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。

26．在计算船体底部外板的局部弯曲正应力时，为什么要首先进行板的刚性判别？是否船体板都属于刚性板（绝对刚性板）？27．在计算船底外板的局部弯曲正应力与稳定性时，对板的边界约束条件取法有何不同？28．四周刚固定的矩形板在均布载荷作用下，其最大弯曲正应力发生于何处？为什么对纵式骨架的船底外板进行总合正应力计算时，只取板格的中心点与短边中点？29．试说明在船体的一个舱段范围之内，正应力σ1、σ2、σ3和σ4沿纵向和垂向分别如何变化？30．采用“薄壁梁”理论计算弯曲剪应力的基本原理是什么，包括哪些主要步骤？31．在船体横剖面内，最大的总纵弯曲正应力与剪应力分别发生在何处？32．为什么船体总纵强度校核内容需要包括极限弯矩？船体舯剖面的极限弯矩主要与哪些因素有关？33．举例说明“负面积法”在船体总纵强度计算（σ1的高次近似或极限弯矩计算）中的应用。

34．对于不同性质（不变、缓变和迅变）的载荷，怎样选取相应的σ危险？目前造船界的做法如何？35．在船体结构的局部强度计算中，对于外部构件和内部构件，分别需要考虑哪些主要载荷？36．在船体结构的局部强度计算中，对于露天甲板、内底板，分别需要考虑哪些主要载荷？37．在纵骨架式的船体底部板架局部强度计算中，怎样选取主向梁和交叉构件？如何才能相对准确地确定该板架的边界条件。

38．描述弹性固定端的“柔性系数α”和“力偶固定系数κ”的各自含义是什么？一般情况下，二者之间是否存在着固定的转换关系？39．举例说明：在船体结构的局部强度计算中，如何应用“相对刚度分析”来合理地简化计算构件的边界条件？40．船体局部强度计算中，选择不同许用应力的主要依据是什么？41．何谓“纵式构架”与“横式构架”？在船体结构设计中采用“纵式构架”的主要目的是什么？42．若船体总纵强度满足要求，能否保证其局部强度也自然满足？为什么局部强度计算的应力不与总纵强度计算中的应力（σ1、σ2、σ3和σ4）相迭加？43．对于军船和海船而言，为什么其底部和上甲板骨架的设计通常采用纵式构架？44．横舱壁在船舶设计中起什么作用？45．在船体横舱壁上加设的支条通常取作垂向布置，其主要目的是什么？46．在上层建筑与主船体连接处相互作用的垂向力和水平剪力，它们对上层建筑的单独作用效果有何不同？47．上层建筑参与船体总纵弯曲的程度主要取决于哪些因素？48．简述关于上层建筑参与总纵弯曲计算的“组合杆”理论的基本原理。

通常在什么情况下需要采用这一理论？49．何谓“剪切滞后”现象，为什么上层建筑参与总纵弯曲的计算应考虑“剪切滞后”的影响？50．何谓“强力上建”与“轻型上建”，对于这两类上层建筑的结构设计，应分别注意什么问题？51．应力集中现象的主要特点是什么？结合船体结构举例说明实际中可采用哪些结构措施来降低应力集中。

52．如果需要在船体甲板上开一个尺寸一定的矩形孔，那么可以考虑采取哪些措施来降低应力集中？53．说明上层建筑端部在其与主船体相连接处产生应力集中现象的原因。

海洋平台强度部分54．海洋环境载荷主要包括哪些载荷？它们各有何特点？55．在海洋平台的强度计算中，选用不同波浪理论的主要依据是什么？56．根据什么原则将海洋工程结构物划分为大尺度构件和小尺度构件，它们所受的波浪载荷成分有何不同？57．说明下列计及结构物运动的Morison 公式中各字母的含义：f C A u u V u C V uD r r N n m R r =++12ρρρ 又若结构物为固定立柱，则该公式如何简化？58．Morison 公式中的拖曳系数C D 的物理意义是什么，其数值主要与哪些因素有关？59．如何应用“F-K 法”计算作用于大尺度构件上的波浪力？60．试依据功能关系导出流冰对直立桩柱撞击力的计算公式。

61．解释链端刚度系数k x x 的含义。

若已知锚链链态的任意两个独立参数（此外，锚链的w 为已知量），能否确定出k x x 的数值？62．结合计算框图说明，如何应用牛顿迭代法来确定系泊平台在已知外力作用下的平衡位置。

