船體強(qiáng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)

1、緒論1. 總縱強(qiáng)度：在船體總縱強(qiáng)度計(jì)算中，通常將船體理想化為一變斷面的空心薄壁梁，簡(jiǎn)稱船體梁。船體梁在外力作用下沿其縱向鉛垂面內(nèi)所發(fā)生的彎曲，稱為總縱彎曲。船體梁抵抗總縱彎曲的能力，稱為總縱強(qiáng)度。2. 船體總縱強(qiáng)度計(jì)算的傳統(tǒng)方法：將船舶靜置在波浪上，求船體梁橫剖面上的剪力和彎曲力矩以及相應(yīng)的應(yīng)力，并將它與許用應(yīng)力相比較以判斷船體強(qiáng)度。3. 評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：安全性，營(yíng)運(yùn)合適性，船舶的整體配合性，耐久性，工藝性，經(jīng)濟(jì)性。4. 按照靜置法所確定的載荷來(lái)校核船體的總縱強(qiáng)度，是否反映船體的真實(shí)強(qiáng)度，為什么？答：按照靜置法所確定的載荷來(lái)校核船體總強(qiáng)度，不反映船體的真實(shí)強(qiáng)度，因?yàn)楹＠耸请S機(jī)的，載荷是

2、動(dòng)態(tài)的，而且當(dāng)L較大時(shí)載荷被夸大，但具有相互比較的意義。第一章 引起船體梁總縱彎曲的外力計(jì)算5. 總縱彎曲：船體梁在外力作用下沿其縱向鉛垂面內(nèi)所發(fā)生的彎曲。（中拱：船體梁中部向上拱起，首、尾兩端向下垂。中垂：船中部下垂，首、尾兩端向上翹起。）6. 重量曲線：船舶在某一計(jì)算狀態(tài)下，描述全船重量沿船長(zhǎng)分布狀況的曲線。繪制重量曲線的方法：靜力等效原則。7. 浮力曲線：船舶在某一裝載情況下，描述浮力沿船長(zhǎng)分布狀況的曲線8. 載荷曲線：在某一計(jì)算狀態(tài)下，描述引起船體梁總縱彎曲的載荷沿船長(zhǎng)分布狀況的曲線。9. 靜水剪力：船體梁在靜水中所受到的剪力沿船長(zhǎng)分布狀況的曲線。10. 彎矩曲線：船體梁在靜水中所受到

3、的彎矩沿船長(zhǎng)分布狀況的曲線。（重量的分類：按變動(dòng)情況來(lái)分：不變重量，即空船重量，包括：船體結(jié)構(gòu)、舾裝設(shè)備、機(jī)電設(shè)備等各項(xiàng)固定重量。變動(dòng)重量，即裝載重量，包括貨物、燃油、淡水、糧食、旅客、壓載等各項(xiàng)可變重量。按分布情況來(lái)分：總體性重量，即沿船體梁全長(zhǎng)分布的重量，通常包括：主體結(jié)構(gòu)、油漆、鎖具等各項(xiàng)重量。局部性重量，即沿船長(zhǎng)某一區(qū)段分布的重量。）11. 局部重量的分配原則（P12）：重量的分布原則：靜力等效原則。保持重量的大小不變，這就是說(shuō)要使近似分布曲線所圍成的面積等于該項(xiàng)實(shí)際重量。保持重量重心的縱向坐標(biāo)不變，即要使近似分布曲線所圍的面積的形心縱坐標(biāo)與該項(xiàng)重量的重心坐標(biāo)相等。近似分布曲線的范圍（

4、分配到理論站的范圍）與該項(xiàng)重量的實(shí)際分布范圍相同或大體相同。12. 如何獲得實(shí)際船舶重量分布曲線：答：通常將船舶重量按20個(gè)理論站距分布（民船尾首，軍船首尾編排），用每段理論站距間的重量作出階梯形曲線，并以此來(lái)代替重量曲線。作梯形重量曲線時(shí)，應(yīng)使每一項(xiàng)重量的重心在船長(zhǎng)方向坐標(biāo)不變，其重量分布范圍與實(shí)際占據(jù)的范圍應(yīng)大致對(duì)應(yīng)，而每一項(xiàng)理論站距內(nèi)的重量則當(dāng)做是均勻的。最終，重量曲線下所包含的面積應(yīng)等于船體重量，該面積的形心縱向坐標(biāo)應(yīng)與船體重心的縱向坐標(biāo)相同。13. 靜水力浮力曲線的繪制：浮力曲線的垂向坐標(biāo)表示作用在船體梁上單位長(zhǎng)度的浮力值，其與縱向坐標(biāo)軸所圍的面積等于作用在船體上的浮力，該面積的形心

