船舶结构力学PPT号

位移法
研究对象 在船舶结构力学中，位移法的主要研究对象为船体结构中的不可动节 点复杂刚架，可动节点简单刚架及简单板架等。
理解 位移法解杆系问题时，将各杆件视为两端刚性固定的单跨梁，然后强 迫可以发生位移的支座或节点断面产生协调一致的变形，并要满足支 座或节点处力的平衡条件。因此位移法的几何协调条件自行满足，联 系位移与力的关系的物理条件是刚度系数，建立方程式组的条件是力 的平衡条件，基本未知数是位移。
总纵强度
学习目标
具有对船体结构进行强度校核的能力 在船体结构尺寸已知的条件下，在给定的外载荷或工况下，算 出结构的应力与变形，并于需用值比较，判断船体结构的强度 是否足够 具有进行船舶结构设计的能力 在已知结构的外力及许用应力或变形的情况下，根据结构中算 得的应力或变形的大小，算出结构中算得的应力或变形的大小 ，定出结构的尺寸。
船舶结构力学
读书笔记 Xs1101 宋喜庆 0121102090606
CONTENT
船舶结构力学涉及的问题
船舶结构力学的设计目标
船舶结构力学的发展趋势
学习目标
船舶结构力学的研究对象
船舶结构力学的方法手段
设计目标
船舶结构应满足以下功能需求： (l) 功能性—能圆满地装载货物、设备, 并能承受船舶寿命期内预期 的环境载荷的能力。功能性有时也称为适用性。 (2) 居住性—按照人们的舒适性和效率的现行标准, 由船舶振动、噪 声、运动和其它特征所决定的船舶结构的可接受性。 (3) 可靠性—结构在规定期限内完成其功能的概率. (4 ) 可用性— 结构用于营运的时间相对于其寿命期所占的比例. (5) 安全性—结构遭受各种可能意外后的生存能力, 包括碰撞、失火 、搁浅等等。 (6) 损伤容限—在特定期限内结构遭受规定程度的损伤后的生存能 力.
发展趋势
• 设计目标向多元化发展 • 船舶结构可靠性分析方法的逐步完善和走向实用 传统的船舶结构强度计算方法是采用确定性方法: 作用在船体上的载荷、结 构的响应和材料的力学性质都被当作确定性的单值的量。但是, 实际上作用 在船舶结构上的载荷及其效应、船舶结构的承载能力都是随机变化的量, 这 样, 作用在船舶结构上的载荷就有可能超过结构的承载能力, 这时船舶结构将 失效。因此, 船舶结构是存在失效的危险的。在1 9 6 7 年Is sC 大会上, “设计 哲学”技术委员会(当时的主席是英国J.B.C al dw el 教授)提出了以概率统计为 基础的合理的结构设计方法: 把作用在船舶结构上的载荷及其效应(“ 需要” 一D em a nd )和结构的承载能力(“能力”一Ca p a bil it y )都作为随机变量来 处理, 建立载荷(及其效应)和承载能力的统计分布, 并和根据船舶营运经验确 定的一个可以接受的破坏概率水平结合起来描述结构的安全性。 • 数值计算方法日益广泛采用 以计算机为基础的数值计算方法, 例如结构分析, 一般是按下述步骤进行的: (1 ) 建立物理问题的数学模型, 例如, 按线性行为进行结构强度分析的模型; (2) 建立数学模型的数值模型, 例如采用有限元方法的离散模型; (3) 编制进行数值计算的计算机程序, 包括前、后处理, 建立与其它程序或数 据库的交流等。
位移法
例题 图示刚架，己知
l12 l0 6m,l23 2.2l0 , l24 3l0
I12 2I 0 0.6 104 m4 , 百度文库 23 3I 0 , I 24 8I 0 ; q 88.2kN/m 。试用位移
法求解。
1 3 2
4
q
位移法
解：(1)将1、2、3节点加固成固定端，因此有三个未知
研究问题
TIME AGENDA
计算在船纵向分布的重力与 浮力作用下的弯曲变形和应力 局部强度 船底板 底纵行 横向强度 横梁 肋骨 肋板 由于船的尺度的增加，船受总 稳定性问题 弯曲时受压构件会因过度受压 失稳 船与波浪斜交的情况时，船体 扭转强度问题 发生扭转 应力集中 舱口角隅 上建的端部 内河船 舷侧开的波门 等不连续处
力法
研究对象 力法以单跨梁建立的弯曲要素表和叠加原理为基础，通过以结 构中某些特殊节点(如支座处、断面变化处、相交节点处)的节 点力(或力矩)为基本未知数，以这些节点处的变形连续条件建 立方程式，解出未知力，从而将复杂的杆系结构化为一根根在 节点处相联系的单跨梁。 力法在具体计算时，某对象仍为单跨梁。
注意 位移法之杆端弯矩为固端弯矩与杆端发生转角的弯矩之和，即
Mij Mij Mij
用位移法解可动节点简单刚架及板架时，先分析结构中有几个节点或 支座会发生转角及线位移(挠度)，并把它们作为未知量。然后对每一 个发生转角的节点或支座处列弯矩平衡方程式，对每一个发生线位移 的节点或支座处列剪力平衡方程式，未知数的数且与方程式的数目相 同。
发展趋势
• 重视材料和工艺因素对实际船舶结构强度的影响 传统的结构分析方法是将结构理想化一一认为结构的儿何 形状是完善的, 构件尺寸是准确的, 装配、定位是无误的, 材 料的力学性质是定值的。但是, 实际的船舶结构由于材料因 素和建造中工艺因素的影响, 产生了很多难以避免的缺陷, 如初始几何缺陷、初始裂纹、焊接变形、残余应力、装配 错位以及材料的缺陷等等一般来说, 这些缺陷对结构性能的 影响是不利的, 它们将降低结构的承载能力和使用寿命, 降低 结构的安全性。 • 水弹性力学的应用受到重视 水弹性力学是船舶流体力学与船舶结构力学相结合的新兴 学科,因为船在水面或水中运动, 它的外部或内部总是有水, 考虑水与结构的相互作用就很重要了。
设计目标
船舶结构同时应满足以下经济性的考虑： (7) 可制造/ 修理性—结构易于制造、修理和使之到位的属性。 (8) 可检查性— 结构的重要部位易于在低费用和物资条件下进行检溯。 (9) 可维护性—维护结构, 使其功能特性不受损害的属性。
(1 0 ) 可处置性— 结构易于拆卸、出售或废弃。
(1 1 ) 费用—结构在寿命周期内的费用。 (12 ) 重量—影响材料费用以及结构的其它属性。