船舶強度與結構設計的復習題

.復習題第一章（重點復習局部載荷分配、靜水剪力彎矩的計算繪制）1、局部載荷是如何分配的？（2理論站法、3理論站法以及首尾理論站外的局部重力分布計算） 由此可得：分布在兩個理論站距內(nèi)的重力2、浮力曲線是如何繪制的？浮力曲線通常按邦戎曲線求得，下圖表示某計算狀態(tài)下水線為W-L時，通常根據(jù)邦戎曲線來繪制浮力曲線。為此，首先應進行靜水平衡浮態(tài)計算，以確定船舶在靜水中的艏、艉吃水。幫戎曲線確定浮力曲線3、M、N曲線有何特點？(1) M曲線：由于船體兩端是完全自由的，因此艏、艉端點處的彎矩應為零，亦即彎矩曲線在端點處是封閉的。此外，由于兩端的剪力為零，即彎矩曲線在兩端的斜率為零，所以彎矩曲線在兩端與縱坐標軸相切。 (2) N曲線：由于船體兩端是完全自由的，因此艏、艉端點處的剪力應為零，亦即剪力曲線在端點處是封閉的。在大多數(shù)情況下，載荷在船舯前和舯后大致上是差不多的，所以剪力曲線大致是反對稱的，零點在靠近船舯的某處，而在離艏、艉端約船長的1/4處具有最大正值或負值。5、計算波的參數(shù)是如何確定的？計算波為坦谷波，計算波長等于船長，波峰在船舯和波谷在船舯。采用的軍標GJB64.1A中波高按下列公式確定：當120m時， 當60m120m時， 當60m時， （m）（m）（m）6、船由靜水到波浪中，其狀態(tài)是如何調(diào)整的？船舶由靜水進入波浪，其浮態(tài)會發(fā)生變化。若以靜水線作為坦谷波的軸線，當船舯位于波谷時，由于坦谷波在波軸線以上的剖面積比在軸線以下的剖面積小，同時船體中部又較兩端豐滿，所以船在此位置時的浮力要比在靜水中小，因而不能處于平衡，船舶將下沉值；而當船舯在波峰時，一般船舶要上浮一些。另外，由于船體艏、艉線型不對稱，船舶還將發(fā)生縱傾變化。7、麥卡爾假設的含義。麥卡爾方法是利用邦戎曲線來調(diào)整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在計算時，要求船舶在水線附近為直壁式，同時船舶無橫傾發(fā)生。根據(jù)實踐經(jīng)驗，麥卡爾法適用于大型運輸船舶。第二章（重點復習計算剖面的慣性矩、最小剖面模數(shù)是如何的計算、折減系數(shù)、極限彎矩的計算）1、危險剖面的確定。危險剖面：可能出現(xiàn)最大彎曲應力的剖面，由總縱彎曲力矩曲線可知，最大彎矩一般在船中0.4倍船長范圍的，所以計算剖面一般應是此范圍內(nèi)的最弱剖面既有最大的船口或其它開口的剖面，如機艙、貨艙開口剖面。除此之外，一般還要對船體骨架改變處剖面，上層建筑端壁處剖面，主體材料分布變化處剖面，以及由于重量分布特殊可能出現(xiàn)相當大的彎矩值的某些剖面。2、縱向強力構件？非縱向強力構件？縱向連續(xù)并能有效的傳遞總縱彎曲應力的構件。船中0.40.5倍船長區(qū)域內(nèi)連續(xù)的縱向構件，上甲板板、外板、內(nèi)底板、縱桁、中內(nèi)龍骨等都是縱向強力構件。3、在進行總縱強度計算時，不同材料是如何等效的？（1）若設被換算的構件的剖面面積為其應力為，彈性模量為；與其等效的基本材料的剖面面積為，應力為，彈性模量為，則根據(jù)變形相等且承受同樣的力，可得： 故有： （2）即在計算時，可認為船體梁僅由一種基本材料構成，而把與基本材料彈性模量不同的構件剖面面積乘以兩材料的彈性模量之比/，同時又不改變該構件的形心位置。因此，對薄壁構件，相當于僅對板厚作上述變換，如果是垂直板，其自身慣性矩應為：式中為垂直板的高度。4、剖面模數(shù)？最小剖面模數(shù)？最上層連續(xù)甲板和船底是船體剖面中離中和軸最遠的構件，構成了船體梁的上下翼板。構成船體梁上翼板的最上層連續(xù)甲板通常稱為強力甲板。中和軸至強力甲板和船底的垂直距離分別為和，則強力甲板和船底處的剖面模數(shù)分別為：， 在一般船舶中，中和軸離船底較近，即，因此。所以，有時也稱強力甲板處剖面模數(shù)為船體剖面的最小剖面模數(shù)。5、計算剖面的慣性矩是如何計算的？由于船體結構對稱于縱中剖面，一般只需對半個剖面進行剖面要素的計算。具體步驟如下：首先，畫出船體計算剖面的半剖面圖，如下圖所示。然后，對縱向強力構件進行編號，并注意把所有至中和軸距離相同的構件列為一組進行編號；選取圖 2-1 船體橫剖面圖參考軸，該軸可選在離基線0.45倍0.50倍型深處。最后，列表進行計算，并分別求出各組構件剖面積，其形心位置至參考軸的距離（按所選定的符號法則，在參考軸以上的構件取為正的），靜力矩，慣性矩。對于高度較大的垂向構件，如舷側板等，還要計算其自身慣性矩（為該構件的垂直高度，這種表達式也適用于傾斜板的剖面）。