船舶强度与结构设计的复习题
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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
的船口或其它开口的剖面,如机舱、货舱开口剖面。除此之外,一般还要对船体骨架改变处剖面,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。
2、纵向强力构件?非纵向强力构件?
纵向连续并能有效的传递总纵弯曲应力的构件。船中0.4~0.5倍船长区域内连续的纵向构件,上甲板板、外板、内底板、纵桁、中内龙骨等都是纵向强力构件。
3、在进行总纵强度计算时,不同材料是如何等效的?
(1)若设被换算的构件的剖面面积为i a 其应力为i σ,弹性模量为i E ;与其等效的基本材料的剖面面积为a ,应力为σ,弹性模量为E ,则根据变形相等且承受同样的力P ,可得:
E
E i
i
σ
σε=
=
故有:
E
E a a i i =
(2)即在计算时,可认为船体梁仅由一种基本材料构成,而把与基本材料弹性模量E 不同的构件剖面面积乘以两材料的弹性模量之比i E /E ,同时又不改变该构件的形心位置。因此,对薄壁构件,相当于仅对板厚作上述变换,如果是垂直板,其自身惯性矩0i 应为:
12
2
0i i i
h E E a i =
式中i h 为垂直板的高度。
4、剖面模数?最小剖面模数?
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。中和轴至强力甲板和船底的垂直距离分别为d Z 和b Z ,则强力甲板和船底处的剖面模数分别为:
d d Z I W =,b
b Z I W =
在一般船舶中,中和轴离船底较近,即d Z >b Z ,因此b d W W <。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。
5、计算剖面的惯性矩是如何计算的?
由于船体结构对称于纵中剖面,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,如下图所示。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i A ,其形心位置至参考轴的距离i Z (按所选定的符号法则,在参考轴以上的构件i Z 取为正的),静力矩i i Z A ,惯性矩2i i Z A 。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12/20i i h A i =(i h 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:
∑=A A i
∑=B Z
A i
i
∑=+C i Z A i i )(02
剖面水平中和轴至参考轴的距离为:
)m (A
B
=
∆
由移轴定理,剖面对水平中和轴的惯性矩为:
)(2)(222
A
B C A C I -=∆-= (cm 2 ·m 2)
任意构件至中和轴的距离为: