断发展,未来的船舶结构力学研究将更加注重新材料的应用、建模以及优化设计方法的革新等方面。
从“强度”“轻型化”到“智能化”“自适应”,船舶结构力学的研究正朝着更高层次的人工智能、大数据、分布式计算等前沿技术方向发展。
总之,船舶结构力学的研究,是船舶工程范畴中不可或缺的一环。
在目前的技术发展形势下,随着航行新需求的持续出现,传统的研究方法正在被不断转换更新,一些新的技术和研究路线将应运而生。
01228船舶结构力学
课程名称:船舶构造力学课程代码:01228〔理论〕第一局部课程性质与目标一、课程性质与特点本课程争论的主要对象是船体构造中的杆件、杆系和板的弯曲及稳定性,系统地阐述了构造力学中的根本理论与方法----力法、位移法及能量原理。
是高等教育自学考试船舶与海洋工程专业的一门重要专业根底课。
二、课程目标与根本要求本课程的目标:学生通过该课程的学习,把握构造力学的根本理论和方法,应用它们来解决船体构造中典型构造〔杆系和板的弯曲及稳定性〕的强度计算分析。
还能处理一般工程构造中类似的力学问题。
本课程根本要求:1.把握建立船体构造计算图形的根本学问2.把握单跨梁的弯曲理论3.把握力法的根本原理和应用4.把握位移法和矩阵位移法的根本原理和应用5.把握能量原理及其应用6.了解有限单元法的根本概念和解题过程7.把握矩形薄板的弯曲理论8.把握杆及板的稳定性概念,解答和应用9.了解薄壁杆件扭转的根本概念10.该课程理论性强,力学概念较难建立,涉及数学学问较多,学习和把握有确定的困难。
相比较而言,单跨梁的弯曲理论和板的弯曲理论是本课程的根本根底。
力法,矩阵位移法,能量法局部偏重于原理和方法在构造分析中的应用。
自学过程中应按大纲要求认真阅读教材,切实把握有关内容的根本概念、根本原理和根本方法。
学习过程中遵循吃透原理、把握计算方法、看懂教材例题,完成局部习题。
不懂的地方要反复学,前、后联系起来学,要抑制浮燥心理,欲速则不达,慢工出细活。
从而到达学懂、学会、学熟,及应用它们来解决实际构造计算。
三、与本专业其他课程的关系本课程是船舶与海洋工程专业的一门专业根底课,该课程应在修完学科根底课和相关的专业根底课后进展学习。
先修课程:高等数学,理论力学,材料力学,船体构造与海洋工程制图后续课程:船体强度与构造设计其次局部考核内容与考核目标第1章绪论一、学习目的与要求本章是对船舶构造力学总述性的概述。
通过对本章的学习,明确船舶构造力学的内容与任务,是为了解决船体强度问题,构造力学争论的是船体构造的静力响应,即内力与变形,以及受压构造的稳定性问题。
船舶结构力学课后题答案
目录第1章绪论 (2)第2章单跨梁的弯曲理论 (2)第3章杆件的扭转理论 (15)第4章力法 (17)第5章位移法 (28)第6章能量法 (41)第7章矩阵法 (56)第9章矩形板的弯曲理论 (69)第10章杆和板的稳定性 (75)第1章绪论1.1题1)承受总纵弯曲构件:连续上甲板,船底板,甲板及船底纵骨,连续纵桁,龙骨等远离中和轴的纵向连续构件(舷侧列板等)2)承受横弯曲构件:甲板强横梁,船底肋板,肋骨3)承受局部弯曲构件:甲板板,平台甲板,船底板,纵骨等4)承受局部弯曲和总纵弯曲构件:甲板,船底板,纵骨,递纵桁,龙骨等1.2题甲板板:纵横力(总纵弯曲应力沿纵向,横向货物或上浪水压力,横向作用)舷侧外板:横向水压力等骨架限制力沿中面内底板:主要承受横向力货物重量,骨架限制力沿中面为纵向力舱壁板:主要为横向力如水,货压力也有中面力第2章单跨梁的弯曲理论2.1题设坐标原点在左跨时与在跨中时的挠曲线分别为v(x)与v(1x)1)图2.1333 2334243()()()424 ()26666l l ll l lp x p x p x M x N xv xEI EI EI EI EI---=++++原点在跨中:3230111104()4()266llp xM x N xv x vEI EI