船体强度复习题库

习题及复习提纲

复习要点;基本概念、原理等。

绪论

一．填空

1.作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：总体性载荷和局部性

载荷。

2.作用在船休结构上的载荷，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。

二．概念题：

1. 静变载荷等等

三．简答题：

1．船体强度研究的内容有哪些？

2．作用在船体结构上的载荷如何进行分类？试说明。

3．为什么要对作用在船体结构上的载荷进行分类？

4．结构设计的基本任务和内容是什么？

第一章：

一、填空题

1.船体重量按分布情况来分可以分为：总体性重量、局部性重量。

2.对于计算船体总纵强度的计算状态，我国《钢质海船入级和建造规范》中规

定，选取满载：出港、到港；压载：出港、到港；以及装载手册中所规定的各种工况作为计算状态。

3.计算波浪弯矩的传统标准计算方法是以二维坦谷波作为标准波形的，计算波

长等于船长。

4.计算波浪弯矩时，确定船舶在波浪上平衡位置的方法一般有逐步近似法和直

接法两种，直接法又称为麦卡尔法。

5.计及波浪水质点运动所产生的惯性力的影响，即考虑波浪动水压力影响对浮

力曲线所作的修正，称为波浪浮力修正，或称史密斯修正。

二、概念题：

1.船体梁

2.总纵弯曲

3.总纵弯曲强度

4.重量曲线

5.浮力曲线

6.荷载曲线

7.静水浮力曲线

8.静水剪力、弯矩曲线

9.波浪附加浮力

10.波浪剪力

11.波浪弯矩

12.静波浪剪力

13.静波浪弯矩

14.静置法

15.静力等效原则

16.史密斯修正

二、简答题：

1.在船体总纵弯曲计算中，计算总纵剪力及弯矩的步骤和基本公式是什么?

2.在船体总纵弯曲计算中重量的分类及分布原则是什么？

3.试推导在两个及三个站距内如何分布局部重量。

4.空船重量曲线有哪几种计算绘制方法？试推导梯形重量分布的计算公式。

5.教材中，静水剪力、静水弯矩的计算采用的是什么方法？静波浪剪力、静波

浪弯矩的计算采用的是什么方法？两种方法可以通用吗（计算方法唯一吗）？

6.波浪浮力曲线需要史密斯修正吗？为什么？

7.看懂表1-7、8、9、10、11

三、计算题;

1. 练习册(1.1) (1.3)(1.4)

2.下图是分析船体梁弯曲剪应力的微元受力简图，左上端为s=0开口处（计算起始点），

中部剖面为任意位置的剖面，

1)在图中标出各截面上的应力；

2)并推导计算船体梁任意剖面位置的弯曲剪应力τ的一般公式。

一、填空题

1.纵向连续并能有效传递总纵弯曲应力的构件称为纵向强力构件。

2.构成船体梁上冀板的最上层连续甲板通常称为强力甲板。

3.在确定板的临界应力时，通常不考虑材料不服从虎克定律对稳定性的影响。

4.在船体构件的稳定性检验和总纵弯曲应力的第二次近似计算中，需要对失稳

的船体板进行剖面面积折减，折减时首先需要将纵向强力构件分为刚性构件和柔性构件两类。

5.外板同时承受总纵弯曲、板架弯曲、纵骨弯曲及板的弯曲的纵向强力构件称

为第四类构件。

6.船体总纵弯曲时的挠度，可分为弯曲挠度和剪切挠度两部分来计算。

7.为了按极限弯矩检验船体强度，须将所得的极限弯矩Mj与在波谷上和波峰

上的相应计算弯矩M进行比较，即应满足Mj/M≥n，n称为强度储备系数。

一、概念题：

1.强力甲板

2.剖面模数、最小剖面模数

3.剖面折减系数的含义

4.许用应力

5.船体极限弯矩

6.强度储备系数

二、简答题：

1.船体构件稳定性计算中，横骨架式舷顶列板和组合梁稳定性计算时，其边界

条件应如何简化？试绘图并说明。（及其他构件）

2.经典弹性理论的基本假定有哪些？试推导平面应力问题的平衡方程和几何

方程。

3.考虑船体构件的多重作用，纵向构件根据其传递载荷过程中所产生的应力种

类及数目可以分为哪几类？

4.绘出分析船体梁弯曲剪应力的微元受力简图，并推导船体梁弯曲剪应力的一

般公式。

5.看懂表2-1、4、7、14、18

三、计算题;

