船舶结构力学设计
船舶与海洋工程结构力学实验
3、测试部分
2、电阻应变片的原理及构造
（1）电阻应变片的原理 电阻应变片的工作原理是基于电阻丝具有应变效应，即电阻丝
的电阻值随其变形而发生改变。由物理学知道，金属丝的电阻R及 与长度L量和截面积A有如右关系：
(2)电阻应变片的构造
图2 应变片的构造
(3)电阻应变片的分类
1一敏感栅 2一上线 3一粘合剂； 4一盖层；
（四）实验数据记录
（五）实验数据分析 （六）问题讨论
1、比较本实验所用的三种测量电桥方法的优缺点（1/4桥与全 桥） 2、测定等强度梁的应变、验证互等定律
三、弯扭组合实验
一、实验目的： 弯扭组合实验是为船舶力学实验教学制作的。它可以完成船舶力学 教学实验中的复合抗力下应变的测量、主应力和主应力方向的测定、 加载弯矩和剪力时应变的测定。 二、实验仪器、装置：
5一基底
图3 敏感栅的尺寸
图4 丝式应变片
4、应变片的粘贴技术
试件的应变是通过粘结剂将应变传递给电阻应变片的丝栅，因而应变片的 粘贴质量将直接影响应变的测量结果。
应变片的粘贴技术包括选片、选粘结剂、粘贴和防水防潮处理等，具体要求 如下。
1)应变片检查分选 分选应变片时，应 逐片进行外观检查，应变片丝栅应平直， 片内元气泡、霉斑、锈点等缺陷，不合格的应变片应剔除，然后用万用电表检查， 应元短路或断路。
（六）预习要求
1、复习有关理论，了解应变片的原理、焊接方法、使用方法，了解测试方法； 2、实验中记录那些数据？数据如何分析？ 3、板的对称弯曲与筒形弯曲现象是如何发生的？对称弯曲与筒形弯曲发生的条 件是什么？ 4、板架失稳是如何发生的？ 5、圆柱壳板局部失稳是如何发生的？圆柱壳失稳有几种形式？圆柱壳端部与中 部失稳是否一致？
船舶结构力学
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结构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能力。
2船体强度包括中拱状态、总纵强度、局部强度、扭转强度问题、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。
局部强度是指船体的横向构件（如横梁、肋骨、及肋板等）一集船体的局部构建（如船底板、底纵衍等）在局部载荷作用下的强度。
4船体强度所研究的问题通常包括外力，结构在外力作用下的响应，及内力与变形，以及许用应力的确定等一系列问题。
船舶结构力学只研究船体结构的静力响应，及内力与变形，以及受压结构的稳定性问题，因此，船舶结构力学的首要任务是阐明结构力学的基本原理与方法，即阐明经典的方法、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结构中一些典型构件（如连续梁、钢架、板架、板）还应学会解决一般工程结构的计算问题。
6船体结构是由板和骨架等构件组成的空间复杂结构，在进行结构计算之前需要对实际的船体结构加以简化。
简化后的结构图形称为实际结构的理想化图形或计算图形（又称计算模型或力学模型等）7结构的计算图形是根据实际结构的受力特征，构建之间的相互影响，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，对于同一个实际结构，基于不同的考虑就会得出不同的计算图形，对于同一个实际结构，其计算图形不是唯一的，一成不变的。
8首先是船体结构中的板，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其次是船体结构中的骨架，船体结构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”。
船舶结构力学课程教学大纲
的实际概念；五弯矩方程；一根交叉构件板架计算。
位移法原理；位移法在杆系结构中的应用。应变能与余能；杆
5
件的应变能计算；虚功原理；虚位移原理的应用；位能驻值原 6 课时