EI-=+++,'11'11()0()022(0)0(0)2l lv vpv N⎧==⎪⎨⎪==⎩2)3323()3 2.2()266llp xN xMxv x xEI EI EIθ-=+++图3)333002()2 2.3()666xx x llp xN x qx dxv x xEI EI EIθ-=++-⎰图2.2题a)33111311131(3)(2)616444641624 pp ppl plv v vEI EI⎡⎤⎡⎤=+=⨯⨯-+⨯-⨯⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦=3512plEI333321911()61929641624pl pl pl V EI EI EI⎡⎤⎛⎫=-++=⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦b) 2'292(0)(1)3366Ml Ml Pl v EI EI EI-=+++ =2220.157316206327Pl Pl Pl EI EI EI-+=⨯2291()(1)3366Ml Ml Pl l EI EI EIθ-=+-+ =2220.1410716206327Pl Pl Pl EI EI EI---=⨯()()()2222133311121333363l l p l l v m m EIl EI ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪⎛⎫⎝⎭⎝⎭⎡⎤=----+ ⎪⎣⎦⎝⎭=2372430pl EIc) ()44475321927682304ql ql ql l v EI EI EI=-=()23233'11116(0)962416683612lq l ql plqlql v EI EI EIEIEI ⎡⎤=--=--=⎢⎥⎣⎦d) 2.1图、 2.2图和 2.3图的弯矩图与剪力图如图2.1、图2.2和图2.3图2.1图2.2图2.32.3题1)()32212120624452313120Ml ql l l Mlq q EI EI EI EI q l M θ⎡⎤=---+=⎢⎥⎣⎦∴=右2)32101732418026q l Ml l l Ml lq EI EI EIEI θ⎡⎤=-++-⎢⎥⎣⎦=3311117131824360612080q l q l EI EI⎛⎫-++-=-⎪⨯⎝⎭ 2.4 题2.5图3000()6N x v x v x EIθ=++,()00v A p N =-300()6x v x Ap x A N EI θ⎛⎫∴=++- ⎪⎝⎭如图2.4, ()()0v l v l '==由得300200200060263l Ap l A N EI l N EI pl Ap l EI pN θθθ⎫⎛⎫++-=⎪⎪⎪⎝⎭⎬⎪+=⎪⎭⎧-==-⎪⎨⎪=⎩解出 3333()1922pl x x v x EI l l ⎛⎫∴=-+ ⎪⎝⎭图2.42.6图()()()()()()()2300122300012120001221223121212260,42026622M x N x v x x EI EIv l v l M l N l EI EI M l l l EI EIEI M l N l N l EI EI x x v x x l l θθθθθθθθθθθθθθ=++'==⎫⎧=--++=⎪⎪⎪⎪⎬⎨⎪⎪=+++=⎪⎪⎩⎭++∴=++由得解得 2.5题2.5图:(剪力弯矩图如2.5)()132023330222002332396522161848144069186pl Mp pR p ll p pl v AR EI EI v l Mlpl pl pl v EI EI EI EI v Ml pl pl pl v l EI EI EI EIθ-∴==-===⋅=⎛⎫=-=-= ⎪⎝⎭-'==--=-=-()16A