5、的縱向坐標(biāo)即為浮心的縱向位置。浮力曲線通常根據(jù)邦戎曲線來(lái)求得。 14. 用于總縱強(qiáng)度計(jì)算的剪力曲線和彎矩曲線的特點(diǎn)：首尾端點(diǎn)處的剪力和彎矩為零，亦即剪力和彎矩曲線在端點(diǎn)處封閉零載荷點(diǎn)與剪力的極值相對(duì)應(yīng)，零剪力點(diǎn)與彎矩的極值相對(duì)應(yīng)剪力曲線大致是反對(duì)稱的，零點(diǎn)在靠近船中的某處，在離首尾約船長(zhǎng)的1/4處具有最大正值或負(fù)值彎矩曲線在兩端的斜率為零，最大彎矩一般在船中0.4倍船長(zhǎng)范圍內(nèi)。15. 波浪剪力：完全由波浪產(chǎn)生的附加浮力引起的附加剪力。16. 波浪彎矩：船舶靜置于波浪上，由于波面下的浮力分布相對(duì)于原靜水面下的浮力分布的變化而產(chǎn)生的彎矩。（船舶由靜水進(jìn)入波浪時(shí)，重量曲線p(x)并未改變，但水面線發(fā)

6、生了變化，從而導(dǎo)致浮力的重新分布。波浪下浮力曲線相對(duì)靜水狀態(tài)的浮力增量是引起靜波浪剪力和彎矩的載荷。）17. 靜水彎矩和波浪彎矩分別與哪些因素有關(guān)：靜水彎矩是指在靜水中船體在重力和浮力的總載荷作用下發(fā)生彎曲變形產(chǎn)生的彎矩。與船體撓度（有利）和貨物分布有關(guān)。靜波浪彎矩與船型、波浪要素以及船舶與波浪的相對(duì)位置有關(guān)。18. 坦谷波：波峰陡峭、波谷平坦，波浪軸線上下的剖面積不相等的波。19. 波浪包括哪些要素，在實(shí)際計(jì)算時(shí)各個(gè)波浪要素如何選?。翰ɡ艘匕úㄐ巍⒉ㄩL(zhǎng)與波高。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，取波長(zhǎng)等于船長(zhǎng)，并且規(guī)定按波峰在船舯和波谷在船舯兩種典型狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。波長(zhǎng)和波高h(yuǎn)之間沒有固定的關(guān)系。波高可以按有關(guān)

7、規(guī)范或強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)選?。ㄒ话汶S船長(zhǎng)而變化）。20. 船舶由靜水進(jìn)入波浪，浮態(tài)的變化：若以靜水線作為坦谷波的波軸線，當(dāng)船舯位于波谷時(shí)，由于坦谷波在波軸線以上的剖面積小于波軸線以下的剖面積，同時(shí)船體舯部又比船艏艉兩端豐滿，所以此時(shí)船舶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(dāng)船舯位于波峰時(shí)，一般此時(shí)船舶的浮力要比在靜水中大，船舶將上浮值。另外，由于船體艏艉線型不對(duì)稱，船舶還將發(fā)生縱傾。 21. 麥卡爾假設(shè)的含義：確定船舶在波浪上的平衡位置一般采用直接法，該方法是由麥卡爾提出的，故也稱麥卡爾法。該方法是利用邦戎曲線來(lái)調(diào)整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在計(jì)算時(shí)，1要求船舶在水線附近是直壁（

