项目八习题--船体总纵弯距和总纵强度计算.
《船体结构》简答题
《船体结构》简答题1.旁内龙骨在横舱壁处间断后,与横舱壁之间有哪几种连接方式?各有何优缺点答:旁内龙骨在横舱壁处间断后,与横舱壁之间有三种连接方式:(1)单独加肘板;(2)纵桁腹板升高;(3)腹板不升高而面板加宽。
各自的优缺点分别是:第一种工艺性好,影响舱容;第二种强度较好,也影响舱容;第三种不影响舱容,但工艺性较差。
2、尾尖舱内的结构采用哪些加强措施?答:尾尖舱内的加强措施有:(1)肋骨间距W 600mm,且板厚增加;(2)底部设升高肋板;(3)设强胸横梁和舷侧纵桁;(4)中线面处设制荡舱壁。
3、中型货船货舱区的结构一般采用混合骨架式,请问哪些部位采用纵骨架式,哪些部位采用横骨架式?答:中型货船货舱区一般采用混合骨架式结构。
船底和上甲板采用纵骨架式结构, 舷侧和下甲板采用横骨架式结构4、油船油舱区为什么设高腹板的纵向桁材?答:油船油舱内都设高腹板的纵向桁材(底纵桁,甲板纵桁),这是因为:①加强纵向强度;②当船舶横摇时,高复板对舱内液体起制荡作用,减少液体摇荡,从而减少船舶横摇;③对于液舱而言,高腹板不影响舱容。
5、舷墙的作用有哪些?海船的舷墙高度不小于多少?答:舷墙的作用是:保障人员安全,减少甲板上浪,防止甲板上的物品滚落海中。
海船的舷墙高度不小于 1.0m。
6、试述船体静水总纵弯曲的产生。
答:船舶在静水中受到的外力有船舶及其装载的重力和水的浮力。
重力包括船体本身结构的重量和机器、装备、燃料、水、供应品、船上人员及行李和载货的重量等。
重力的方向向下,浮力的方向向上。
当重力和浮力的大小相等、重心和浮心作用在同一条铅垂线上时,船舶处于平衡状态。
但由于船体的各段重力和浮力的大小并不相等。
船舶装载情况及船体浸水部分形状总是变化,因而船体各段重力和浮力的不平衡总是存在。
重力大的一段有下移的趋势,浮力大的一段有上移的趋势。
然而,船体是一整体结构,各段不可能让它们自由上下移动,在船体结构内部必然有内力产生,这就使船体发生弯曲变形,即总纵弯曲。
《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。
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:禹宗昕学号:U201312263完成日期:2016.4.18一.计算依据1.横剖面图与尺寸图1.1 横剖面图与尺寸注: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·m3.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/mm²4.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,与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/mm22.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,φ1=118.75/222.725=0.533 b e1=153.3168445φ2=171/222.725=0.767 b e2=176.7762561表2.2.2 纵骨剖面要素及临界应力2.船体总纵强度第二次近似计算(1).剖面折减系数计算表2.3.1通过上表对比可得,甲板纵骨不失稳,两块甲板板失稳。
项目八--8.2.2船体纵向构件的稳定性计算.
a 2 ( f bet ) (N/mm2 )
任务二
校核船体总纵强度
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
三、组合剖面梁的稳定计算
(1)腹板
100t E 78.4 h
2
(N/mm2 )
(2)面板
E 82.3
100t1 b / 2 1
cr i
②同时参与抵抗总纵弯曲及板架弯曲的构件:
cr 2 i
任务二
校核船体总纵强度
100t cr 76 b
2
(N/mm2 )
(2)横骨架式: 对甲板板:
2 100t s cr 19 1 2 s c 2 2
(N/mm 2 )
任务二
校核船体总纵强度
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
100t cr k 19.6 s
船舶技术设计
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
8.2.2 船体纵向构件的稳定性计算
【任务目标】
1、熟悉板的稳定性计算。
2、熟悉纵骨的稳定性计算。 3、熟悉组合剖面梁的稳定性计算。
4、熟悉甲板板架的稳定性计算。
5、熟悉船体板折减系数的计算。
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
一、板的稳定性计算
(1)纵骨架式的甲板板、外底板:
2
对船底板、内底板:
s2 1 2 c
2
(N/mm 2 )
对舷顶列板:
2 2 s s 100t cr 19.6 1 0.426 0.143 s2 s bs bs 4 2 bs (N/mm 2 )
船体强度练习
1 133MPa
总纵弯曲应力
在船底板中 在内底板中
1 97MPa