理的近似解法。
6
矩阵位移法的基本思想；杆元的基本类型；杆件刚度矩阵；结 6 课时
（二）英文简介 Ship Structural Mechanics describes the components and subsystems deformation
and instability, like bending theory of single span beam, torsion theory of shaft parts, torsion theory for rectangle plate and Stability of shaft or board, and so on. Several methods are also presents for stress and deformation analysis. It contains not only the force method, displacement method and energy method in the classical structure mechanics, but also the finite element method and its application in ship structures. Finally the basic principles and methods for structure design of ships will be introduced together with the design standards of ships. 二、教学目标
机械设计中的船舶结构设计
机械设计中的船舶结构设计船舶结构设计是机械设计中的一个重要领域，它涉及到船舶的设计、制造和运营。
船舶结构设计需要考虑到船体的强度、稳定性、耐久性等方面，以确保船只在各种复杂海况下的安全性和可靠性。
本文将从船舶结构设计的原理、设计流程和重要考虑因素等方面进行分析和探讨。
一、船舶结构设计的原理船舶结构设计的原理是基于牛顿力学和结构力学理论。
根据物体的质量和力的平衡关系，船舶的结构需要满足一定的强度和稳定性要求。
同时，考虑到船只在海上的复杂环境下的长期使用，船舶结构设计还需要考虑到疲劳寿命和耐久性等因素。
二、船舶结构设计的流程船舶结构设计的流程通常包括以下几个步骤：1. 确定设计要求：根据船舶的类型和用途，确定设计要求，如船舶的型号、尺寸、载重能力等。
2. 制定结构设计方案：根据设计要求，制定船舶的结构设计方案，包括船体的布局、结构框架、舱室安排等。
3. 进行强度计算：利用结构力学理论和有限元分析等方法，进行船舶的强度计算，确保船体在各种工况下的稳定性和安全性。
4. 进行疲劳分析：对船舶的结构进行疲劳分析，评估船体在长期使用中的疲劳寿命，以确保船只的耐久性。
5. 制定施工图纸：根据结构设计方案和计算结果，制定船舶的施工图纸，包括船体的结构尺寸、材料规格、焊接连接等。
6. 进行工程验证：进行船舶的工程验证，对船舶进行实际制造和试验，以验证设计方案的可行性和有效性。
三、船舶结构设计的重要考虑因素在船舶结构设计过程中，有以下几个重要考虑因素需要注意：1. 强度和稳定性：船舶的结构需要具备足够的强度和稳定性，以应对复杂的海况和航行条件。
2. 载荷和载重能力：船舶的结构需要能够承受和分配各种载荷和载重，确保船只的安全运行。
3. 耐久性和抗腐蚀性：考虑到船只的长期使用和海水的腐蚀作用，船舶的结构需要具备足够的耐久性和抗腐蚀性。
4. 节能和环保：船舶结构设计还需要考虑到节能和环保要求，选择适当的材料和工艺，减少能源消耗和环境污染。
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。
大船设计原理知识点总结
大船设计原理知识点总结大船设计是一门综合性的学科，涉及到机械工程、船舶工程、海洋工程等多个领域的知识。