8、即邦戎曲線在水線附近是直線）2同時(shí)船舶沒有橫傾發(fā)生。22. 靜波浪剪力和彎矩的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法：坦谷波理論。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，取計(jì)算波長(zhǎng)等于船長(zhǎng)，并且規(guī)定按波峰在船中和波谷在船中兩種典型狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算。傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法：將船舶靜置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的傳播方向上航行，船舶與波浪處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。以二維坦谷波作為標(biāo)準(zhǔn)波形，計(jì)算波長(zhǎng)等于船長(zhǎng)，計(jì)算波高按有關(guān)規(guī)范或強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)選取。取波峰位于船中及波谷位于船中兩種狀態(tài)分別進(jìn)行計(jì)算。23. 計(jì)算狀態(tài)：通常是指在總縱強(qiáng)度計(jì)算中為確定最大彎矩所選取的船舶典型的裝載狀態(tài)，一般包括滿載、壓載、空載和按裝載方案可能出現(xiàn)的最不利以及其它正常營(yíng)運(yùn)時(shí)可能出現(xiàn)的更為不利的

9、裝載狀態(tài)（針對(duì)以上方法）當(dāng)波峰位于船舯時(shí)，此時(shí)船舯部浮力較大，艏艉處浮力較小，船舶處于中拱狀態(tài)；當(dāng)波谷位于船舯時(shí)，此時(shí)船舯部浮力較小，艏艉處浮力較大，船舶處于中垂?fàn)顟B(tài)，如圖所示。 24. 船體撓度對(duì)靜水彎矩的影響：前面介紹浮力曲線的繪制時(shí)，假定船體梁沒有任何變形。實(shí)際上，船體梁在載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生總縱彎曲變形。因此，當(dāng)船體梁處于中拱狀態(tài)時(shí)，其中部浮力減小，而艏艉兩端浮力增大（相對(duì)于不考慮船體變形而言），于是中拱彎曲程度減弱；反之，當(dāng)船體梁處于中垂?fàn)顟B(tài)時(shí)，其中部浮力增加，而艏艉兩端浮力減小，于是中垂彎曲趨于平緩。因此，船體撓度對(duì)靜水彎矩的影響是有利的。 第二章 船體總縱強(qiáng)度計(jì)算25. 船體總縱強(qiáng)

10、度校核時(shí)，計(jì)算剖面的選取：為了進(jìn)行總縱強(qiáng)度校核，必須首先確定對(duì)哪些剖面進(jìn)行計(jì)算。顯然，僅僅需要對(duì)可能出現(xiàn)最大彎曲應(yīng)力的剖面進(jìn)行計(jì)算，這些剖面稱為危險(xiǎn)剖面或計(jì)算剖面。計(jì)算剖面的選擇原則：1）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(zhǎng)范圍內(nèi)，所以計(jì)算剖面一般應(yīng)選擇此范圍內(nèi)的最弱剖面，即有最大的艙口或其它開口的剖面，如機(jī)艙、貨艙開口剖面。2）船體骨架改變處的剖面，上層建筑端壁處的剖面，主體材料分布變化處的剖面，以及由于重量分布特殊可能出現(xiàn)相當(dāng)大的彎矩值的某些剖面。26. 縱向強(qiáng)力構(gòu)件：縱向連續(xù)并能有效地傳遞總縱彎曲應(yīng)力的構(gòu)件。27. 間斷構(gòu)件：長(zhǎng)度較短不能完全有效的傳遞總縱彎曲應(yīng)力的構(gòu)件

11、.28. 上層建筑參與船體總縱彎曲的程度取決于哪些因素：長(zhǎng)度超過(guò)15% 船長(zhǎng)，且長(zhǎng)度大于6倍自身高度的上層建筑以及同時(shí)受到不少于3個(gè)橫艙壁或類似結(jié)構(gòu)支持的長(zhǎng)甲板室，可以認(rèn)為其中部能完全有效的參加抵抗總縱彎曲，但是其端部參加抵抗總縱彎曲的程度較小，需要扣除不參加抵抗總縱彎曲的構(gòu)件面積。 29. 最小剖面模數(shù)：在一般船舶中，中和軸離船底比較近，一般稱強(qiáng)力甲板處的剖面模數(shù)為船體剖面的最小剖面模數(shù)。30. 總縱彎曲應(yīng)力的第一次近似計(jì)算：畫出船體半剖面圖；對(duì)縱向強(qiáng)力構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)；選取參考軸；進(jìn)行表格計(jì)算；確定剖面中和軸；計(jì)算構(gòu)件i的總縱彎曲應(yīng)力。構(gòu)件中的總縱彎曲應(yīng)力是，按上式求得的應(yīng)力稱為總縱彎曲應(yīng)力的

12、第一次近似計(jì)算值。總縱彎曲應(yīng)力的第一次近似計(jì)算，僅僅是一種強(qiáng)度方面的計(jì)算，其前提就是剖面上的構(gòu)件沒有失穩(wěn)。 31. 折減系數(shù)：，板的臨界應(yīng)力與該板所受到的總縱彎曲的壓應(yīng)力之比來(lái)確定該板的折減系數(shù)。（）32. 剛性構(gòu)件：受壓不失穩(wěn)的剛性骨架梁、舭列板等相毗連的每一側(cè)寬度等于該板格短邊長(zhǎng)度0.25倍的那一部分板。33. 柔性構(gòu)件：板格的其余部分在受壓后可能失穩(wěn)，稱為柔性構(gòu)件。只能承受等于臨界應(yīng)力的壓應(yīng)力。34. 折減面積：構(gòu)件i需要折減的剖面積。該值等于板的剖面總面積減去屬于剛性構(gòu)件部分的剖面積。35. 在計(jì)算船體總縱彎曲的過(guò)程中，逐步近似的原因：從折減系數(shù)的計(jì)算公式可以看到，折減系數(shù)的大小與總縱

13、彎曲應(yīng)力有關(guān)，而計(jì)算總縱彎曲應(yīng)力時(shí)又假定構(gòu)件的折減系數(shù)已知，因此總縱彎曲應(yīng)力的計(jì)算必定是個(gè)逐步近似的過(guò)程。當(dāng)然，如果總縱彎曲的壓應(yīng)力均未超過(guò)板的臨界應(yīng)力，則不必進(jìn)行折減計(jì)算，因而第一次近似計(jì)算求得的總縱彎曲應(yīng)力，就是進(jìn)行強(qiáng)度校核的計(jì)算應(yīng)力。36. 按照縱向構(gòu)件在傳遞載荷的過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力種類和數(shù)目，可將縱向構(gòu)件分為哪幾類：只承受總縱彎曲的縱向構(gòu)件稱為第一類構(gòu)件，如不計(jì)甲板橫向載荷的上甲板；同時(shí)承受總縱彎曲和板架彎曲的縱向構(gòu)件稱為第二類構(gòu)件，如船底縱桁、內(nèi)底板；同時(shí)承受總縱彎曲、板架彎曲以及縱骨彎曲的縱向構(gòu)件；或者同時(shí)承受總縱彎曲、板架彎曲以及板的彎曲（橫骨架式）的縱向構(gòu)件稱為第三類構(gòu)件，如縱骨

14、架式中的縱骨和橫骨架式中的船底板；同時(shí)承受總縱彎曲、板架彎曲、縱骨彎曲以及板的彎曲的縱向構(gòu)件稱為第四類構(gòu)件，如縱骨架式中的船底外板。以上各種彎曲，除總縱彎曲外均稱為局部彎曲。37. 開式剖面彎曲剪應(yīng)力的計(jì)算：由于船體中心線處甲板沒有與其它構(gòu)件相連接，故該處剪應(yīng)力等于零，這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于開式剖面結(jié)構(gòu)，因此按公式即可求得剖面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力。 38. 許用應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)是如何確定的：許用應(yīng)力就是在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)計(jì)的各種工況下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所容許承受的最大應(yīng)力值。在理論上，材料的極限應(yīng)力除以安全系數(shù)即得到許用應(yīng)力值。在實(shí)際上，許用應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)艦船設(shè)計(jì)、建造和營(yíng)運(yùn)的經(jīng)驗(yàn)，以及積累的實(shí)船靜載測(cè)量和航行試驗(yàn)結(jié)果，根

15、據(jù)安全和經(jīng)濟(jì)的原則而確定的。39. 極限彎矩：是指船體剖面內(nèi)離開中和軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的剛性構(gòu)件中的應(yīng)力達(dá)到結(jié)構(gòu)材料的屈服極限時(shí)（在受拉伸時(shí)）或構(gòu)件的臨界應(yīng)力時(shí)（在受壓縮時(shí)），船體剖面中所對(duì)應(yīng)的總縱彎矩。：船體結(jié)構(gòu)材料的屈服極限，或距中和軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的構(gòu)件的臨界應(yīng)力；：距中和軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的構(gòu)件中的拉應(yīng)力等于材料的屈服極限時(shí)的船體最小剖面模數(shù)，或距中和軸最遠(yuǎn)點(diǎn)的構(gòu)件中的壓應(yīng)力等于該構(gòu)件的臨界應(yīng)力時(shí)的船體最小剖面模數(shù)。 40. 過(guò)載系數(shù)n：，極限彎矩；船舶靜置于標(biāo)準(zhǔn)波浪上的計(jì)算彎矩；n值的大小表明船體結(jié)構(gòu)所具有的承受過(guò)載能力的大小。對(duì)于不同類型的船舶，n值是不同的，具體要求見相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 41. 為什么船體總縱強(qiáng)度的