在纵骨自由翼板 2 98.6 MPa 在船底板中 2 138MPa 在内底板中 180MPa 2 在纵骨自由翼板 2 47.1MPa 在船底板中 2 66MPa 在内底板中 86 MPa 2
总纵强度
等值梁的剖面可以把船体剖面中所有参与抵抗总 纵弯曲的构件,在保持其高度和面积不变的条件 下,假想地平移至船舶中纵剖面附近,并对称地 构成一个梁的剖面。这个虚拟的实心剖面的梁就 是空心薄壁船体梁的等值梁,如下图所示。
于是,船体剖面上纵向连续构件的总纵弯曲应力就
可以按梁的弯曲应力公式计算:
总纵强度
船舶总纵强度的计算
总纵弯曲应力
静置法
假使船舶以波速在波浪的前进方向上航行,此时船与波的 相对速度为零。这样就可以认为船体是在重力和浮力作用 下静平衡于波浪上的一根两端完全自由的直梁。
由于重力和浮力沿船长的分布规律并不一致,故两者在每单位船长上 的差额就构成作用在船体梁上的分布载荷。船体梁在这个载荷作用下 将发生总纵弯曲变形并在船体梁断面上产生剪力和弯矩。
应力 外板 水 压 力 纵骨 水 压 力 肋板 随纵骨弯曲产生弯曲 应力
弯曲变形
以此类推:
板的弯曲应力
外 板 中 的 弯 曲 应 力
船体构 件承受 多种应 力,产 生多种 应力的 工作特 点
纵骨弯曲应力
板架弯曲应力
总纵弯曲应力
其变形特征如下图所示:
纵向强力构件分类
按照上述分析,根据纵向构件在传递载荷过程中所产
3.计算弯矩:波峰时M=654700KNM
波谷时M=-245700KNM
4. 船体材料:计算剖面的所有构件均采用高强度低合
金钢材。(即不需要基本材料的换算)
5.112号肋骨剖面参加总纵弯曲的纵向构件共39个,其
尺寸和编号见下图。计算中取比较轴距基线6m处。
6.剖面几何要素及应力计算见下表:
应按照下图扣除斜线部分的构件剖面积。
船体强度 第二章 总纵强度计算
(1)横骨架式 载荷的传递和构件变形: 纵 桁:仅当板格弯曲带动板架弯曲时,纵 桁才发挥作用,所以纵桁参与板架弯曲和总 纵弯曲。
船体构件的多重作用及按合成应力 船舶与海洋工程系 校核总纵强度
船底板:自身在水压力下发生板格弯 曲,肋板和纵桁约束板格的变形,肋板和纵 桁发生变形即板架发生弯曲,船底板参与船 底板架的弯曲。此外,船底船体整体弯曲时, 船底板也发生总纵弯曲,因此船底板参与三 种变形:板格弯曲、板架弯曲、总纵弯曲。
纵弯曲,还承受较大的局部载荷,因此船底的剖 面模数对于船体强度也十分重要。
船舶与海洋工程系
3、总纵弯曲应力计算 实际工作中总纵强度第一次近似计算可
以按照表2-1进行。
船舶与海洋工程系
总纵弯曲应力第一次近似计算 第一次近似计算,是一种强度方面的计
算,其前提就是剖面上构件没有失稳。但 是真实情况如何,请看下面的例子:
置。因此,对薄壁构件,相当于只对板厚作 上述变换。
若被换算构建的剖面
积为 ai,应力为σi,弹 性模量Ei,与其等效的 基本材料的剖面积为a, 应力为σ,弹性模量E。
则根据变形相等,承
受同样的力P 可得左
式。
������ ������ 问题:构件的 断面惯性矩如何折算?
船舶与海洋工程系
2、总纵弯曲应力第一次近似计算 船舶与海洋工程系
损坏。
构件的受力与工作特征
船舶与海洋工程系
船体梁构件的工作特征
1. 载荷较小时(压应力小于欧拉应力),横剖 面中纵向构件的应力同步变化,应力的变化规 律符合梁理论;
2. 当载荷增大时(压应力大于欧拉应力),纵 向构件中的应力不再同步增长。柔性构件(板) 由于失稳,其抗压能力降低,应力不再增加, 而与柔性构件相邻的骨材(纵骨、纵桁)应力 大幅度增加。
项目八--8.2.1σ1的第一次近似计算.
8.2.1 σ1的第一次近似计算
【任务目标】
1、掌握计算剖面及有效构件的选取。
2、熟悉总纵弯曲应力的第一次近似计算方法和步骤。
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
一、校核剖面及有效构件
1、计算剖面的选取 进行强度校核时,应选择总纵弯曲最大区域的最弱 剖面处。 在选取校核剖面时主要集中在以下几个剖面: ①船舶中部0.4区域一般是总纵弯矩最大的区域,而该 区域的大开口处如机舱开口、货舱开口等认为是最弱剖 面; ②船体骨架式改变处剖面; ③上层建筑端壁处剖面;
任务二
校核船体总纵强度
项目八
1
构件编 号
船体总纵弯矩和总纵强度计算
3
构件尺 寸( mm)
2
构件名 称
4
剖面积 Ai (cm2)
5
距参考 轴距离 Zi(m)
6
静力矩
7
惯性矩
8
9
距中和 轴距离 (m)
10
应力 (N/ mm2 )
自身惯 6= 4*5 7= 5*6 性矩 (cm2m2 )
1 2
19
20
Z i' Z i
构件的总纵弯曲应力:
i
M ' Z i 10 I (N/mm 2 )
任务二
校核船体总纵强度
按梁弯曲理论,可得到总纵弯曲应力:
M M Z I W
任务二
校核船体总纵强度
项目八
船体总纵弯矩和总纵强度计算
计算步骤: (1)选取一参考轴,一般可选在基线以上0.45~0.5型深 处,或直接选取基线处。 (2)将参与总纵弯曲的各个 构件编号,并分别计算其到 参考轴的距离、构件剖面面 积、对参考轴的静矩、对参 考轴的惯性矩。其中构件形 心距离参考轴距离以在参考 轴上面为正,下面为负。
船舶总纵强度计算方法
6/6/2020
.