1.(习题

2.2) ；（习题集3、4、5、7）

2.计算下图剖面的中和轴位置及剖面模数：

一、填空题：

1. 有长大舱口船舶的扭转强度计算，国内外主要发展以薄壁梁理论为基础的有

限梁方法(FBM)。

2. 引起船体扭转的原因有多种，其中主要的有斜浪航行扭矩、船舶倾斜扭矩、

船舶横摇扭矩。

3. 薄壁梁按其剖面形式可分为开口、闭口和混合形式三种。

4. 薄壁梁扭转时会产生不均匀的纵向变形，称为翘曲。

5. 根据梁端边界条件，扭转问题可分为两类：一类是梁端完全自由的扭转，称

称为约束扭转。 二、概念题 1. 翘曲

2. 圣维南扭转

3. 约束扭转 二、简答题：

1. 长大开口船舶的强度计算有何特点？

2. 对长大开口船舶的强度计算，国内外对其理论研究的进展情况如何？

3. 简述船体斜浪扭矩、倾斜扭矩、横摇扭矩产生的原因？

4. 斜浪扭矩曲线如何计算绘制？简述其绘图步骤。

5. 薄壁梁扭转理论的基本假定有哪些？根据薄壁梁扭转问题的边界条件，扭转

问题可以分为哪几类？

6. 翘曲应力如何产生的？其沿船长方向有何分布规律？

7. 规定的扭矩强度计算的标准状态是什么？

8. 我国《规范》提供了波浪扭矩和货物扭矩公式，其分布有何特点？ 三、计算题;

1. 试推导：工字梁的翘曲变形表达式；

2. 试推导：单壁室自由扭转问题的Bredt 剪应力公式；

3. 试推导：开口薄壁梁约束扭转问题的微分方程，并求出翘曲变形及翘曲正应

力的表达式；【如果会做1、2、3题，后面的习题不用做】

4. 已知某圆筒状空心等截面直梁，长10m ，截面尺寸（cm ）如图所示，R=12，

r=8，一端固定，另一端在扭矩T=100N.m 作用下发生自由扭转，材料G=80GPa ，试分别计算梁长3m 、5m 处的截面的扭转角度及各截面上A 、B 点的假定分布剪应力τs 、τb 。【不要套用书上公式，自己画图、推导、计算】

5. 已知某等截面直工字梁，长10m ，截面尺寸（cm ）如图所示，一端固定，另

一端在扭矩T=100N.m 套用公式】：

1) 工字梁的自由扭转惯性矩It ；

2) 分别计算梁长3m 、5m 处的截面上

A 、

B 、

C 、

D 、

E 、

F 点的剪应力τs

一、填空题：

1. 衡量型材剖面内材料分布合理程度的指标具体有剖面利用系数、剖面模数比面积、剖面

惯性矩比面积。

2. 保证型材的局部稳定性，系指保证其冀板和腹板的稳定性。

3.

二、概念题：

1. 剖面模数比面积

2. 剖面惯性矩比面积

3.

二、简答题：

1. 型材剖面设计应满足哪些要求？

2. 衡量型材剖面内材料分布合理程度的指标具体有哪些？

3. 型材腹板的相当面积有什么意义？

4. 型材稳定性计算包含哪些内容？ 三、计算题; 1. （习题

5.2）

2. 试推导具有大小翼板的T 型材的大翼板剖面模数计算公式。

3. 已知大翼板f1=300, 小翼板f2=100, 腹板f=200,t1=t2=t3=10,求中和轴距小翼

板的距离及小翼板的剖面模数。【不要直接用书上公式】

《船舶强度与结构设计》习题集

第一章船体外载荷模块

1、空船在重量曲线可用抛物线和矩形之和表示,即把空船重量的一半作为均匀分布,另一半作为二次抛物线分布.如下图所示 .试求证距船中x 处单位长度的重量为:

??

?

?

????????????????? ??-+=2175.05.02)(l x i w x ω (kN/m)

式中W ——空船重量，kN;l ——船长的一半，m.