pa b b M A l K l ⎡⎤=++⎢⎥⎣⎦, 图2.5 111,0,6632A l a l b A K ====+=将代入得:()16312pl pl M ==2.7图:(剪力弯矩图如2.6)341113422244440.052405021005112384240100572933844009600l ql ql v A R EI EI l ql ql v A R EI EIl qlql v EI EI ql ql EI EI==⋅===⋅=⎛⎫⎛⎫=++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫=+=⎪⎝⎭ 图2.6()()3331233312111202424401007511117242440100300v v ql ql ql EI l EI EIv v ql ql qll EI l EI EIθθ-⎛⎫=-=-+=⎪⎝⎭--⎛⎫=--=--+=⎪⎝⎭2.8图(剪力弯矩图如2.7)()2221401112124,,0,11,82411118243212121248243,82864AA Qa b M A K l Q qa a l b A K ql ql M ql qlql R ql v AR EIα⎡⎤⎛⎫=⋅++⎢⎥⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦======++==⨯⨯⨯+==-===由,代入得图2.7442433032355238412816384111(0)246246448192()6488l qlql Ml ql v EI EI EI EI v ql Ml ql EI l EI EI ql EIl ql ql l M EI EI θθα⎛⎫∴=+-=⎪⎝⎭⎛⎫=--=-- ⎪⎝⎭=-=-=-⋅=2.6题. []1max 2max 2113212132142.()()62()()62()()242(0)sN EIv s sss s N dv dx dx dx GGA N EI v dx v C GA GA EI ax bx v v v f x cx d f x ax b C GA EI EIax bx f x f x c a x d GA GA qx qx f x f x EI EIv v τγ'''====-''=−−−→-+⎡⎤''∴=+=++++-+++⎢⎥⎣⎦⎛⎫''=-+++-+ ⎪⎝⎭''==''=⎰式中由于11142323432342(0)00()()00242602,224()241222425()23848s s s ssd b v l v l ql EI ql al EI c a l EI GA EIGA qlal EIql ql c EI EIqx qlx qx qx qlv x x EI EI GA EI GA l ql ql v EI GA ===''==⎧⎛⎫-++-=⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎪+=⎪⎩=⎛⎫∴=--++⎪⎝⎭∴=+可得出由得方程组:解出:a=2.7.题先推广到两端有位移,,,i i j j θθ∆∆情形:212,i j s EI GA l β⎛⎫∆=∆-∆=⎪⎝⎭令 321011322162(0)(0)()62()2sii i i j i i j s jjEIax bx v cx d ax GA v d v v c al bl EIv l l al GA al v l bl θθθθθ=+++-=∆∴==∆⎫⎪⎬'=∴=⎪⎭⎫=∆∴+++∆-=∆⎪⎪⎬⎪'=∴+=⎪⎭而由由由()()()2213121i j j i i j a l l b l l l θθθβθθθθβ⎧∆⎡⎤=+-⎪⎣⎦+⎪⎨-⎪∆=-+-⎪+⎩解出 ()()()()()()()()()()()()1121(0)(0)62416642162(0)(0)1()(0)()()4261j i i j i j i j j i j i EI M EIv EIb l l EI l l l EI N EIv EIa l l N l N EI M l EIv l EI b al l l βθβθββθβθβθθββθβθβ∆⎡⎤''∴===+--+⎢⎥+⎣⎦⎡⎤=-∆-∆+++-+⎢⎥+⎣⎦⎧⎡⎤''===+-∆-∆⎪⎢⎥+⎣⎦⎪⎪=⎨⎪∆⎡⎤⎪''==+=++--⎢⎥+⎪⎣⎦⎩令上述结0i j ∆=∆=∆果中,即同书中特例2.8题 已知:20375225, 1.8,751050kgl cm t cm s cm cm σ=⨯====1025100.7576.875kgq hs cm γ==⨯⨯=形心至球心表面1240.9 5.0419.862t y h e cm =+-=+-=形心至最外板纤维321186105.94433.5219.86t I y e cm w cm y =+=∴===()322186101449.45.940.3660.988,()0.980Iw cm y u x u u ϕ======== ()()()222212012020176.8752250.988320424.1212176.8752250.980158915)242415891510501416433.53204241050127114503204241050378433.5ql M x u kg cm ql M u kgcm M kg cm w M kg cm w M kg w ϕσσσσσσ==⨯⨯==-=-⨯⨯⨯=-=+=+==+=+==+=+=中中球头中板固端球头端(2max 21416kg cm cm σ⎫⎪⎪⎪⎪∴=⎬⎪⎪⎪⎪⎭若不计轴向力影响,则令u=0重复上述计算:222max 0176.875225241050142424433.5142414160.56%1424ql kg w cm σσσ⨯==+=+=⨯-=球头中相对误差:结论:轴向力对弯曲应力的影响可忽略不及计。
船舶结构力学
1把结构在外力作用下产生的应力与变形称为响应。
2船舶结构力学研究内容:船体结构静力响应,掌握在给定的外力作用下确定船体结构的应力与变形,研究受压构件的稳定性问题。
研究方法:传统a将船体的总强度问题与横向强度或局部强度问题分析考虑b在横向强度问题中,把空间结构拆成平面结构考虑c计算中把骨架和板分开考虑,板认为是支持在骨架上,骨架看作板的支持结构。
现代计算:a将总强度问题和横向局部强度问题一起考虑b直接计算空间结构c将骨架和板一起考虑。
3受外荷重作用而发生弯曲的杆件叫梁。
若梁仅在两端有支座支持,叫做单跨梁。
4梁的弯曲理论以平断面假定为基础。
所谓平断面假定指梁在弯曲前的断面在弯曲后仍为平面。
梁的中性轴通过断面的核心。
5弯曲要素:弯矩M剪力N断面转角挠度v6节点:钢架中杆件的相交点叫做钢架的节点。
简单钢架:节点汇交的杆件只有两根。
复杂钢架:多于两根。
不可动节点钢架:大多数钢架的节点在钢架受力变形后的线位移不计。
7在校核肋骨强度或确定肋骨尺寸时应选甲板上不承受荷重的情况作为计算状态。
并不是把肋骨钢架上可能受到的外荷重全部考虑在内就是危险状态。
8数目较多的一组梁叫做主向梁,与其交叉的数目较少的梁叫交叉构件。
9弹性固定端的固定系数H=M弹与M刚之比。
节点力与挠度间的比例系数就是弹性支座的柔性系数。
10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。
位移法不是把杆系拆为两端自由支持的单跨梁,而是将杆系中各杆化为两端刚性固定的单跨梁。
11位能驻值原理的近似解法:李兹法、迦僚金法。
最小功原理:线性系中,结构的应变能对约束反力的偏导数等于012矩形板应力主要是弯曲正应力,变形主要是挠度。