大船的设计原理是大船设计领域的核心内容，它包括了许多复杂的技术和理论知识。
在这篇文章中，我们将对大船设计原理的一些重要知识点进行总结和介绍。
1. 液体力学原理液体力学是大船设计中的重要知识点，它主要研究液体在外力作用下的运动规律。
在大船设计中，液体力学的原理可以帮助设计师预测船舶在不同条件下的水动力性能，如阻力、推进力和操纵性能等。
这对于提高船舶性能、降低燃油消耗、增加航行效率都具有重要意义。
2. 结构力学原理结构力学是大船设计中的另一个重要知识点，它主要研究材料在外力作用下的应力、应变以及变形规律。
在大船设计中，结构力学的原理可以帮助设计师确定船舶的结构设计参数，如材料选型、结构强度、刚度等。
这对于确保船舶的结构安全性和可靠性具有重要意义。
3. 流体力学原理流体力学是大船设计中的又一个重要知识点，它主要研究流体在外力作用下的流动规律。
在大船设计中，流体力学的原理可以帮助设计师分析船舶的流体动力性能，如流体阻力、涡波积聚、波浪干扰等。
这对于提高船舶的航行性能和减少能源消耗具有重要意义。
4. 船舶动力学原理船舶动力学是大船设计中的另一个重要知识点，它主要研究船舶在外部力作用下的运动规律。
在大船设计中，船舶动力学的原理可以帮助设计师确定船舶的推进系统和操纵系统参数，如主机选型、推进器设计、操纵装置等。
这对于提高船舶的航行性能和操纵性能具有重要意义。
5. 船舶设计理论船舶设计理论是大船设计中的又一个重要知识点，它主要研究船舶的总体设计原理和方法。
在大船设计中，船舶设计理论可以帮助设计师确定船舶的总体设计参数，如长度、宽度、高度、吃水线等。
这对于确保船舶的性能和稳定性具有重要意义。
在大船设计中，以上知识点都是十分重要的，设计师需要结合这些知识点，才能够设计出性能优越、结构安全的船舶。
同时，在实际设计过程中，设计师还需要不断地对这些知识点进行研究和应用，以不断提升船舶设计的水平和质量。
船舶结构力学
Pre
Next
Exit
11
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。
Pre
Next
Exit
12
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。
Pre
Next Exit
3
传统解船体强度的方法： 静置法
Pre
Next Exit
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。
船舶结构设计研究
船舶结构设计研究一、引言船舶是一种古老而重要的运输工具，其发展经历了数千年的时间。
如今，随着科技的进步，船舶不再是简单的交通工具，它们还可以用于科学研究、军事行动和生活娱乐等领域。
造船业也变得越来越发达，船舶结构设计更是成为一个十分重要的领域。
本文将介绍船舶结构设计的研究内容及其重要性。
二、船舶结构设计的定义船舶结构设计是指设计师在满足船舶功能需求和安全要求的基础上，根据船体参数优化结果、航标线和稳性直观判断等方案，计算船体应力，并进行船体构造设计。
其中构造设计包括船舶舾装、方案设计和细部设计。
三、船舶结构设计的研究内容（一）船舶结构设计的基础知识船舶结构设计的基础知识包括材料力学、结构设计原理、船舶工程技术、船舶工业标准、船舶设计软件的应用等方面。
材料力学是船舶结构设计的基础，船舶工程技术则是船舶结构设计工作者必备技能。
此外，船舶设计软件的应用也对提高设计效率和精度起到了十分重要的作用。
（二）船舶稳性设计船舶的稳性设计包括静态稳性和动态稳性。
静态稳性指的是船舶在不受外力作用时的稳定状态，而动态稳性指的是船舶在受到外力作用时的稳定性。
静态稳性设计的内容包括船舶稳性标准计算、荷载测定和船型优化设计等。
动态稳性设计是通过计算船舶动态性能，来判断船舶在外部环境下的稳定性，其中包括纵向稳性设计、横向稳性设计和滚转稳性设计等。