W (X )

图 1-1

Z

Y

O

X

O

L

B

Z

L /2

图 1-2

2、某长方形货驳和10m 此时在货驳中央加10t 集中装载荷。试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力和最大弯矩。

3、长方形浮码头，长20m 、宽５m 、深３m,空载时吃 水１m （淡水）。当中部８m 范围内承

受布载荷时，吃水增加到２m 。假定船体质量沿船长均匀分布。试作出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、静水剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力与最大弯矩值。

4、某箱形船，长100m 、宽18m ,在淡水中正浮时吃水为5m 。假定船体质量沿船长均匀分布。将一个150t 的载荷加在船中后50m 处的一点上，试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的变矩值。

5、水线面形状如下图所示的一直壁式船，静置于L z

h y π2cos 2=

的余弦波上，试计算波谷

在船中时的最大静波浪弯矩。

W (X )

L

L

图 1-1

图 1-2

6、若将题1.3的船静置于波高h=0.5m 的余弦波上，试求最大静波浪弯矩。

《船舶强度与结构设计》习题集

第二章总纵强度模块

1、某型深3.5m 的横骨架式船舶，第一次近似计算船中剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m 处，并得到以下各数值（对半剖面）：

（1）使船底板在第二次计算时的折减系数不小于0.5（肋距为500mm ，每四档肋距设一实肋板），该船底板的最小厚度至少应为多少？

（2）剖面上甲板宽度为2m ，舱口旁的甲板厚度为5mm ，舷侧板厚度为6mm 。若该剖面受到1600kN 剪力的作用，求甲板距中心线4m 处和舷侧板在中和轴处的剪应力。

2、试计算下述横骨架式内河驳船的总纵弯曲应力（不计初挠度和横荷重的影响）。横剖面图如下图所示。已知： 型深 D =3.2m 吃水 d =2.0m 甲板厚度 t 1=3.5mm 船宽

B =6.0m;

肋距 s=500mm 材料

MPa Y 235=σ

船底、舷侧板厚度 t o =4.0mm

甲板纵桁 6605200??⊥

中内龙骨 6805250??⊥

中垂弯矩

M =1200kN.m

图 2-1

3、箱形船外板厚度为t ，型深为D ，弯曲剪力在中前与中后假定为相同的二次抛物线分布，最大剪力值为W/8，试确定其最大的剪切挠度。

4、某长方形货驳沿船长均匀装载500t 货，在货驳中央又堆有一集中载荷P （t ），正浮于静水中。设货驳自身质量200t ，沿船长均匀分布。若不考虑船体弯曲挠度对浮力分布的影响，试求船中剖面处船体弯曲挠度（设船体材料弹性模量为E ，船体剖面惯性矩为I ）。

5、已知某船纵骨架式船底在中拱状态下有下列计算值：

总纵弯曲应力

MPa 1331=σ

在船底板中 MPa 971=σ

在内底板中

板架弯曲应力

???

??===MPa

MPa MPa

1801386.98222σσσ在内底板中在船底板中在纵骨自由翼板 在舱壁处剖面

??

?

??===MPa

MPa MPa

86661.47222σσσ在内底板中在船底板中在纵骨自由翼板

在跨度中点剖面

船度纵骨弯曲应力

??

?==MPa MPa 1383533σσ在自由翼板中在船底板中

在支座剖面处

??

?==MPa MPa

695.1733σσ在自由翼板中在船底板中

在跨度中点剖面处

板格弯曲应力

MPa 664=σ

在支座处 MPa 164=σ

在跨度中

试计算内底板、纵骨自由翼板及船底板（内、外表面）上的合成应力值（应该注意各种应力的正负号）。

6、某型深为3.5m 的横骨架式船舶如下图所示，第一次近似计算船舯剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m 处，并得到如下表所列各数值（对半剖面）：

图 2-1

船舯剖面要素

①该船于舯拱状态受到最大弯曲力矩为2494。试计算：第1次近似计算的总纵弯曲应力。

②使船底板在第2次计算时的折减系数不小于0.8（肋距为500mm ，船底宽6m ，

MPa 402-=σ）该船底板的最小厚度至少应为多少？

7、试计算下述横骨架式内河驳船的总纵弯曲应力(不计初挠度和横荷重的影响)。已知：型深m D 2.3=；吃水m d 0.2=；甲板厚度mm t 5.31=；船宽m B 0.6=；肋距s ＝500mm ；

材料y σ＝235MPa ；船底、舷侧板厚度mm t 0.40

=；甲板纵桁⊥6605

200??；中内龙骨⊥6805

250??；中垂弯矩M ＝1200kN ·m ；横剖面如图4—16所示。

8、某长方形货驳沿船长均匀装载500t 货，在货驳中央又堆有一集中载荷)(t p ，正浮于静水中。设货驳自身质量200t ，沿船长均匀分布。若不考虑船体弯曲挠度对浮力分布的影响，试求船舯剖面处船体弯曲挠度(设船体材料弹性模量为E ，船体剖面惯性矩为I )。

船舶强度与结构设计》习题集

第三章局部强度模块

1、已知某船型深为2.4m,舷侧为横骨架式，每档肋距设肋骨65075??⊥（计入带板的剖

面惯性矩为188.5cm 4

），若在舷侧型深一半处设一道舷侧纵桁

807200

5??⊥

（计入带板的剖面

惯性矩为2475cm 4

）。当肋距s=0.6m,舱长l=12m 时，试分析舷侧纵桁能否支持肋骨。

2、已知某油船横舱壁（中舱）桁村的计算图形如下图所示。计入带板的剖面惯性矩及最小剖面模数如下：

X X

第一道水平桁 314

414040,1066.24cm W cm I =?= 第二道水平桁 314413520,1008.21cm W cm I =?= 竖 桁

3449160,1020.83cm W cm I =?=

假定外荷重完全由水平桁承受，试计算水平桁I 、II 及坚桁的弯矩并绘出弯矩图。 3、某船在船台上作舱壁水密试验，试水水柱高度达甲板下表面（型深U=6.0m ）。已知舱壁的最下一列板厚度t=9mm ，舱壁扶强材间距s=900mm,试计算在试水时舱壁板中的最大应力（已知材料屈服极限为MPa 2201=σ）。

4、某沿海散装货船，其边水舱与甲板纵桁连接，结构简化为下图所示形式。计算水舱结构强度时必须考虑舱口纵桁弯曲影响，计算甲板舱口纵桁强度时又必须考虑边水舱影响。试按照结构力学方法建立手算计算模型。如果采用有限无法计算时，应采用何种单元？并写出节点结束代码。

纵中剖面线舱口端梁

舱口纵桁

舱口端梁

舷边水舱

图 3-2

5、某万吨货船，第三货舱船底板架如下图所示。假定舷侧取自由支持，横舱壁处取刚性固

定。板架所受荷重为舷外水压力与货物反压力之差，本船空载到港的均布荷重强度为q=6.42N/cm 2

。

半

中桁材I

3

46178525889,

10711.4cm W W cm I =?=外底内底

旁桁材II

3

4629102074670

,

10753.5cm W W cm I =?=外底内底

旁桁材III

3

463114*********

,

1068.7cm W W cm I =?=外底内底

旁桁材

3

466027054530

,

10008.4cm W W cm I =?=外底内底

试采用交叉梁系计算模型，用有限元计算肋板及桁材的最大应力。

6、分别确定下列甲板纵骨弯曲应力和稳定性计算中的带板宽度，并计算其断面惯性矩。已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 28.0=；纵骨尺寸6号球扁钢；板厚mm t 5=；钢材屈服应力

MPa s 240=σ；稳定性计算中的轴向压应力MPa t 100=σ。

7、绘出下列船体构件的计算简图：

①横梁；②肋骨；③肋板；④强度与稳定性计算中纵骨的计算简图；⑤强度与稳定性计算板的计算简图。 8、校核船体局部结构强度。 ①校核纵骨强度。

已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 30.0=；纵骨6号球扁钢；板厚mm 5=δ； 钢材屈服应力

MPa s 240=σ；计算载荷为6m 水柱高。

②校核甲板板强度。

已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 28.0=；板厚mm 3=δ；钢材屈服应力

MPa s 240=σ；载荷0.5m 水柱高。

③校核内底铺板的强度。

已知：该区域内底空间为燃油舱；肋板间距m a 1=；内底铺板下纵骨间距m b 3.0=；内底铺板厚匀为3mm ；载荷由空气管高确定，m h 6=。

9、校核某舰57号～69号肋骨区域，肋骨和舷纵桁的强度。已知原始数据为：肋骨间距lm ；肋骨跨长 3.6m ；舷纵桁长度(隔舱长度)6.0m ；舷纵桁距甲板 1.9m ；肋骨及舷纵桁尺寸⊥

