船体强度与结构设计自学考试大纲

课程名称：船体强度与结构设计课程代码：01229（理论）

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

本课程由船体强度与结构设计二部分组成，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课。

二、课程目标与基本要求

本课程的目标：

通过该课程的学习，应掌握船体强度计算的基本理论和计算方法，能对船体进行总纵强度计算和船体局部结构简化模型的计算；应掌握船体构件的实用设计计算方法；能掌握和应用船体结构设计原理进行船体结构的“规范法”设计。

本课程基本要求：

1．掌握单跨梁弯曲理论的基本知识

2．掌握结构力学中的力法的基本原理

3．掌握船体静置在波浪上的剪力和弯矩计算

4．掌握船体总纵强度计算的基本原理和方法

5．掌握型材剖面设计的基本方法和相关计算

6．掌握船体结构规范法设计的基本考虑，规范对船体纵向强度的要求，外板及甲板板的设计，船体骨架的设计及计算等内容

自学过程中应按大纲要求仔细阅读教材，切实掌握教材有关内容的基本概念、基本原理和基本计算。

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重要专业课，该课程应在修完本学科的基础课和专业基础课后进行学习。先修课程：高等数学，材料力学，船舶结构力学

后续课程：毕业论文或毕业设计

第二部分考核内容与考核目标

绪论

一、学习目的与要求

绪论是本课程的综述和总论。通过对绪论的学习，应掌握船体强度的相关概念，了解本课程的内容、目的和基本要求，船体强度计算和结构设计的基本原理和方法。

考核知识点与考核目标

（一）船体强度的相关概念（次重点）

识记：总强度、局部强度等概念。

理解：结构的外力、内力等概念，船体强度计算的内容。

（二）本课程的内容、目的和基本要求（一般）

识记：结构力学、船体强度、船舶结构设计的内涵。

理解：本课程的基本要求。

（三）强度计算和结构设计方法概述（次重点）

识记：结构力学的研究方法、。

理解：船舶强度计算方法、结构设计方法。

第1章单跨梁的弯曲理论

一、学习目的与要求

本章介绍单跨梁的弯曲理论。通过本章的学习，应掌握梁的弯矩图、剪力图的计算原理和绘制方法，梁的弯曲微分方程及其积分解，支座的几种形式及其数学表达方法，应掌握初参数法计算简单单跨梁，熟悉梁的弯曲要素表。

二、考核知识点与考核目标

（一）梁的剪力图、弯矩图（重点）

识记：剪力、弯矩的方向规定。

理解：剪力、弯矩的方向与坐标系的关系，内力与集中力、集中弯矩的区别。

应用：弯矩图、剪力图的计算原理和绘制方法，叠加法。

（二）梁的弯曲微分方程及其解（重点）

识记：梁的弯曲微分方程，挠曲线通用方程。

理解：支座的几种形式及其数学表达。

应用：会用梁的弯曲微分方程的积分方法及初参数法计算单跨梁的弯曲要素表。

（三）梁的弯曲要素表及其应用（重点）

识记：静定、静不定的概念。

理解：叠加原理。应用：会用弯曲要素表。

第2章力法

一、学习目的与要求

本章介绍结构力学的力法原理。通过本章的学习，应掌握力法原理，掌握用力法原理求解连续梁、简单刚架和简单板架。

二、考核知识点与考核目标

（一）力法原理（重点）

识记：力法的概念。

理解：力法原理。

（二）力法的应用（重点）

理解：简单板架的计算。

应用：掌握力法原理解连续梁、简单不可动节点刚架。

（三）弹性支座与弹性固定端的实际概念（次重点）

理解：弹性支座与弹性固定端的实际概念。

应用：掌握实际结构简化为弹性支座或弹性固定端，并会求其弹性系数和柔性系数。

第7章船舶静置在波浪上的剪力和弯矩计算

一、学习目的与要求

总纵强度校核和衡准需要计算船体梁的内力，而作用在船体梁上的外力的计算，是船体梁内力计算的基础。通过对本章的学习，应掌握船体梁总纵弯曲的外力计算的基本思路和过程，能对实船进行总纵弯曲的弯矩和剪力计算。