（三）船体构造设计船体构造设计是指在满足船体稳性和荷载需求的前提下，通过合理的结构设计和材料选择，使船体能够适应航行环境的力学要求，达到船体强度和稳定性的设计目标。
（四）船舶舾装设计船舶舾装设计是指在船体构造设计的基础上，对船舶的外部设备、摆布、润滑系统等进行设计，使其满足各种功能需求。
（五）船型优化设计船型优化设计是指通过分析和计算，在尽可能保持船舶稳定性和强度的同时，综合考虑船型参数和造价，对船型进行优化设计，以提高船舶的性能和载货能力。
四、船舶结构设计的重要性（一）保障船舶的安全船舶结构设计可以保障船舶的安全性能。
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。
船舶设计中的结构力学分析
船舶设计中的结构力学分析船舶作为人类在海洋上活动的重要工具，其设计的合理性和安全性至关重要。
而在船舶设计的众多环节中，结构力学分析是其中的关键环节之一，它为船舶的结构强度、稳定性和可靠性提供了重要的理论支持和技术保障。
结构力学是研究物体在外力作用下的变形、内力和稳定性的学科。
在船舶设计中，结构力学的应用主要包括对船体结构的强度分析、刚度分析、稳定性分析以及动态响应分析等方面。
首先，强度分析是船舶结构力学分析的核心内容之一。
船舶在航行过程中会受到各种外力的作用，如重力、浮力、波浪力、风力等。
这些外力会使船体结构产生应力，如果应力超过了材料的屈服强度，就会导致结构的破坏。
因此，在设计过程中，需要通过结构力学分析准确计算船体结构在各种工况下的应力分布，确保船体结构具有足够的强度来承受这些外力。
在进行强度分析时，需要建立准确的船体结构模型。
这通常包括对船体的几何形状、结构布置、材料特性等进行详细的描述。
然后，运用有限元分析等数值方法，将船体结构离散为若干个单元，并计算每个单元的应力和变形。
通过对这些计算结果的分析，可以找出船体结构中的薄弱部位，并采取相应的加强措施。
刚度分析也是船舶结构力学分析的重要组成部分。
刚度是指结构抵抗变形的能力。
如果船体结构的刚度不足，就会在受到外力作用时产生过大的变形，从而影响船舶的航行性能和使用功能。
例如，过大的船体变形可能会导致船舶的操纵性下降、舱室密封性变差等问题。
稳定性分析对于船舶结构的安全性同样具有重要意义。
船舶结构在受到压缩、弯曲等载荷作用时，可能会发生失稳现象，如屈曲、侧倾等。
稳定性分析的目的就是要确定船体结构在各种载荷条件下的稳定极限，以避免失稳事故的发生。
动态响应分析则主要关注船舶在受到动态载荷（如波浪冲击、发动机振动等）作用时的响应情况。
通过动态响应分析，可以了解船体结构的振动特性、疲劳寿命等，从而为船舶的减振降噪、结构优化提供依据。
在船舶设计中，结构力学分析不仅要考虑单个结构部件的性能，还要综合考虑整个船体结构的协同工作。
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。
船舶结构力学课程设计
船舶结构力学课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解船舶结构力学的基本概念，掌握船舶结构的主要受力形式及其计算方法。
2. 学生能掌握船舶结构中梁、板、壳等基本构件的力学性质和设计原理。
3. 学生能了解船舶结构稳定性、刚度和强度的评价标准及其相互关系。
技能目标：1. 学生具备运用力学原理分析船舶结构受力的能力，能进行简单的受力计算。
2. 学生能够运用相关软件工具，对船舶结构进行模拟和优化设计。
3. 学生通过课程学习，能够运用所学知识解决实际问题，提高解决复杂工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对船舶结构力学的学习兴趣，激发探索精神和创新意识。
2. 学生通过学习，认识到船舶结构力学在船舶设计、制造及安全运行中的重要性，增强责任感。