12
总纵强度计算
纵骨架式——假定在船底板架上只作用着水压力。直接承受水压力的构件是外 底板,外底板将水压力传给骨架(纵骨、肋板以及船底纵桁等),然后在传到 板架的支承周界(横舱壁及舷侧)上去,传力过程如下图.
6/6/2020
.
13
总纵强度计算
甲板上的荷重也传给舱壁 和舷侧,横舱壁在这些力以 及与舷侧相交处的剪力作用 下取得平衡。
纵骨在传递水压力过程中将发生弯曲变形,与纵骨相连的外板部分 又将随纵骨弯曲而产生弯曲应力。
以此类推,外板中的弯曲应力将包含有板的弯曲应力、纵骨弯曲应 力、板架弯曲应力以及总纵弯曲应力等四种应力成分。
这就是船体构件承受多种作用、产生多种应力的工作特点。其变形 特征如下:
.
210520/6/6
总纵强度计算
一总、纵引强言度计算
问题提出:
船舶在运营过程中,船体结 构的受力颇为复杂。尤其是船体所 受重力和浮力沿船长方向分布的不 一致,将产生弯曲变形及弯矩和弯 曲应力。
(这时弯曲应力大小如何衡准?)
解决思路:
将船体视为一根空心变断面且两端自由支撑的梁,来研究它的弯曲变形. 已成为研究船舶总纵强度(Longitudinal strength of ship)的标准方法。
第四类:同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的 弯曲的纵向构件,如纵骨架式中的船底外板,其应力记为
1+2+3+4 以上各种弯曲,除总纵弯曲外均称为局部弯曲。
.
210720/6/6
总纵强度计算
由以上分析可知,船体纵向连续构件在总弯曲中所受到的正应 力,可以称为总合正应力。
它包括总弯曲正应力及局部弯曲正应力。
船舶总纵强度计算方法
可是这些构件的端部,由于抵抗总纵弯曲的程度较小, 则应该按下图所示扣除斜线部分的构件剖面积。
2015-3-29
总纵强度计算
2015-3-29
总纵强度计算 相邻舱口之间的甲板、同样可视为间断构件,因此如 计算剖面选在下图所示的斜线区域内时,则斜线部分 的甲板面积应扣除。
2015-3-29
总纵强度计算
3)、强度计算中规定,凡甲板开口宽度超过甲板宽 度的20%者均应扣除。 纵桁腹板上的开口,如大于腹板高度的20%,则 应扣除开口部分。 至于纵向连续构件上的个别开口,如人孔、舷窗 等,计算剖面模数时不必扣除
2015-3-29
总纵强度计算
不同材料之间的相换算____依据变形相等
i
Ei
E
P P i Ei E Ei i E
一、引言
总纵强度计算
问题提出:
船舶在运营过程中,船体结 构的受力颇为复杂。尤其是船体所 受重力和浮力沿船长方向分布的不 一致,将产生弯曲变形及弯矩和弯 曲应力。 (这时弯曲应力大小如何衡准?)
解决思路:
将船体视为一根空心变断面且两端自由支撑的梁,来研究它的弯曲变形. 已成为研究船舶总纵强度(Longitudinal strength of ship)的标准方法。
2015-3-29
总纵强度计算
横骨架式——假定在船底板架上只作用着水压力。直接承受水压力的构件是外 底板,外底板将水压力传给骨架(纵骨、肋板以及船底纵桁等),然后在传到 板架的支承周界(横舱壁及舷侧)上去,传力过程如下图.
2015-3-29
总纵强度计算
纵骨架式——假定在船底板架上只作用着水压力。直接承受水压力的构件是外 底板,外底板将水压力传给骨架(纵骨、肋板以及船底纵桁等),然后在传到 板架的支承周界(横舱壁及舷侧)上去,传力过程如下图.