船体结构中的板属于薄板。
13筒形弯曲:板的边长比相当大,除了与短边支界相邻的一小部分外,中间大部分的弯曲变形为筒形,即短边有曲率沿长边无曲率。
求解方法:板条梁的计算可以直接套用普通梁的结果。
14板分为几类:a刚性板,中面力对弯曲要素可以忽略不计的板b柔性板:中面力对弯曲要素不可忽略的板c薄膜:板的中面力远较弯曲力为大,板主要靠中面拉力承载。
毕业答辩——船舶结构力学
结构力学1.船体结构中,那些构件是承受总纵弯曲的?哪些是承受横向弯曲和局部弯曲的?哪些是既承受总纵弯曲又承受局部弯曲的1)承受总纵弯曲构件:连续上甲板,船底板,甲板及船底纵骨,连续纵桁,龙骨等远离中和轴的纵向连续构件(舷侧列板等);2)承受横弯曲构件:甲板强横梁,船底肋板,肋骨;3)承受局部弯曲构件:甲板板,平台甲板,船底板,纵骨等;4)承受局部弯曲和总纵弯曲构件:甲板,船底板,纵骨,底纵桁,龙骨等;2.试概述船体结构中甲板板,舷侧外板,内底板,外底板及舱壁板各受什么载荷?甲板板:纵横力(总纵弯曲应力沿纵向,横向货物或上浪水压力,横向作用)。
舷侧外板:横向水压力等骨架限制力沿中面。
内底板:主要承受横向力货物重量,骨架限制力沿中面为纵向力。
舱壁板:主要为横向力如水,货压力也有中面力。
3.简述结构力学中梁弯曲理论的三个基本假设。
1)平断面假设,梁在弯曲前的断面在弯曲后仍为平面2)刚性足够大,各向同性的弹性材料3)两个弯曲主平面4.分别说明结构力学中梁弯曲要素和板弯曲要素的符号规定。
梁弯曲要素的符号规定:梁的挠度:向下为正;梁的断面转角:顺时针方向为正;梁的弯矩:在左断面逆时针方向为正,在右断面顺时针方向为正;梁断面的剪力:在左断面向下为正,在右断面向上为正;5.梁的弯曲中剪切为什么会引起挠度。
26从梁的微段的两个断面上的剪应力分布可知,在剪应力作用下,微段将发生歪斜,于是就产生了由于剪切力的存在而产生的挠度。
6.简述结构力学中的力法原理。
以力的大小为未知参数,通过变形连续条件建立方程,最后求出力。
有两种方式一种是去支座加力,一种是将多支座连续梁从中间支座处断开,将连续杆件离散。
7.简述计算杆系弹性固定端柔性系数的方法。
(实际结构中杆件的弹性固定端是与其相邻的不受外载荷的杆件作用的结果;换言之,受载杆与不受载杆相连时,不受载杆相当于受载杆的弹性固定端)为计算弹性固定端的柔性系数,只需把受载杆与不受载杆在相交处切开,并加上相互作用的弯矩,计算不受载杆在弯矩M 作用下的转角θ,θ与M的比值就是柔性系数。
船舶结构力学01228理论
课程名称:船舶结构力学课程代码:01228(理论)第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程研究的主要对象是船体结构中的杆件、杆系和板的弯曲及稳定性,系统地阐述了结构力学中的基本理论与方法----力法、位移法及能量原理。
是高等教育自学考试船舶与海洋工程专业的一门重要专业基础课。
二、课程目标与基本要求本课程的目标:学生通过该课程的学习,掌握结构力学的基本理论和方法,应用它们来解决船体结构中典型结构(杆系和板的弯曲及稳定性)的强度计算分析。
还能处理一般工程结构中类似的力学问题。
本课程基本要求:1.掌握建立船体结构计算图形的基本知识2.掌握单跨梁的弯曲理论3.掌握力法的基本原理和应用4.掌握位移法和矩阵位移法的基本原理和应用5.掌握能量原理及其应用6.了解有限单元法的基本概念和解题过程7.掌握矩形薄板的弯曲理论8.掌握杆及板的稳定性概念,解答和应用9.了解薄壁杆件扭转的基本概念10.该课程理论性强,力学概念较难建立,涉及数学知识较多,学习和掌握有一定的困难。
相比较而言,单跨梁的弯曲理论和板的弯曲理论是本课程的基本基础。
力法,矩阵位移法,能量法部分偏重于原理和方法在结构分析中的应用。
自学过程中应按大纲要求仔细阅读教材,切实掌握有关内容的基本概念、基本原理和基本方法。