3. 学生在学习过程中，能够培养团队合作精神，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为专业基础课程，旨在帮助学生建立船舶结构力学的基本理论体系，为后续专业课程学习奠定基础。
学生特点：学生已具备一定的力学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力，但对船舶结构力学的实际应用了解有限。
教学要求：结合学生特点，注重理论联系实际，通过案例教学、实验操作等手段，提高学生的实践能力和创新能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 船舶结构力学基本概念：介绍船舶结构力学的研究对象、任务和方法，对应教材第一章内容。
2. 船舶结构受力分析：讲解船舶结构的主要受力形式，如弯曲、扭转、剪切等，以及相应的计算方法，对应教材第二章内容。
3. 船舶结构基本构件力学性质：分析梁、板、壳等基本构件的力学性质，包括弹性理论、塑性理论和稳定性理论，对应教材第三章内容。
4. 船舶结构设计原理：介绍船舶结构设计的基本原则，如强度、刚度、稳定性等，对应教材第四章内容。
5. 船舶结构模拟与优化设计：教授运用相关软件工具，如ANSYS、ABAQUS 等，对船舶结构进行模拟和优化设计，对应教材第五章内容。
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。
船舶结构力学能量法、矩阵法
(3)计算总位能
55 3 V U 4.5EIa l q0 a1l 96
2 1
由
0 a1
得
55 3 9 EIa1l q0l 0 96
由此解得
q0l 2 a1 0.06366 EI
故梁的挠曲线方程为
q0l 2 v( x) 0.06366(l x) 2 EI
解得
11Pl v2 414 EI 2 Pl Z 2 46 EI 7 Pl 2 Z3 138 EI
3
例5 用矩阵法计算下图中的平面刚 架，写出结构刚度矩阵及经约束处 理后的平衡方程式组。已知 P 2ql A l / (48EI ) ,计算时杆件的轴向变形 不计。
3 4
解:(1)根据结构的受力特点，将它离散 为3个单元，4个节点，并建立杆元的局 部坐标及结构的总坐标如上图所示。 (2)计算杆元的刚度矩阵。 杆元①:
K
(1)
12 l2 6 EI l l 12 l2 6 l
6 l 4 6 l 2
12 l2 6 l 12 l2 6 l
6 l 2 K11(1) (1) 6 K 21 l 4 K 23(2) (2) K 33
0 6I l 2I 0 6I l 4I
杆元①需进行坐标转换，因 270 ,故坐 标转换矩阵为
o
则杆元①在总坐标系中的刚度矩阵为
杆元②与③的局部坐标与总坐标一致，注 意到此二杆元的长度为L/2，故有
(3)根据各杆元刚度矩阵的分割子矩阵， 组成结构刚度矩阵:
(4)求节点外载荷矩阵从而写出节点平衡 方程式。 杆元①因三角形分布荷重引起固端 弯矩及固端剪力，在单元坐标系中，固 端力矩阵为
船舶工程中的结构分析与设计
船舶工程中的结构分析与设计船舶工程是一门综合性的学科，涉及到船舶的设计、制造、运行和维护等多个方面。
在船舶工程中，结构分析与设计是至关重要的环节。
本文将探讨船舶工程中的结构分析与设计的重要性以及其中涉及的关键技术和方法。
船舶的结构设计是指为了满足船舶的强度、刚度和稳定性要求，确定船体结构的形状、尺寸和材料的过程。
结构设计的核心目标是确保船舶在各种海况下能够安全、稳定地航行，并保证船体的寿命和可靠性。
在船舶结构设计中，结构分析是一个关键步骤。
结构分析旨在通过数学和物理方法，研究船舶结构在不同工况下的应力、应变和变形等力学特性。
通过结构分析，可以评估船舶结构的强度和刚度，确定合理的结构尺寸和材料，从而满足设计要求。
在船舶结构分析中，有几个重要的技术和方法被广泛应用。
其中之一是有限元分析（FEA）技术。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将结构划分为有限个小单元，利用数学模型来模拟结构的力学行为。