船体强度与结构设计知识点汇总及答案
船体强度与结构设计知识点汇总及答案1、在船体总纵强度计算时,船体梁总纵弯矩和剪力的计算步骤是什么?总纵弯矩和剪力的计算步骤是:(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。
2、简单叙述一下在进行绘制重量曲线时所遵循的静力等效原则的主要内容。
(1)保持重量大小不变,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,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纵坐标相等;(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。
3、增加不对称工字剖面最小剖面模数最有效的方法是什么?方法是增加腹板高度或者小翼板的剖面积。
4、解释一下什么叫极限弯矩?5、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或构件的临界应力时的总纵弯曲力矩。
6、什么叫剖面利用系数?在实际所用的型材中,其最小剖面模数仅为理想剖面模数的一部分,即,为理想剖面模数,则即为剖面利用系数。
7、引起船体扭转外力的三种成因是什么?8、三种成因是:(1)船舶在斜浪中航行时引起的扭转力矩;(2)船舶倾斜时引起的扭矩;(3)船舶横摇时引起的扭矩。
9、如何判断船体构件是否需要折减?如何计算折减系数?在经过总纵强度的第一次近似计算后,求得的某些板的压应力如果大于相应构件的临界应力,表明该构件失稳,这时,应该对这种构件进行折减。
折减的方法是:将纵向强力构件分为刚性构件和柔性构件两类,然后将柔性构件用某个刚性构件代替,但要保持剖面上承受的压力值保持不变,也就是,其中,为虚拟的刚性构件的剖面积。
则折减系数,折减系数小于1,利用折减系数可以将柔性构件的剖面积化为相当的刚性构件的剖面积,从而保证可以运用简单梁的公式来计算总纵弯曲应力。
10、何谓船体计算状态?试说出四种计算状态的名称。
船体强度与结构设计复习题.doc
船体强度与结构设计复习题一.学习中掌握的内容第1章1.术语:静水弯矩波浪附加弯矩浮力曲线重量曲线载荷曲线弯矩曲线计算弯矩2.基本问题(1)载荷分类:按其对结构的影响分类一一总体性载荷,局部性载荷;按其随时间变化性质分类:不变载荷,静变载荷,动变载荷,冲击载荷。
(1)局部重量分配原则和方法(2)全船性重量的分配方法(3)如何作出重量曲线如何求出静水中的浮力曲线(4)如何绘制坦谷波(5)何谓船舶静止在波浪上(6)如何进行静水中的纵倾调整(7)解释静水弯矩产生的原因(8)如何进行波浪上的纵倾调整(9)Muckle方法的适用条件是什么(10)如何计算静水弯矩如何计算波浪附加弯矩3.计算:能够计算静水弯矩和波浪附弯矩第2章1.术语:总纵强度纵向强力构件船体等值梁剖面抗弯几何特性折减系数极限弯矩构件的多重作用过载能力许用应力2.基本问题:如何选择计算断面如何进行第一次总弯曲应力计算(1)第一次计算总弯曲应力和第二次计算的区别是什么(2)如何计算折减系数,如何确定柔性构件的面积(3)为什么说总强度计算方法为相对强度计算方法(4)计算弯矩和极限弯矩的区别(5)如何计算船体的极限弯矩(6)如何判断船体的过载能力(7)为什么总弯曲应力的计算要逐步近似计算完成(8)为什么许用应力随船长增加而提高(9)总强度校核时,应该选择哪些剖面3.计算:能够考虑折减进行总弯曲应力计算第3章局部强度1.术语:局部强度力学模型边界条件水头高度2.基本问题(1)确定力学模型的原则(2)模型尺寸的确定(3)边界条件的简化(4)载荷的确定(5)横向强度计算模型(6)甲板板架计算模型(7)船底板架计算模型(8)肋骨强度计算模型(9)船底纵骨计算模型;甲板纵骨计算模型(10)模型结构化的处理:对称性的利用(11)有限元计算方法:计算步骤、奇异性的排除第4章船体扭转强度1.术语:扭转刚度、扭转强度、横摇扭矩2.基本问题(1)哪些类型船舶需要计算扭转强度(2)引起船体扭矩的原因有哪些(3)计算斜浪航行扭矩的方法步骤第5章型材剖面设计1.术语:剖面利用系数、剖面模数比面积、惯性矩比面积、理想剖面、腹板相当面积2.基本问题(1)如何提高构件剖面材料利用率(2)提高剖面惯性矩有哪些措施(3)符合什么条件的构件按照抗弯强度条件设计(4)符合什么条件的构件按照抗剪切强度条件设计(5)什么是型材的侧向失稳(6)如何确定梁的强度设计条件第6、7章结构设计(中剖面设计、结构规范法设计)1、结构设计的基本任务和内容(1)设计前提:主尺度、总布置图、线型图、船体说明书。
船舶与海洋工程结构物强度习题集
船舶与海洋工程结构物强度习题集船舶强度部分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?2.为什么要将船体强度划分为“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?3.如何获得实际船舶的重量分布曲线?4.说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。
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?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?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?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?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。
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;砰击振动弯矩。