学习过程中遵循吃透原理、掌握计算方法、看懂教材例题,完成部分习题。
不懂的地方要反复学,前、后联系起来学,要克服浮燥心理,欲速则不达,慢工出细活。
从而达到学懂、学会、学熟,及应用它们来解决实际结构计算。
三、与本专业其他课程的关系本课程是船舶与海洋工程专业的一门专业基础课,该课程应在修完学科基础课和相关的专业基础课后进行学习。
先修课程:高等数学,理论力学,材料力学,船体结构与海洋工程制图后续课程:船体强度与结构设计第二部分考核内容与考核目标第1章绪论一、学习目的与要求本章是对船舶结构力学总述性的概述。
通过对本章的学习,明确船舶结构力学的内容与任务,是为了解决船体强度问题,结构力学研究的是船体结构的静力响应,即内力与变形,以及受压结构的稳定性问题。
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课程名称:船舶结构力学课程代码:01228(理论)第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程研究的主要对象是船体结构中的杆件、杆系和板的弯曲及稳定性,系统地阐述了结构力学中的基本理论与方法----力法、位移法及能量原理。
是高等教育自学考试船舶与海洋工程专业的一门重要专业基础课。
二、课程目标与基本要求本课程的目标:学生通过该课程的学习,掌握结构力学的基本理论和方法,应用它们来解决船体结构中典型结构(杆系和板的弯曲及稳定性)的强度计算分析。
还能处理一般工程结构中类似的力学问题。
本课程基本要求:1.掌握建立船体结构计算图形的基本知识2.掌握单跨梁的弯曲理论3.掌握力法的基本原理和应用4.掌握位移法和矩阵位移法的基本原理和应用5.掌握能量原理及其应用6.了解有限单元法的基本概念和解题过程7.掌握矩形薄板的弯曲理论8.掌握杆及板的稳定性概念,解答和应用9.了解薄壁杆件扭转的基本概念10.该课程理论性强,力学概念较难建立,涉及数学知识较多,学习和掌握有一定的困难。
相比较而言,单跨梁的弯曲理论和板的弯曲理论是本课程的基本基础。
力法,矩阵位移法,能量法部分偏重于原理和方法在结构分析中的应用。
自学过程中应按大纲要求仔细阅读教材,切实掌握有关内容的基本概念、基本原理和基本方法。
学习过程中遵循吃透原理、掌握计算方法、看懂教材例题,完成部分习题。
不懂的地方要反复学,前、后联系起来学,要克服浮燥心理,欲速则不达,慢工出细活。
从而达到学懂、学会、学熟,及应用它们来解决实际结构计算。
三、与本专业其他课程的关系本课程是船舶与海洋工程专业的一门专业基础课,该课程应在修完学科基础课和相关的专业基础课后进行学习。
先修课程:高等数学,理论力学,材料力学,船体结构与海洋工程制图后续课程:船体强度与结构设计第二部分考核内容与考核目标第1章绪论一、学习目的与要求本章是对船舶结构力学总述性的概述。
通过对本章的学习,明确船舶结构力学的内容与任务,是为了解决船体强度问题,结构力学研究的是船体结构的静力响应,即内力与变形,以及受压结构的稳定性问题。
学习和掌握结构力学的基本原理与方法,经典的力法、位移法及能量原理。
对船体结构及其简化成相应的力学计算图形有深刻的理解。
二、考核知识点与考核目标(一)船舶结构力学的内容与任务(重点)识记:船体强度的内容,船舶结构力学的内容。
理解:船舶结构力学与船体强度的联系。
应用:分析船体强度与变形及其他问题(二)船体结构的计算图形(重点)识记:计算图形,典型的船体结构计算图形(人工计算:四种。
计算机计算:空间杆系结构和板、梁组合结构。
)理解:船体结构计算图形简化的内涵和简化过程。
应用:实际船体结构简化为与计算方法相应的计算图形。
第2章单跨梁的弯曲理论一、学习目的与要求本章是结构力学的理论基础。
通过对本章的学习,应掌握三类梁的弯曲微分方程的建立及其通解,着重掌握梁的支座和边界条件,着重掌握梁的弯曲要素表和叠加原理的灵活应用。