通过有限元分析，可以计算出船舶结构在不同载荷下的应力和变形情况，为结构设计提供依据。
此外，结构优化设计也是船舶工程中的重要内容。
结构优化设计旨在通过改变结构形状、调整材料和布局等手段，使船舶结构在满足设计要求的前提下，尽可能地减少结构重量和材料消耗。
结构优化设计可以提高船舶的运载能力和燃油效率，降低船舶的建造成本和环境影响。
此外，船舶工程中的结构分析与设计还需要考虑到船舶的特殊工况和环境。
例如，船舶在遇到大浪和恶劣海况时，容易受到巨大的波浪载荷和冲击力。
因此，结构设计需要考虑到这些特殊工况下的船体应力和变形情况，以确保船舶的安全性和稳定性。
总之，船舶工程中的结构分析与设计是确保船舶安全、稳定和可靠的关键环节。
通过结构分析和优化设计，可以提高船舶的强度和刚度，减少结构重量和材料消耗，从而提高船舶的性能和经济效益。
在未来，随着船舶工程技术的不断发展和创新，结构分析与设计将继续发挥重要作用，推动船舶工程的进一步发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
課程名稱：船舶結構力學第一部分課程性質與目標一、課程性質與特點本課程研究的主要對象是船體結構中的杆件、杆系和板的彎曲及穩定性,系統地闡述了結構力學中的基本理論與方法----力法、位移法及能量原理。
是高等教育自學考試船舶與海洋工程專業的一門重要專業基礎課。
二、課程目標與基本要求本課程的目標：學生通過該課程的學習，掌握結構力學的基本理論和方法，應用它們來解決船體結構中典型結構（杆系和板的彎曲及穩定性）的強度計算分析。
還能處理一般工程結構中類似的力學問題。
本課程基本要求：1．掌握建立船體結構計算圖形的基本知識2．掌握單跨梁的彎曲理論3．掌握力法的基本原理和應用4．掌握位移法和矩陣位移法的基本原理和應用5．掌握能量原理及其應用6．瞭解有限單元法的基本概念和解題過程7．掌握矩形薄板的彎曲理論8．掌握杆及板的穩定性概念，解答和應用9．瞭解薄壁杆件扭轉的基本概念10．該課程理論性強，力學概念較難建立，涉及數學知識較多，學習和掌握有一定的困難。
相比較而言，單跨梁的彎曲理論和板的彎曲理論是本課程的基本基礎。
力法，矩陣位移法，能量法部分偏重於原理和方法在結構分析中的應用。
自學過程中應按大綱要求仔細閱讀教材，切實掌握有關內容的基本概念、基本原理和基本方法。
學習過程中遵循吃透原理、掌握計算方法、看懂教材例題，完成部分習題。
不懂的地方要反復學，前、後聯繫起來學，要克服浮燥心理，欲速則不達，慢工出細活。
從而達到學懂、學會、學熟，及應用它們來解決實際結構計算。
三、與本專業其他課程的關係本課程是船舶與海洋工程專業的一門專業基礎課，該課程應在修完學科基礎課和相關的專業基礎課後進行學習。
先修課程：高等數學，理論力學，材料力學，船體結構與海洋工程製圖後續課程：船體強度與結構設計第二部分考核內容與考核目標第1章緒論一、學習目的與要求本章是對船舶結構力學總述性的概述。
通過對本章的學習，明確船舶結構力學的內容與任務，是為了解決船體強度問題，結構力學研究的是船體結構的靜力回應，即內力與變形，以及受壓結構的穩定性問題。
學習和掌握結構力學的基本原理與方法，經典的力法、位移法及能量原理。
對船體結構及其簡化成相應的力學計算圖形有深刻的理解。
二、考核知識點與考核目標（一）船舶結構力學的內容與任務（重點）識記：船體強度的內容，船舶結構力學的內容。
理解：船舶結構力學與船體強度的聯繫。
應用：分析船體強度與變形及其他問題（二）船體結構的計算圖形（重點）識記：計算圖形，典型的船體結構計算圖形（人工計算：四種。
電腦計算：空間杆系結構和板、梁組合結構。
）理解：船體結構計算圖形簡化的內涵和簡化過程。
應用：實際船體結構簡化為與計算方法相應的計算圖形。
第2章單跨梁的彎曲理論一、學習目的與要求本章是結構力學的理論基礎。