11.船体总纵强度的校核通常包括哪三项主要内容?12.举例说明船体结构中什么是纵向构件,什么是横向构件?它们对船体总纵强度的贡献有何不同?13.划分船体四类纵向构件的依据是什么?结合船体的舯剖面图指出第1至第4类纵向构件的实际应用。
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?15.何谓“等值梁”?在计算船体总纵弯曲正应力σ1的过程中,之所以要逐步近似的主要原因是什么?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?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?18.计算船体不同部位纵骨的临界应力σc r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?19.甲板横梁的“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?20.说明船体纵骨的欧拉应力计算公式:σπE E i l A=22中各字母的含义;当按此公式计算出的σE值超过材料的比例极限时,应如何对所得结果进行非弹性修正?21.为什么船体板的临界应力可以简单地取为欧拉应力σE,而不做非弹性修正?在计算板的σE时,为什么要区分纵式骨架和横式骨架?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?23.怎样计算纵式构架中不同部位船体板的减缩系数ϕ?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”?25.说明船体局部弯曲正应力σ2、σ3和σ4的含义,并比较它们的力学计算模型。
第二章船体总纵强度的计算
第二章船体总纵强度的计算知识点1剖面模数W=I/Z意义:表征船体抵抗弯曲变形能力的一种几何特性。
最小剖面模数——离中和轴最远的构件(最上层连续甲板即强力甲板;船底。
但船底离中和轴更近,则强力甲板处为最小剖面模数处,弯曲正应力最大)知识点2校核时候取危险剖面,即可能出现最大正应力的面(船中0.4倍船长范围内)。
危险剖面指:骨架式改变处剖面,材料分布变化处,上层建筑端壁处剖面)知识点3(填空)强度等值梁:有效参与弯曲的全部构件组成的梁,该梁在抵抗总弯曲和总纵强度性能上和船体等效。
纵向强力构件:纵向连续并能有效传递总弯曲应力的构件。
(可以计入船体梁的计算中,如船中0.4-0.5倍船长连续纵向构件)(间断构件看看即可,具体使用应该参考规范)知识点4剖面模数及第一次近似总纵弯曲应力计算过程(课件第二章15-21页)看看即可。
知识点5(简答)为什么要校核船体构件的稳定性?A.所有受压的甲板板列,与其他刚性构件相连的一部分完全有效。
B.而其余部分不能承受大于板极限载荷的压力。
C.不是所有纵向强力构件都完全有效参与抵抗总纵弯曲。
D.对船体结构的要求,既应该保证必要的强度,又要保证必要的稳定性。
(简答)怎样校核稳定性?计算临界应力:确定板的临界应力时的注意事项(课件45页)具体的计算方法:板的稳定性计算中只需记住一些简单的边界条件,不用记那些经验公式。
纵骨的稳定性计算只需记住当求得的欧拉应力超过材料的比例极限时要对欧拉应力进行修正,以考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响。
将实际应力与临界应力比较进行校核。
(填空)决定临界应力的条件:构建的几何尺寸、外力的作用方式、边界条件。
知识点6(判断)纵向骨架在计算载荷下不允许丧失稳定性,只有板可能失稳。
知识点7板的应力分布同一水平高度的应力沿着板宽分布不均匀,与纵向骨架相连的部分板宽内应力较高,而板宽的中间部分应力较低。
知识点8剖面折减将船体剖面中一部分失稳的板构件剖面积化为假想不失稳的刚性构件剖面积。
2船体总纵强度计算
2船体总纵强度计算船舶强度与结构设计第2章船体总纵强度计算根据梁弯曲理论:σ=M?Z I(2-1)对于一定计算状态,可求出作用于船体剖面上的弯矩M值。
为了计算剖面弯曲应力σ,还必须先计算剖面对水平中和轴的惯性矩I,以及剖面任意构件至水平中和轴的距离Z等剖面要素。
2.1 船体总纵弯曲应力第1次近似计算2.1.1 船体剖面要素计算由于船体结构对称于中纵剖面,一般只需对半个剖面进行剖面要素的计算。
具体步骤如下:首先,画出船体计算剖面的半剖面图,如图2-1所示。
然后,对纵向强力构件进行编号,并注意把所有至中和轴距离相同的构件列为一组进行编号;选取图2-1 船体横剖面图参考轴O′?O′,该轴可选在离基线0.45倍~0.50倍型深处。
最后,列表进行计算,并分别求出各组构件剖面积Ai,其形心位置至参考轴的距离Zi(按所选定的符号法则,在参考轴以上的构件Zi取为正),静力矩AiZi,惯性矩AiZi。
对于高度较大的垂向构件,如舷侧板等,还要计算其自身惯性矩i0=Aihi/12(hi为该构件的垂直高度,这种表达式也适用于倾斜板的剖面)。
则得:2219船舶强度与结构设计∑Ai=Ai(2-2)∑AZii=B 2i∑(AZ+i0)=C 剖面水平中和轴至参考轴的距离为:Δ=B(m) A(2-3)由移轴定理,剖面对水平中和轴的惯性矩为:B2I=2(C?ΔA)=2(C? (cm2 ·m2)A2(2-4)任意构件至中和轴的距离为:Zi′=Zi?Δ=Zi?B (m)A(2-5)最上层连续甲板和船底是船体剖面中离中和轴最远的构件,构成了船体梁的上下翼板。
构成船体梁上翼板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。
设中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为Zd和Zb,则强力甲板和船底处的剖面模数分别为:IIWd=,Wb= ZdZb(2-6)在一般船舶中,中和轴离船底较近,即Zd>Zb,因此Wd<Wb。
所以,有时也称强力甲板处剖面模数为船体剖面的最小剖面模数。
项目八习题--船体总纵弯距和总纵强度计算.