908180

4??；舷部板厚4m ；纵骨间距0.3m ，纵骨为6号球扁钢；钢材MPa s 240=σ。计算载

荷为梯形载荷，上端：0.5m 水柱；下端：3.45m 水柱。

10、某船在船台上作舱壁水密试验，试水水柱高度达甲板下表面(型深D ＝6.0m)。已知舱壁的最下一列板厚度mm t 9=，舱壁扶强材间距mm s 9=，试计算在试水时舱壁最下一列板中的最大应力(已知材料屈服极限为MPa Y 220=σ)。

11、已知某船型深为2．4m ，舷侧为横骨架式，每档肋距设肋骨└65075??(计入带板的

剖面惯性矩为188.5cm 4

)，若在舷侧型深一半处设一道舷侧纵桁⊥807200

5??(计入带板的剖面

惯性矩为2475cm 4

)。当肋距m s 6.0=，舱长m L 6=时，试分析舷侧纵桁能否支持肋骨。

《船舶强度与结构设计》习题集

第五章结构设计模块

1、已知某船底板厚度t=1.3cm,船底纵骨为22a 号球扁钢。试计算该纵骨（含带板）的 剖面要素及剖面积利用系数（带板度度b=60cm ）.

2、已知型材剖面的尺寸如图5-1°所示。试计算在下述情况下小翼板的剖面模数的变化情况：

（1）当小翼板的剖面积f 1增加到1cm 2

时； （2）当大翼板的剖面积f 2增加到1cm 2时。

图 5-1

3、试设计一舱壁扶强材。已知：舱壁板厚度t=7.5mm,最小厚度t 0=5mm,扶强材间距c=750mm,许用应力[σ]=0.8σy =192N/mm 2

,[][]στ5.0=。扶强材的固定情况及水柱高度如下图所示

（要求校核总稳定性）。

图 5-2

4、若梁材的高度h=250mm N=72kN 及弯矩M=770kN ·m,选择型

材的剖面尺寸（许用应力[σ]=176N/mm 2

,[]2

/88mm N =τ）。

5、试对下述海洋船舶计算中剖面相当厚度（第二次近似计算用微分法）。已知：船长L=145m ；

船宽B=18m ；吃水d=7.8m ；型深D=12m ；方形系数c b =0.7；水线面系a=0.8；横舱壁间距l=18m ；

肋距s=0.9m ；肋板间距a=1.8m ；双层底高度h=1.2m. 船体中剖面如下图所示。

—l

=5m a=0

L =5m 计算弯矩（波峰在船中）？ (M =M S +M m)

给定纵向构件尺寸：

下甲板厚t=9mm;

甲板纵桁剖面积F1=100cm2;F2=90cm2

船体材料屈服极限σY=300N/mm2

许用应力

[σ1]=163N/mm2

[σ1+σ2]=180N/mm2（在跨中）

假定中和轴e1=0.45D=5.4m

6、已知船长L=140m,船宽B=18m,型深D=10m, 吃水d=6.5m；肋板间距a=2.0m,纵桁间距c=3.0m，材料屈从极限σY=400N/mm2,船底板相当厚度σ0=16mm,作用在船底板上的水柱高度

H=10m.

4.5m）。

7、已知某船型深D=3.8m,承爱最大中垂弯距M=40000kN·m, 并求得船体中剖面面积A=2060cm2,船体剖面积对基线的静矩B=3502cm2·m,对基线的惯性矩C=11700cm2·m,中剖面如下图所示，甲板纵骨间距b=650mm,甲板板厚度t=8mm，双层底高度h=500mm。在设计中若双层底高度由500mm升高为800mm，试问保持甲板的第一次近似总纵弯曲应力不变（设内底板的剖面积为650cm2,所有其他构件的剖面积均不改变），甲板板的厚度应修改为多少？8、在1题的基础上，若已知σY=1.53cm,试决定甲板板、甲板纵骨及其间距的尺寸。

图 6-20