通過對本章的學習，應掌握三類梁的彎曲微分方程的建立及其通解，著重掌握梁的支座和邊界條件，著重掌握梁的彎曲要素表和疊加原理的靈活應用。
二、考核知識點與考核目標（一）梁的彎曲微分方程式及其通解（重點）識記：梁，單跨梁，梁的撓曲線，符號規定，平衡條件，等截面直梁的彎曲微分方程式。
梁的彎曲要素，梁端的彎曲要素，初參數法，梁的撓曲線通用方程式。
理解：梁的微段上彎曲要素間的微分關係。
理解通用方程式（2-8）應用：通用方程式（2-8）（二）梁的支座和邊界條件（重點）識記：邊界條件的概念，自由支持，剛性固定，彈性支座，彈性固定端，柔性係數，剛性係數的含義。
理解：不同的支座用相應的邊界條件來表達，支座和邊界條件的內涵。
應用：利用邊界條件和通用方程（2-8），來求解相應的單跨梁撓曲線方程及其他彎曲要素。
（三）梁的彎曲要素表及其應用（重點）識記：彎曲要素表的應用，疊加原理，疊加求彎曲要素時的技巧。
理解：疊加原理解題的全過程，疊加法畫彎矩圖和剪力圖。
應用：利用彎曲要素表和疊加原理，求解各種形式的單跨梁的彎曲要素，並畫出彎矩圖和剪力圖。
（四）梁的複雜彎曲（重點）識記：複雜彎曲的定義，複雜彎曲的微分方程式，初參數解，撓曲線通用方程式，輔助函數。
理解：複雜彎曲時剪力與撓度的微分關係與梁在橫力彎曲時是不同的。
複雜彎曲時梁的彎曲要素表及疊加原理應用的條件。
軸向力對梁彎曲要素的影響。
應用：求解複雜彎曲梁的彎曲要素，為板的彎曲作理論準備。
（五）彈性基礎梁的彎曲（次重點）識記：彈性基礎梁的定義，彈性基礎的剛性係數，彎曲微分方程式，初參數解，普日列夫斯基函數，迴圈微分關係及特殊數值，撓曲線通用方程式，輔助函數。
理解：彈性基礎梁彎曲時的彎曲要素表及疊加原理應用的條件。
彈性基礎對梁彎曲要素的影響。
應用：求解彈性基礎梁的彎曲要素，為某些工程結構物簡化為彈性基礎梁的彎曲作理論準備。
一根舷側縱桁多根肋骨組成的舷側結構的算例。
第3章力法一、學習目的與要求力法是計算超靜定結構的最基本的經典方法。
通過對本章的學習，應掌握超靜定結構的組成和超靜定次數的確定，力法的基本原理及典型方程。
並應用力法來解決各類典型結構的計算，例如：剛性支座上連續梁與不可動節點簡單剛架的計算，對某些結構簡化出彈性支座與彈性固定端，彈性支座上連續梁的計算，簡單板架的計算等等。
二、考核知識點與考核目標（一）超靜定結構的組成與超靜定次數的確定（重點）識記：靜定結構，超靜定結構，多餘聯繫，多餘約束力，超靜定結構的幾何組成特徵，靜力特徵。
超靜定次數，確定超靜定次數的基本方法。
理解：同一超靜定結構可用不同的方法去掉多餘聯繫得到不同的靜定結構。
應用：對各種結構判定其超靜定次數。
（二）力法的基本原理及典型方程（重點）識記：力法的基本結構，變形協調條件，力法的基本原理，力法方程組，主係數、副係數的特點和內涵。
理解：力法方程組的建立，形成力法方程組的一般規律。
應用：用力法解超靜定結構。
（三）剛性支座上連續梁與不可動節點剛架（重點）識記：剛性支座上連續梁，三彎矩方程，剛架，簡單剛架，複雜剛架，不可動節點剛架，不可動節點簡單剛架。
理解：結構和載荷的對稱性的利用。
特殊結構和載荷的連續梁可簡化為單跨梁。
應用：用三彎矩方程解連續梁和簡單剛架。
（四）彈性支座與彈性固定端的實際概念（重點）識記：彈性支座與彈性固定端的實際概念，簡化的條件。
理解：利用彈性支座與彈性固定端的定義得到柔性係數。
應用：讀懂教材例題，能對某些具備簡化條件的結構進一步簡化。
（五）彈性支座上連續梁計算（次重點）識記：彈性支座上連續梁，五彎矩方程。
理解：此類問題要考慮支座處的撓度。
應用：解簡單的彈性支座上的連續梁。
（六）簡單板架計算（一般）識記：主向梁，交叉構件，板架。
理解：載荷的傳遞，相交節點撓度相等條件。
應用：簡單板架計算。
第4章矩陣位移法一、學習目的與要求本章介紹了位移法的基本原理，還介紹了矩陣位移法及其應用。
解決大型杆系結構問題，位移法比力法更具有優勢。
通過對本章的學習，掌握位移法的基本原理，建立位移法的典型方程。