项目八船体总纵弯距和总纵强度计算习题名词解释1、船体梁2、总纵弯曲3、总纵强度4、重力曲线5、载荷曲线6、等值梁(纵向强力构件)7、构件失稳8、刚性构件9、柔性构件10、许用应力11、浮力曲线12、折减系数13、切力曲线14、弯矩曲线单选1、载荷、切力和弯矩的符号规定为:载荷向****为正,向****为负。
A.上,下B.上,上C.下,下D.下,上2、切力以作用在梁微段左剖面上向****为正,或右剖面上向****为正。
A.上,下B.上,上C.下,下D.下,上3、弯矩以使船体梁发生****为正,****为负。
A.中拱,中拱B.中垂,中垂C.中拱,中垂D.中垂,中拱4、绘制浮力曲线需要利用船舶静水力曲线和****。
A.重力曲线B.邦戎曲线C.载荷曲线D.应力曲线5、实际的水波是较复杂的,目前应用最广泛的是****,其特点是:波峰陡峭,波谷平坦,波浪轴线上下的剖面积不相等,其曲线相对较接近实际水波形状。
A.坦峰波B.坦谷波C.深水波6、用许用应力标准校核强度,也即要求结构的最大应力****许用应力。
A .不大于B .不小于C .大于D .小于7、重力的分类,按变动情况可以分为不变重力和****。
A .变动重力B .固定重力C .空船重力D .舾装重力8、不变重力又可称****,包括:船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重力。
A .变动重力B .机电设备重力C .空船重力D .舾装重力9、变动重力又可称****,包括:货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项可变重力。
A .装载重力B .机电设备重力C .空船重力D .舾装重力10、引起船体梁总纵弯曲的外力主要集中体现在两个力上:****和浮力。
A .应力B .重力C .抨击力D .许用应力11、由于波浪的复杂性,常常将浮力分成船舶在静水中的浮力分布、由于****而产生的附加浮力分布A .逆风B .空气C .波浪D .顺风12、在假设船体为一变断面的空心薄壁梁的基础上,计算其剖面惯面矩,并按梁弯曲理论,可得到总纵弯曲应力表达式为****。
项目八船体梁的受力和变形特征
项目八 船体总纵弯矩和总纵强度计算
8.1.1 船体梁的受力和变形特征
【任务目标】
1. 掌握关于船体梁弯曲的一些基本概念。 2. 了解船体梁的受力和变形特征。
项目八 船体总纵弯矩和总纵强度计算
一、基本概念
1、船体梁:在船体总纵强度计算中,可将船体理想为 一变断面的空心薄壁梁。
2、总纵弯曲:当船体梁在外力作用下沿着其纵向铅垂 面内所发生的弯曲。
任务一 计算船体纵纵弯曲的外力
项目八 船体总纵弯矩和总纵强度计算
由梁的理论,假定重力沿船长的分布为p(x),浮力沿 船长的分布为b(x),则作用在船体梁上的载荷、切力和弯 矩为:
q(x)p(x)b(x)xຫໍສະໝຸດ N(x)0 q(x)d x
x
xx
M(x)0 N(x)dx0 0q(x)ddx x
项目八 船体总纵弯矩和总纵强度计算
3、重力和浮力沿船长的分布 (1)重力沿船长的分布对某一计算状态是不变的。 (2)波浪上的浮力=静水中的浮力+附加浮力
波浪上的切力=静水中的切力+波浪附加切力 波浪上的弯矩=静水中的弯矩+波浪附加弯矩
3、总纵强度:船体梁抵抗总纵弯曲的能力。
任务一 计算船体纵纵弯曲的外力
项目八 船体总纵弯矩和总纵强度计算
二、船体梁的受力与变形
1、引起船体梁总纵弯曲的主要外力:重力与浮力 对全船而言:重力=浮力 对任一区域:重力与浮力不平衡
由于船舶处于平衡状态,船体梁的总重力和浮力是大 小相等,方向相反,并且作用在同一铅垂线上。但由于船 体结构的复杂性使得重力沿船宽、船长方向的分布并不均 匀;同样因船体外形的不规则使浮力在船长的不同区段也 不均匀。重力与浮力的这种不均匀,是造成船体梁总纵弯 曲的主要原因。
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项目八船体总纵弯距和总纵强度计算习题名词解释1、船体梁2、总纵弯曲3、总纵强度4、重力曲线5、载荷曲线6、等值梁(纵向强力构件)7、构件失稳8、刚性构件9、柔性构件10、许用应力11、浮力曲线12、折减系数13、切力曲线14、弯矩曲线单选1、载荷、切力和弯矩的符号规定为:载荷向****为正,向****为负。
A.上,下B.上,上C.下,下D.下,上2、切力以作用在梁微段左剖面上向****为正,或右剖面上向****为正。
A.上,下B.上,上C.下,下D.下,上3、弯矩以使船体梁发生****为正,****为负。
A.中拱,中拱B.中垂,中垂C.中拱,中垂D.中垂,中拱4、绘制浮力曲线需要利用船舶静水力曲线和****。
A.重力曲线B.邦戎曲线C.载荷曲线D.应力曲线5、实际的水波是较复杂的,目前应用最广泛的是****,其特点是:波峰陡峭,波谷平坦,波浪轴线上下的剖面积不相等,其曲线相对较接近实际水波形状。
A.坦峰波B.坦谷波C.深水波6、用许用应力标准校核强度,也即要求结构的最大应力****许用应力。
A .不大于B .不小于C .大于D .小于7、重力的分类,按变动情况可以分为不变重力和****。