63．在自升式平台的强度校核计算中，如何对环境载荷(风、浪、流)进行搜索？其主要目的是什么？64．自升式平台的结构主要由哪几部分组成，该类平台结构的薄弱环节是什么？65．对于具有桁架式桩腿的自升式平台，在总体强度分析和桩腿局部强度分析中，桩腿的模型化有何不同？66．分析自升式钻井平台在正常作业和拖航等不同工况下，所受环境载荷的差异。

67．对半潜式平台进行总体强度校核时，通常需考虑哪些主要工况？为什么要选择多种计算工况来进行强度校核？68．半潜式平台的结构可分为哪几部分，其中哪一部分是平台结构的薄弱环节。

69．圆柱壳构件的整体稳定性与局部稳定性问题有何不同？70．海洋平台总体强度分析中通常采用“设计波法”或“设计谱法”，二者的主要区别是什么？71．简要说明“设计谱法”中，如何对结构物的响应进行短期和长期统计预报。

72．在导管架平台应力分析中，通常引入”等效桩”的概念。

描述等效桩的主要参数有哪些？所谓”等效”是指等效桩与实际桩基在什么方面二者彼此相同。

73．在导管架平台的运输和吊装过程中，高应力构件分别是什么？74．怎样理解节点在海洋平台强度中的重要地位？75．什么是简单管节点？由撑杆和弦杆连接形成的T型管节点，其应力分布有何特点？76．“冲剪破坏”经历的3个不同阶段是什么？撑杆和弦杆最终是如何被破坏的？77．通常用于管节点静强度计算的两种主要方法是什么？78．说明“S-N曲线”的含义。

为什么选用该曲线的试验资料进行疲劳分析计算时要特别慎重？船舶与海洋工程结构物强度练习题船舶强度部分1.设某船船长为Ｌ，船体部分的重量为Ｗ，其重心位于船舯后xｇ处。

若该船体重量分布可由图1所示梯形曲线表示，其中艏、舯和艉处三剖面的重量集度分别为cW/L，bW/L和aW/L。

试证明：a＋4b＋c＝6x g/La－c＝10872. 试按静力等效原则，分别将图2所示的局部重量在相应的理论分段内均布。

(1) 均布重量，其重量集度为q，分布长度为ｂ，重心位置以距离ａ表示。

(2) 梯形分布重量，三剖面处的分布集度分别为ａ、ｂ和ｃ。

3.长方形浮码头，长20m，宽5m，深3m，空载时吃水为1m(淡水)。

当其中部8m范围内承受均布载荷时，吃水增加至2m。

假定浮码头船体重量沿其长度方向均布。

试绘出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线，并求出最大剪力和最大弯矩值。

4.长方形货驳长Ｌ＝10m，均匀装载正浮于静水中。

若假定货驳自重沿船长均匀分布，且在货驳中央处加一集中载荷Ｐ＝100kN，如图4所示。

试绘出其载荷、剪力和弯矩曲线。

5.长方形驳船，长Ｌ＝50m，宽Ｂ＝10m，高Ｈ＝6m，如图5所示正浮于静水中。

已知自重沿船长均布，其集度为ｗ＝200kN/m，在甲板中部向首、尾各ｌ＝10m的范围内堆放了ｑ＝500kN/m的均布荷重。

(1) 试绘出静水中的载荷、剪力和弯矩曲线，并求船舯处的弯矩值。

(2) 若船体静置于一波高ｈ＝3m，波长λ＝50m的正弦波中，试计算当波峰位于船舯时的波浪附加弯矩和合成弯矩。

水的比重取为γ＝10kN/m3。

6.某箱型船长100m，宽18m，在淡水中正浮时吃水为5m。

假定船体重量沿船长均匀分布。

兹将一质量为150t的物体置于艉端处。

(1) 求船体平衡时的平均吃水和纵倾角。

(2) 计算船体的最大剪力和最大弯矩值。

7.如图7所示，长度为L的长方形货驳，其自身重量沿船长均匀分布。

当船舯前方的Ｌ/2范围内堆放单位长度重量为ｑ的货物时，为保持船体在水中的正浮状态，问在船艉处所加的集中载Ｐ＝？并绘出相应的剪力和弯矩图，标明最大剪力和弯矩的数值。

8.长度为Ｌ＝40m的长方形货驳，其自身重量沿船长均匀分布。

设船体中部的Ｌ/2范围内堆放单位长度重量为ｑO的货物，如图8所示。

若假想将上述货物全部集中于船舯处，则船舯静水弯矩（绝对值）会相应增大250kN-m。

(1) 确定上述货载集度ｑO＝？(2) 绘出该船原来在静水中的载荷、剪力和弯矩图，并标明最大剪力和弯矩的数值。

9.长度为Ｌ＝40m的长方形驳船，其自重沿船长均布。