則得：剖面水平中和軸至參考軸的距離為：由移軸定理，剖面對水平中和軸的慣性矩為： （cm2 m2）任意構件至中和軸的距離為： （m）6、甲板板、船底外板折減系數(shù)的計算？對于只參加抵抗總縱彎曲的構件(如上甲板)，則：式中-與所計算的板在同一水平線上的剛性構件中的總縱彎曲壓應力的絕對值。折減系數(shù)應在o1的范圍內(nèi)，若大于1，則應取1。對于同時參加抵抗總縱彎曲及板架彎曲的構件(如船底板、內(nèi)底板)，則：式中-相應構件的板架彎曲應力，并應考慮其正負符號(拉伸為正，壓縮為負)。11、極限彎矩的概念。在船體強度計算時，所謂極限彎矩是指船體剖面內(nèi)離開中和軸最遠點的應力達到結構材料的屈服極限時，船體剖面中所對應的總縱彎矩。第三章（重點復習分配系數(shù)的相關計算）1.簡述影響計算模型的主要因素？（1）結構的重要性：對重要結構應采用比較精確的計算模型；（2）設計階段：在初步設計階段可用較粗糙的模型，在詳細設計階段則需要較精確的計算模型；（3）計算問題的性質：對于結構靜力分析，一般可用較復雜的計算模型，對于結構動力和穩(wěn)定性分析，由于問題比較復雜，可用較簡單的計算模型。 2、縱骨、船底板、甲板板架、船底板架、剛架（甲板橫梁、舷側肋骨、船底肋板）的計算模型是如何構建的？（1）船底縱骨在船底均布水壓作用下產(chǎn)生彎曲變形。由于實肋板剛性遠大于縱骨，可視為縱骨的剛性支座。（2）船底板（3）甲板板架、船底板架（4）2、構造計算模型時，邊界約束的選擇原則是什么？簡化成何種支座，視相鄰構件與計算構件間的相對剛度及受力后的變形特點而定。3、帶板的寬度如何確定？國軍標規(guī)定，骨架彎曲強度計算時，取帶板寬度，其中為骨架間距，為骨架跨距。5、板架簡化為單跨梁的條件。對于艙長很短的船底板架（例如，艙長與板架計算寬度之比小于0.8時），為確定這種板架中桁材的彎曲應力，可將中桁材當作單跨梁處理。6.局部強度校核的一般步驟： 首先要將船體空間立體結構簡化為板、梁、板架和框架來進行計算， 確定局部結構受到最大載荷(設計載荷) 建立數(shù)學模型，計算局部結構的內(nèi)力與變形。確定局部結構的強度校核衡準。第五章 (重點復習應力集中系數(shù)的計算)1.船級社主要職責？ 規(guī)范監(jiān)督船的建造，并允許船舶正式“入級”，給它們所登記的船辦各種國際協(xié)定所要求的證書； 此外，還對使用中的船舶作定期檢查，以確定這些船是否仍保持在“級”內(nèi)。 2.建造規(guī)范為航運、造船相關的制造業(yè)和保險業(yè)等行業(yè)的作用？ 1）經(jīng)過“入級”登記的船，符合公認的健全的建造標準，就等 于告訴運貨人他并沒有冒險脫離實際的風險；2）船的入級有助于保險公司判斷隱含著的危險性質。3.結構布置的一般原則？ 結構合理布置，將直接影響船體結構的強度、重量及工藝性等。一般原則：1）結構的整體性原則2）受力的均勻性和有效傳遞原則3）結構的連續(xù)性和減少應力集中原則4）局部加強原則4. 船體構件的材料級別的鋼級？ 由于溫度的降低(甚至在常溫上)，低碳鋼的斷裂方式也可由“正常的”韌性轉變?yōu)榇嘈?。大量研究確定：鋼材可根據(jù)斷裂的起始、擴展和止裂的性質來表征。 我國海船規(guī)范將一般船體結構劃分為A、B、D、E等四個鋼級。 為了防止斷裂，全船不同部位的船體構件按其所承受的應力情況分為3個類別，即次要類、主要類和特殊類。 5.防止疲勞斷裂的方法？當應力存在于非常局部的范圍時,控制交變應力的大小，使其低于疲勞極限，便可完全防止任何疲勞損傷累積。對于范圍較大的應力，應使船舶在整個生命期內(nèi)能經(jīng)受累積的疲勞損傷，但不出現(xiàn)明顯的斷裂危險。6、甲板開口的應力集中系數(shù)是如何計算的？采取哪些措施來降低甲板角隅的應力集中？（1）關于孔邊的應力集中，可用具有小橢圓開孔的無限寬板受位抻的情況來說明。應用彈性理論可求得A、B兩點的應力分別為：開口的應力集中式中：為無限遠處的拉伸應力；為橢圓孔在A點的曲率半徑；分別為垂直及平行于拉伸方向的橢圓主軸，負號代表壓應力。（2）采用圓弧形艙口角隅；采用拋物線或橢圓形艙口角隅；艙口邊緣的甲板縱桁對降低角隅處的應力集中有一定的作用；減小開口間的甲板厚度；采用一種新型的“彈性角隅”。7、肘板的應力集中系數(shù)如何計算？并敘述降低應力集中的方法。應力集中系數(shù)k可按下式近似確定：式中為強骨材在圓弧半徑r終止處的彎曲應力。由上式可知，當r/d2時，肘板的應力集中程度已較小。因此，肘板尺寸的大小能保證r/d2便已足夠。肘板的形狀以圓弧形為最好。增大圓弧半徑可以降低應力集中系數(shù)，但當圓弧半徑超過骨材腹板高度時，