A .变动重力B .固定重力C .空船重力D .舾装重力8、不变重力又可称****,包括:船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重力。
A .变动重力B .机电设备重力C .空船重力D .舾装重力9、变动重力又可称****,包括:货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项可变重力。
A .装载重力B .机电设备重力C .空船重力D .舾装重力10、引起船体梁总纵弯曲的外力主要集中体现在两个力上:****和浮力。
A .应力B .重力C .抨击力D .许用应力11、由于波浪的复杂性,常常将浮力分成船舶在静水中的浮力分布、由于****而产生的附加浮力分布A .逆风B .空气C .波浪D .顺风12、在假设船体为一变断面的空心薄壁梁的基础上,计算其剖面惯面矩,并按梁弯曲理论,可得到总纵弯曲应力表达式为****。
A .WM=σ B .IM =σ C .X IM =σ D .Y I M =σ13、由应力公式W M Z I M ==σ可知,距离中和轴最远处其应力****。
B.最小C.不变D.没有影响14、对在沿海水域航行的船舶,波浪弯矩可降低****%,对在遮蔽水域航行的船舶其值可降低****%。
A.10,20B.10,15C.10,10D.5,1015、静水剪力和静水弯矩的曲线在首尾端点处的纵坐标的值为****。
A.最大B.不固定C.零D.负值16、在总纵强度计算中,最大的弯矩选取的船舶典型的装载状态,海船规范规定计算状态为****。
○1满载出港、到港;○2压载出港、到港;○3空载出港、到港;○4半载出港、到港;A.○1○2○3B.○1○2C.○1○4D.○1○317、船舶在同一计算状态下,静水弯矩和静波弯矩代数和,称****。
A.波浪弯矩B.最大剪力C.总纵弯矩D.扭矩18、浮力与船舶重力之差不超过浮力的5%,浮心纵向坐标与重心纵向坐标之差不超过船长的0.1%,就可不必再往下计算。
A.10,0.1B.10,1C.5,1D.5,0.1填空1、载荷、切力和弯矩的符号规定为:载荷向####为正,向####为负。
2、切力以作用在梁微段左剖面上向####为正,或右剖面上向####为正。
3、弯矩以使船体梁发生####为正,####为负。
4、绘制浮力曲线需要利用船舶静水力曲线和####。
5、实际的水波是较复杂的,目前应用最广泛的是####,其特点是:波峰陡峭,波谷平坦,波浪轴线上下的剖面积不相等,其曲线相对较接近实际水波形状。
6、用许用应力标准校核强度,也即要求结构的最大应力####许用应力。
7、重力的分类,按变动情况可以分为不变重力和####。
8、不变重力又可称####,包括:船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重力。
9、变动重力又可称####,包括:货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项可变重力。
10、引起船体梁总纵弯曲的外力主要集中体现在两个力上:####和浮力。
11、在假设船体为一变断面的空心薄壁梁的基础上,计算其剖面惯面矩,并按梁弯曲理论,可得到总纵弯曲应力表达式为####。
12、由应力公式WM Z I M ==σ可知,距离中和轴最远处其应力####。
13、对在沿海水域航行的船舶,波浪弯矩可降低####%,对在遮蔽水域航行的船舶其值可降低####%。
14、切力曲线是载荷曲线的####曲线,而弯矩曲线是切力曲线的####曲线。
判断1、当船舶在波浪上航行时,引起船体梁总纵弯曲的外力主要集中体现在两个力上:重力和浮力。
2、船体梁的总重力和浮力是大小相等、方向相反、但不作用在同一条铅垂线上的。
3、由于船体结构的复杂性,使得重力沿船宽、船长方向的分布并不均匀。
4、因为船体外形的不规则,使浮力在船长的不同区段不均匀。
5、重力与浮力的不均匀,并不是造成船体梁总纵弯曲的主要原因,6、中垂指船体梁中间向上拱起,而首尾两端向下垂的弯曲状态7、由于波浪的复杂性,常常将浮力分成船舶在静水中的浮力分布、由于波浪而产生的附加浮力分布。
8、静水中的浮力而言,其计算主要取决于船体水上部分的形状。
9、船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重力称作空船重力。
10、货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项重力之和称作总体性重力。
11、为了将各项重力按近似和理想化的分布规律处理,必须遵循重力等效原则。
12、在原重力分布规律下,将其重力分布范围转化在两个理论站距内,三站距内的重力都为均匀分布。
13、将球鼻首的重力进行分布时,应将之分布在相邻的两个站距之内,其中一站距内重力为正值,另一站距内重力为负值。
14、在对船体和舾装等全船性重力进行分布时,可以近似的用梯形的曲线来表示。
15、通过局部性、全船性的重力分布,将同一理论站距内的重力值叠加,就可得到船舶在某一计算状态下总的重力分布曲线。
16、浮力曲线与纵向坐标轴所围的面积等于作用在船体梁上的浮力。
17、绘制浮力曲线需要利用船舶静水力曲线和载荷曲线。