16、校核內(nèi)容需要包括極限彎矩:因?yàn)榇w結(jié)構(gòu)除保證在正常航行狀態(tài)中具有足夠的強(qiáng)度外，對(duì)某種意外的狀態(tài)也應(yīng)具有一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備，船舶可能遇到的意外情況多種多樣，如擱淺，碰撞，水下爆炸等。 這些情況下計(jì)算狀態(tài)的外力難于確定。 因而需要用船體剖面中的極限彎矩來(lái)估計(jì)船體所需過(guò)載能力。42. 船體總縱強(qiáng)度校核通常包括哪三項(xiàng)內(nèi)容：（1）總合正應(yīng)力（2）剪應(yīng)力（3）極限彎矩第三章 船體結(jié)構(gòu)局部強(qiáng)度計(jì)算43. 帶板的寬度有哪兩種不同的定義：帶板：為估算骨架的承載能力，也應(yīng)當(dāng)把一定寬度的板計(jì)算在骨架剖面中，這部分板稱為帶板或附連翼板。針對(duì)骨材的具體計(jì)算要求，帶板的寬度有兩種不同的定義和數(shù)值：（1）考慮骨材穩(wěn)定性時(shí)的穩(wěn)定

17、性帶板寬度；（2）考慮骨材彎曲時(shí)的強(qiáng)度帶板寬度。 44. 在校核船底外板的局部強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，板的邊界條件如何選?。捍装灞淮坠羌芊殖删匦伟甯瘢诎宓耐獗砻嫔献饔弥妓畨毫?。由于相鄰板格的結(jié)構(gòu)以及所承受的載荷均對(duì)稱于支承周界 ，所以通?？梢哉J(rèn)為船底板的四邊是剛性固定的。如圖所示，均布載荷q作用下長(zhǎng)邊為a，短邊為b的四邊剛性固定矩形板的撓度和彎矩的計(jì)算公式是45. 在校核船底縱骨的局部強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)，縱骨的力學(xué)模型如何選取：船底縱骨由肋板支持，由于縱骨自身結(jié)構(gòu)以及所承受的載荷均對(duì)稱于肋板，所以可以把縱骨看作兩端剛性固定在肋板上的單跨梁進(jìn)行計(jì)算，如圖所示。第五章 型材剖面設(shè)計(jì)46. 型材理想剖

18、面：由兩個(gè)面積各為0.5F的翼板組成，沒有腹板，剖面最小剖面模數(shù)最大。47. 型材剖面利用系數(shù)：實(shí)際剖面模數(shù)和理想剖面模數(shù)的比值稱為剖面的利用系數(shù)，值越大，剖面材料的利用率就越高。48. 型材剖面模數(shù)的比面積：剖面面積F與剖面模數(shù)的無(wú)因次比值稱為型材剖面模數(shù)的比面積，即。49. 型材慣性矩的比面積：剖面面積F與剖面慣性矩的無(wú)因次比值稱為型材慣性矩的比面積，即。50. 型材剖面要素的計(jì)算：型材要素：剖面面積、剖面模數(shù)和剖面慣性矩。剖面中和軸到參考軸的距離：；剖面對(duì)中和軸的慣性矩：剖面模數(shù)： 。在推導(dǎo)公式時(shí)，假定板厚比剖面高度小得多，翼板自身的慣性矩可以忽略不計(jì)。取通過(guò)小翼板形心的軸線作為參考軸，則剖面面積A以及其對(duì)參考軸的靜矩B可以表示為，剖面中和軸到參考軸的距離是，剖面對(duì)中和軸的慣性矩是， 51. 影響型材總穩(wěn)定性的主要因素：當(dāng)橫向載荷超過(guò)某一限度時(shí)，型材將會(huì)在它的最小剛性平面內(nèi)彎曲而喪失整體穩(wěn)定性。這種喪失穩(wěn)