在此基礎上，把位移法分析杆系結構的全過程以矩陣形式表達，形成矩陣位移法，借助電腦編程計算可解大型杆系結構的力學分析問題。
要求學生著重掌握位移法的基本原理。
瞭解矩陣位移法計算杆系結構的一般步驟。
二、考核知識點與考核目標（一）位移法（重點）識記：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，固端彎矩。
理解：彎曲杆元的剛度方程，剛度係數，主係數、副係數的涵義。
應用：對簡單結構採用位移法計算。
（二）矩陣位移法概述（次重點）識記：把位移法變為矩陣位移法，節點位移向量（列矩陣），杆端力向量，彎曲杆元的剛度矩陣。
結構坐標系，杆元坐標系。
節點的自由度數，矩陣位移法主要包括的內容。
理解：節點的位移分量（自由度數），為什麼要兩套坐標系，支座約束的處理問題。
應用：把結構化為矩陣位移法計算圖形（理解圖4-12）（三）杆元分析（次重點）識記：基本杆元，剛度矩陣的性質，組合變形杆元，杆元固端力，理解：剛度矩陣的性質，由基本杆元合併成組和變形杆元。
應用：各種杆元在杆元坐標系中的剛度方程，剛度矩陣。
（四）編號約定與杆元定位向量（一般）識記：結構節點未知位移向量，杆元定位向量。
理解：為什麼需要杆元定位向量應用：看懂圖4-20，能對計算結構進行處理。
（五）座標轉換（一般）識記：座標轉換關係，力和位移的座標轉換，杆元剛度矩陣的座標轉換。
理解：為什麼要座標轉換（六）整體裝配（一般）識記：結構節點平衡方程組，結構剛度矩陣，結構節點外載荷向量。
理解：結構剛度矩陣的性質。
（七）彈性約束、強迫位移處理（一般）識記：彈性約束、強迫位移的處理方法。
理解：為什麼這樣處理。
（八）杆元內力計算、矩陣位移法計算杆系結構的一般步驟（一般）識記：杆元內力計算，矩陣位移法解題的一般步驟。
理解：式（4-32）。
應用：看懂肋骨剛架和板架計算的例題。
第5章能量原理一、學習目的與要求本章是變形固體力學的能量原理。
通過對本章的學習，應掌握應用能量原理來計算各種杆系結構，為結構有限單元分析方法打下理論基礎。
二、考核知識點與考核目標（一）應變能和餘能（重點）識記：應變能，線彈性情況杆件應變能的計算公式，拉（壓）、扭、彎、剪應變能，彈性支座和彈性固定端應變能。
非線性彈性體的應變能計算。
餘能，餘能的計算。
理解：應變能的物理意義，餘能的幾何意義。
應用：三維彈性體的應變能計算。
（二）虛位移原理及其應用（重點）識記：虛位移，虛功，虛變形，虛應變能，虛位移原理，虛位移原理的運算式。
位能駐值原理，位能駐值原理的運算式。
應變能原理，卡氏第一定理。
理解：虛位移原理，位能駐值原理，應變能原理。
卡氏第一定理及其適用的條件。
應用：上述原理特別是卡氏第一定理的應用。
（三）虛力原理及其應用（重點）識記：虛力，虛餘功，虛餘能，虛力原理，虛力原理的運算式。
餘位能駐值原理，餘位能駐值原理的運算式。
應力能原理，卡氏第二定理，最小餘能定理，卡氏最小功定理。
理解：虛力原理。
卡氏第二定理和卡氏最小功定理適用的條件。
應用：卡氏最小功定理及卡氏第二定理的應用。
（四）李茲法（重點）識記：位能駐值原理的近似解法，李茲法解題步驟。
理解：李茲法所取基函數必須滿足的條件，為什麼。
應用：李茲法解題第6章平面應力問題的有限單元法一、學習目的與要求本章是有限單元法概念及其解題方法。
有限單元法被公認為應力分析的有效工具，因此，通過對本章的學習，要求瞭解有限單元法的基本概念、處理方法和解題過程。
本章初看起來公式、符號，推導一大篇，似乎很嚇人，但自學者只要按照本章的節號，耐心細心的讀下去，必然有所收穫，再讀一遍，收穫更多，如此反復，必能掌握其精髓，站到高處，一覽眾山小。
二、考核知識點與考核目標（一）平面應力問題及其基本方程式（一般）識記：平面應力，應力分量，應變分量，位移分量，平衡微分方程式，幾何方程式，物理方程式，邊界條件方程式理解：應變協調方程式，廣義虎克定律，力學量間的內在聯繫。