二、考核知识点与考核目标(一)梁的弯曲微分方程式及其通解(重点)识记:梁,单跨梁,梁的挠曲线,符号规定,平衡条件,等截面直梁的弯曲微分方程式。
梁的弯曲要素,梁端的弯曲要素,初参数法,梁的挠曲线通用方程式。
理解:梁的微段上弯曲要素间的微分关系。
理解通用方程式(2-8)应用:通用方程式(2-8)(二)梁的支座和边界条件(重点)识记:边界条件的概念,自由支持,刚性固定,弹性支座,弹性固定端,柔性系数,刚性系数的含义。
理解:不同的支座用相应的边界条件来表达,支座和边界条件的内涵。
应用:利用边界条件和通用方程(2-8),来求解相应的单跨梁挠曲线方程及其他弯曲要素。
(三)梁的弯曲要素表及其应用(重点)识记:弯曲要素表的应用,叠加原理,叠加求弯曲要素时的技巧。
理解:叠加原理解题的全过程,叠加法画弯矩图和剪力图。
应用:利用弯曲要素表和叠加原理,求解各种形式的单跨梁的弯曲要素,并画出弯矩图和剪力图。
(四)梁的复杂弯曲(重点)识记:复杂弯曲的定义,复杂弯曲的微分方程式,初参数解,挠曲线通用方程式,辅助函数。
理解:复杂弯曲时剪力与挠度的微分关系与梁在横力弯曲时是不同的。
复杂弯曲时梁的弯曲要素表及叠加原理应用的条件。
轴向力对梁弯曲要素的影响。
应用:求解复杂弯曲梁的弯曲要素,为板的弯曲作理论准备。
(五)弹性基础梁的弯曲(次重点)识记:弹性基础梁的定义,弹性基础的刚性系数,弯曲微分方程式,初参数解,普日列夫斯基函数,循环微分关系及特殊数值,挠曲线通用方程式,辅助函数。
理解:弹性基础梁弯曲时的弯曲要素表及叠加原理应用的条件。
弹性基础对梁弯曲要素的影响。
应用:求解弹性基础梁的弯曲要素,为某些工程结构物简化为弹性基础梁的弯曲作理论准备。
一根舷侧纵桁多根肋骨组成的舷侧结构的算例。
第3章力法一、学习目的与要求力法是计算超静定结构的最基本的经典方法。
通过对本章的学习,应掌握超静定结构的组成和超静定次数的确定,力法的基本原理及典型方程。
并应用力法来解决各类典型结构的计算,例如:刚性支座上连续梁与不可动节点简单刚架的计算,对某些结构简化出弹性支座与弹性固定端,弹性支座上连续梁的计算,简单板架的计算等等。
二、考核知识点与考核目标(一)超静定结构的组成与超静定次数的确定(重点)识记:静定结构,超静定结构,多余联系,多余约束力,超静定结构的几何组成特征,静力特征。
超静定次数,确定超静定次数的基本方法。
理解:同一超静定结构可用不同的方法去掉多余联系得到不同的静定结构。
应用:对各种结构判定其超静定次数。
(二)力法的基本原理及典型方程(重点)识记:力法的基本结构,变形协调条件,力法的基本原理,力法方程组,主系数、副系数的特点和内涵。
理解:力法方程组的建立,形成力法方程组的一般规律。
应用:用力法解超静定结构。
(三)刚性支座上连续梁与不可动节点刚架(重点)识记:刚性支座上连续梁,三弯矩方程,刚架,简单刚架,复杂刚架,不可动节点刚架,不可动节点简单刚架。
理解:结构和载荷的对称性的利用。
特殊结构和载荷的连续梁可简化为单跨梁。
应用:用三弯矩方程解连续梁和简单刚架。
(四)弹性支座与弹性固定端的实际概念(重点)识记:弹性支座与弹性固定端的实际概念,简化的条件。
理解:利用弹性支座与弹性固定端的定义得到柔性系数。
应用:读懂教材例题,能对某些具备简化条件的结构进一步简化。
(五)弹性支座上连续梁计算(次重点)识记:弹性支座上连续梁,五弯矩方程。
理解:此类问题要考虑支座处的挠度。
应用:解简单的弹性支座上的连续梁。
(六)简单板架计算(一般)识记:主向梁,交叉构件,板架。
理解:载荷的传递,相交节点挠度相等条件。
应用:简单板架计算。
第4章矩阵位移法一、学习目的与要求本章介绍了位移法的基本原理,还介绍了矩阵位移法及其应用。
解决大型杆系结构问题,位移法比力法更具有优势。
通过对本章的学习,掌握位移法的基本原理,建立位移法的典型方程。