18、若重力曲线是阶梯形的,所绘的浮力曲线则不应画成相应的阶梯曲线。
19、计算波浪附加切力、弯矩,要涉及到波浪的形状与要素。
20、船舶由静水驶入波浪中时,其浮力的变化量以及浮力矩的变化量均为零。
21、在设计初期对船体总纵弯曲进行大致判断时,存在一定的难度。
因此,可以利用一些外力的近似估算公式。
22、理论和实测都表明,中垂弯矩明显小于中拱弯矩。
23、在计算剖面中,所有纵向布置的构件都能有效地参加抵抗总纵弯曲。
24、甲板上相邻舱口之间的甲板视作间断构件,其两端也要进行适当折减。
25、纵桁腹板上的开口,若大于腹板高度的20%,则应扣除开口面积。
26、若参与抵抗总纵弯曲变形的构件与船主体材料有不同的弹性模量,计算时应首先将其换算成相当于基本材料的剖面积。
27、距离中和轴最远处其应力最小。
28、对于船体剖面来说,最上层连续甲板和船底是船体剖面中离中和轴最远的构件。
29、对大多数船舶,中和轴离船底较近,因此有时也称甲板处剖面模数为船体剖面的最小剖面模数。
30、构件受到的应力大于其临界应力时,这些构件将不会失稳。
31、将所有纵向强力构件都看成完全有效地参加抵抗纵弯曲,有时会不能如实地反映船体薄壁板构件的工作情况,因此也就不能确切地估价船体强度。
32、折减系数应用在第一次近似计算中。
33、纵骨架式的甲板板、外底板等,其临界应力按四边自由支持、单向受压的矩形板计算。
34、对船底板、内底板:按纵边自由支持,横边弹性固定计算。
35、对舷顶列板:按三边自由支持,第四边完全自由计算。
36、组合剖面梁通常由腹板和面板组成,又称T型材。
37、当总纵弯曲压应力不超过板的临界应力时,则直接利用第一次近似值进行强度校核。
38、船体总纵弯曲应力1 的第一次近似计算与第二次近似计算无关,过程独立。
39、在局部弯曲应力的计算中,水压力等横荷重的取法均应与总纵弯曲应力的计算状态相对应,以保证是同一计算状态下的应力合成。
40、许用应力值应大于构件材料破坏时的极限应力值,或大于结构发生危险状态时材料所对应的极限应力值,以保证其强度有足够的储备。
41、许用应力的选择和改变将直接影响结构的型式、材料的耗费和结构的使用年限等。
综合问答题1、简述静力等效原则。
2、船体总纵强度校核时,计算剖面如何选取?3、简述许用应力法的不足。
4、简述坦谷波的特点。
5、简述载荷曲线的特征。
6、简述切力曲线、弯矩曲线的特征与联系。
7、简述参与总纵强度构件的具体标准。
8、当船长远小于波长时,如何计算总纵弯矩。
(计算思路)9、总纵弯曲应力的第一次近似计算的基本步骤?10、组合剖面梁的稳定性计算包括哪些内容?11、甲板板架稳定计算中的计算对象有哪些?12、简述船体梁的受力特征。
13、简述船体梁所受的总纵弯矩和剪力的计算步骤。
14、简述内河船外力计算的特点。
综合计算题1、计算下图组合型材的中和轴的位置(假定参考轴为下翼板中线),上、下翼板处的剖面模数。
单位:答案名词解释1、在船体总纵强度计算中,通常将船体简化为一个变断面的空心薄壁梁,即船体梁。
2、当船体梁在外力作用下沿着其纵向铅垂面内所发生的弯曲,称为总纵弯曲。
3、船体梁抵抗总纵弯曲的能力,称为总纵强度。
4、船舶在某一计算状态下,全船重力沿船长方向分布状况的曲线称为重力曲线。
5、载荷曲线描述的是船舶在某一装载状态下,使船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布的曲线。
也即重力曲线、浮力曲线两者的叠加。
6、把组成船体并参加抵抗总纵弯曲的全部纵向连续构件的总和称为等值梁,或称纵向强力构件。
7、构件受到的应力大于其临界应力时,这些构件将会失稳。
8、刚性构件:即为与船体骨架相连的那一部分宽度的板,能承受与加强构件同样大小的应力,如受压不失稳的刚性骨架梁、舭列板及其刚性骨架梁、舭列板等。
9、柔性构件:即为其余部分板,只能承受等于欧拉应力的压应力。
10、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。
11、浮力曲线是船舶在一定的装载情况下,浮力沿船长分布的曲线。
12、折减系数ϕ把船体剖面中的一部分失稳的板构件剖面积化为假想的不失稳的刚性构件剖面积。
AA i cr '==σσϕ 13切力曲线指的是船体梁在静水中所受到的切力沿船长分布状况的曲线。
14、弯矩曲线指的是船体梁在静水中所受到的弯矩沿船长分布状况的曲线。
单选1、D2、D3、C4、B5、B6、A7、A8、C9、A10、B11、C12、A13、A14、B15、C16、A17、C18、D1、下,上2、下,上3、中拱,中垂4、邦戎曲线5、坦谷波6、不大于7、变动重力8、空船重力9、装载重力10、重力11、WM Z I M ==σ 12、最大13、10,1514、积分,积分判断1、√2、×3、√4、√5、×6、×7、√8、×9、√10、×11、×12、×13、√14、√15、√16、√17、×18、×19、√20、√21、√22、×23、×24、√25、√26、√28、√29、√30、×31、√32、×33、√34、√35、√36、√37、√38、×39、√40、×41、√综合问答题1、静力等效原则为了将各项重力按近似和理想化的分布规律处理,必须遵循静力等效原则:(1)面积一致。