二、考核知识点与考核目标

（一）概述（次重点）

识记：静置法，。

理解：总纵强度的衡准标准。

应用：总纵弯曲应力的计算公式。

（二）静水剪力和弯矩计算（重点）

识记：重量曲线、浮力曲线的概念，静水平衡计算所需资料，载荷曲线、静水剪力曲线、静水弯矩曲线的概念及其算法，三种曲线的特点。

理解：重量的分布原则，静水平衡计算及其精度控制，载荷曲线的性质和特点

应用：利用静力等效原则导出的公式对局部性重量进行分布，求浮力曲线的方法，计算方型船的载荷曲线，静水剪力曲线和静水弯矩曲线，不封闭的修正方法。

（三）波浪附加剪力和弯矩计算（次重点）

识记：波浪三要素，坦谷波的特点和绘制方法，静波浪剪力和静波浪弯矩产生的原因和计算公式。

理解：船舶静置在波浪上的浮态计算。

应用：各种表格计算，包括船舶在波浪上的平衡位置的确定，计算方型船在余弦波作用下的静波浪剪力和弯矩，总纵弯矩的计算等。

第8章船体总纵强度计算

一、学习目的与要求

本章是在第7章已计算出总纵弯矩和剪力的基础上，依据所选定的船体结构横剖面，计算出船体总纵弯曲应力。通过对本章的学习，掌握总纵弯曲应力的计算方法。掌握船体梁空心薄壁结构的特点。

二、考核知识点与考核目标

（一）概述（次重点）

识记：四种弯曲形式及四类构件的定义。（重点）

理解：力的传递机理。

应用：总纵强度的两个具体衡准标准。

（二）船体总纵弯曲应力的第一次近似计算（重点）

识记：等值梁，船体剖面模数，总纵弯曲应力计算公式，计算剖面，纵向强力构件，强力甲板，最小剖面模数，船体梁计算剖面简图。剖面水平中和轴，不同材料的换算。

理解：计算的具体步骤，表8-1 的涵义和计算公式。

应用：利用表8-1 及有关公式进行具体计算。

（三）船体总纵弯曲应力的逐次近似计算（次重点）

识记：船体构件的稳定性检验，船体板折减系数的概念，刚性构件和柔性构件的概念。

理解：简单梁理论的有效性，剖面折减的意义和作用。

应用：船体板折减系数的计算，表8-5 的具体计算。

（四）总应力合成及总纵强度校核（重点）

识记：许用应力和安全系数的概念，许用应力标准的制定。

应用：局部正应力计算，船体构件的总应力合成。

（五）船体极限弯矩的计算（次重点）

识记：船体极限弯矩、船体过载能力的概念。

理解：极限状态时的剖面折减。

应用：极限弯矩的计算。

第9章型材剖面设计

一、学习目的与要求

本章为船体结构设计的内容，重点介绍构成船体骨架系统的型材剖面设计。通过对本章的学习，应掌握船体结构中的型材及其作用，衡量型材剖面材料利用的指标，型材剖面的的强度要求及剖面要素计算，型材的稳定性计算，型材剖面设计及结构优化设计的基本概念。能完成船体骨架型材的实用设计。

二、考核知识点与考核目标

（一）型材的种类和特点（重点）

识记：型材剖面的利用系数、比面积的定义。

理解：型材剖面的利用系数、比面积的意义。

应用：型材剖面的利用系数、比面积计算。

（二）型材的剖面要素计算（重点）

识记：腹板的相当面积。

理解：面板、腹板和带板尺度对剖面要素的影响程度，梁材抗弯强度与抗剪强度间的关系。

应用：型材的强度要求，应用公式法或列表法、理论法计算型材剖面要素。

（三）型材的稳定性计算（次重点）

识记：型材的局部（翼板、腹板）稳定性公式推导及结论，型材的总稳定性概念及结论。

理解：型材的稳定性与哪些因素有关。

应用：在型材剖面设计时怎样保证型材的稳定性。

（四）型材剖面的优化设计（一般）

识记：确定结构重量最轻的剖面尺寸应满足哪些要求。

应用：型材剖面最优尺寸的实用设计公式及设计示例。

第10章船体结构规范法设计

一、学习目的与要求