在此基础上,把位移法分析杆系结构的全过程以矩阵形式表达,形成矩阵位移法,借助计算机编程计算可解大型杆系结构的力学分析问题。
要求学生着重掌握位移法的基本原理。
了解矩阵位移法计算杆系结构的一般步骤。
二、考核知识点与考核目标(一)位移法(重点)识记:位移法的概念,位移法的基本原理,位移法典型方程,基本未知量,固端剪力,固端弯矩。
理解:弯曲杆元的刚度方程,刚度系数,主系数、副系数的涵义。
应用:对简单结构采用位移法计算。
(二)矩阵位移法概述(次重点)识记:把位移法变为矩阵位移法,节点位移向量(列矩阵),杆端力向量,弯曲杆元的刚度矩阵。
结构坐标系,杆元坐标系。
节点的自由度数,矩阵位移法主要包括的内容。
理解:节点的位移分量(自由度数),为什么要两套坐标系,支座约束的处理问题。
应用:把结构化为矩阵位移法计算图形(理解图4-12)(三)杆元分析(次重点)识记:基本杆元,刚度矩阵的性质,组合变形杆元,杆元固端力,理解:刚度矩阵的性质,由基本杆元合并成组和变形杆元。
应用:各种杆元在杆元坐标系中的刚度方程,刚度矩阵。
(四)编号约定与杆元定位向量(一般)识记:结构节点未知位移向量,杆元定位向量。
理解:为什么需要杆元定位向量应用:看懂图4-20,能对计算结构进行处理。
(五)坐标转换(一般)识记:坐标转换关系,力和位移的坐标转换,杆元刚度矩阵的坐标转换。
理解:为什么要坐标转换(六)整体装配(一般)识记:结构节点平衡方程组,结构刚度矩阵,结构节点外载荷向量。
理解:结构刚度矩阵的性质。
(七)弹性约束、强迫位移处理(一般)识记:弹性约束、强迫位移的处理方法。
理解:为什么这样处理。
(八)杆元内力计算、矩阵位移法计算杆系结构的一般步骤(一般)识记:杆元内力计算,矩阵位移法解题的一般步骤。
理解:式(4-32)。
应用:看懂肋骨刚架和板架计算的例题。
第5章能量原理一、学习目的与要求本章是变形固体力学的能量原理。
通过对本章的学习,应掌握应用能量原理来计算各种杆系结构,为结构有限单元分析方法打下理论基础。
二、考核知识点与考核目标(一)应变能和余能(重点)识记:应变能,线弹性情况杆件应变能的计算公式,拉(压)、扭、弯、剪应变能,弹性支座和弹性固定端应变能。
非线性弹性体的应变能计算。
余能,余能的计算。
理解:应变能的物理意义,余能的几何意义。
应用:三维弹性体的应变能计算。
(二)虚位移原理及其应用(重点)识记:虚位移,虚功,虚变形,虚应变能,虚位移原理,虚位移原理的表达式。
位能驻值原理,位能驻值原理的表达式。
应变能原理,卡氏第一定理。
理解:虚位移原理,位能驻值原理,应变能原理。
卡氏第一定理及其适用的条件。
应用:上述原理特别是卡氏第一定理的应用。
(三)虚力原理及其应用(重点)识记:虚力,虚余功,虚余能,虚力原理,虚力原理的表达式。
余位能驻值原理,余位能驻值原理的表达式。
应力能原理,卡氏第二定理,最小余能定理,卡氏最小功定理。
理解:虚力原理。
卡氏第二定理和卡氏最小功定理适用的条件。
应用:卡氏最小功定理及卡氏第二定理的应用。
(四)李兹法(重点)识记:位能驻值原理的近似解法,李兹法解题步骤。
理解:李兹法所取基函数必须满足的条件,为什么。
应用:李兹法解题第6章平面应力问题的有限单元法一、学习目的与要求本章是有限单元法概念及其解题方法。
有限单元法被公认为应力分析的有效工具,因此,通过对本章的学习,要求了解有限单元法的基本概念、处理方法和解题过程。
本章初看起来公式、符号,推导一大篇,似乎很吓人,但自学者只要按照本章的节号,耐心细心的读下去,必然有所收获,再读一遍,收获更多,如此反复,必能掌握其精髓,站到高处,一览众山小。
二、考核知识点与考核目标(一)平面应力问题及其基本方程式(一般)识记:平面应力,应力分量,应变分量,位移分量,平衡微分方程式,几何方程式,物理方程式,边界条件方程式理解:应变协调方程式,广义虎克定律,力学量间的内在联系。