船體強度與結構設計復習

1、緒論1. 總縱強度：在船體總縱強度計算中，通常將船體抱負化為一變斷面的空心薄壁梁，簡稱船體梁。船體梁在外力作用下沿其縱向鉛垂面內所發(fā)生的彎曲，稱為總縱彎曲。船體梁抵制總縱彎曲的力量，稱為總縱強度。2. 船體總縱強度計算的傳統(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的應力，并將它與許用應力相比較以推斷船體強度。3. 評價結構設計的質量標準：平安性，營運合適性，船舶的整體協(xié)作性，耐久性，工藝性，經(jīng)濟性。4. 依據(jù)靜置法所確定的載荷來校核船體的總縱強度，是否反映船體的真實強度，為什么？答：依據(jù)靜置法所確定的載荷來校核船體總強度，不反映船體的真實強度，由于海浪是隨機的，載荷是

2、動態(tài)的，而且當L較大時載荷被夸大，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算5. 總縱彎曲：船體梁在外力作用下沿其縱向鉛垂面內所發(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：船舶在某一計算狀態(tài)下，描述全船重量沿船長分布狀況的曲線。繪制重量曲線的方法：靜力等效原則。7. 浮力曲線：船舶在某一裝載狀況下，描述浮力沿船長分布狀況的曲線8. 載荷曲線：在某一計算狀態(tài)下，描述引起船體梁總縱彎曲的載荷沿船長分布狀況的曲線。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、的彎矩沿船長分布狀況的曲線。（重量的分類：按變動狀況來分：不變重量，即空船重量，包括：船體結構、舾裝設備、機電設備等各項固定重量。變動重量，即裝載重量，包括貨物、燃油、淡水、糧食、旅客、壓載等各項可變重量。按分布狀況來分：總體性重量，即沿船體梁全長分布的重量，通常包括：主體結構、油漆、鎖具等各項重量。局部性重量，即沿船長某一區(qū)段分布的重量。）11. 局部重量的安排原則（P12）：重量的分布原則：靜力等效原則。保持重量的大小不變，這就是說要使近似分布曲線所圍成的面積等于該項實際重量。保持重量重心的縱向坐標不變，即要使近似分布曲線所圍的面積的形心縱坐標與該項重量的重心坐標相等。近似分布曲線的范圍（

4、安排到理論站的范圍）與該項重量的實際分布范圍相同或大體相同。12. 如何獲得實際船舶重量分布曲線：答：通常將船舶重量按20個理論站距分布（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，并以此來代替重量曲線。作梯形重量曲線時，應使每一項重量的重心在船長方向坐標不變，其重量分布范圍與實際占據(jù)的范圍應大致對應，而每一項理論站距內的重量則當做是均勻的。最終，重量曲線下所包含的面積應等于船體重量，該面積的形心縱向坐標應與船體重心的縱向坐標相同。13. 靜水力浮力曲線的繪制：浮力曲線的垂向坐標表示作用在船體梁上單位長度的浮力值，其與縱向坐標軸所圍的面積等于作用在船體上的浮力，該面積的形心

5、的縱向坐標即為浮心的縱向位置。浮力曲線通常依據(jù)邦戎曲線來求得。 14. 用于總縱強度計算的剪力曲線和彎矩曲線的特點：首尾端點處的剪力和彎矩為零，亦即剪力和彎矩曲線在端點處封閉零載荷點與剪力的極值相對應，零剪力點與彎矩的極值相對應剪力曲線大致是反對稱的，零點在靠近船中的某處，在離首尾約船長的1/4處具有最大正值或負值彎矩曲線在兩端的斜率為零，最大彎矩一般在船中0.4倍船長范圍內。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。（船舶由靜水進入波浪時，重量曲線p(x)并未轉變，但水面線發(fā)

6、生了變化，從而導致浮力的重新分布。波浪下浮力曲線相對靜水狀態(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：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。靜波浪彎矩與船型、波浪要素以及船舶與波浪的相對位置有關。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，在實際計算時各個波浪要素如何選?。翰ɡ艘匕úㄐ?、波長與波高。在實際計算時，取波長等于船長，并且規(guī)定按波峰在船舯和波谷在船舯兩種典型狀態(tài)進行計算。波長和波高h之間沒有固定的關系。波高可以按有關

7、規(guī)范或強度標準選取（一般隨船長而變化）。20. 船舶由靜水進入波浪，浮態(tài)的變化：若以靜水線作為坦谷波的波軸線，當船舯位于波谷時，由于坦谷波在波軸線以上的剖面積小于波軸線以下的剖面積，同時船體舯部又比船艏艉兩端豐滿，所以此時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；而當船舯位于波峰時，一般此時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稱，船舶還將發(fā)生縱傾。 21. 麥卡爾假設的含義：確定船舶在波浪上的平衡位置一般接受直接法，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調整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在計算時，1要求船舶在水線四周是直壁（

8、即邦戎曲線在水線四周是直線）2同時船舶沒有橫傾發(fā)生。22. 靜波浪剪力和彎矩的標準計算方法：坦谷波理論。在實際計算時，取計算波長等于船長，并且規(guī)定按波峰在船中和波谷在船中兩種典型狀態(tài)進行計算。傳統(tǒng)標準計算方法：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靜止狀態(tài)。以二維坦谷波作為標準波形，計算波長等于船長，計算波高按有關規(guī)范或強度標準選取。取波峰位于船中及波谷位于船中兩種狀態(tài)分別進行計算。23. 計算狀態(tài)：通常是指在總縱強度計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消滅的最不利以及其它正常營運時可能消滅的更為不利的

9、裝載狀態(tài)（針對以上方法）當波峰位于船舯時，此時船舯部浮力較大，艏艉處浮力較小，船舶處于中拱狀態(tài)；當波谷位于船舯時，此時船舯部浮力較小，艏艉處浮力較大，船舶處于中垂狀態(tài)，如圖所示。 24. 船體撓度對靜水彎矩的影響：前面介紹浮力曲線的繪制時，假定船體梁沒有任何變形。實際上，船體梁在載荷的作用下會產(chǎn)生總縱彎曲變形。因此，當船體梁處于中拱狀態(tài)時，其中部浮力減小，而艏艉兩端浮力增大（相對于不考慮船體變形而言），于是中拱彎曲程度減弱；反之，當船體梁處于中垂狀態(tài)時，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，船體撓度對靜水彎矩的影響是有利的。 其次章 船體總縱強度計算25. 船體總縱強

10、度校核時，計算剖面的選?。簽榱诉M行總縱強度校核，必需首先確定對哪些剖面進行計算。明顯，僅僅需要對可能消滅最大彎曲應力的剖面進行計算，這些剖面稱為危急剖面或計算剖面。計算剖面的選擇原則：1）由總縱彎曲力矩曲線可知，最大彎矩一般在船中0.4倍船長范圍內，所以計算剖面一般應選擇此范圍內的最弱剖面，即有最大的艙口或其它開口的剖面，如機艙、貨艙開口剖面。2）船體骨架轉變處的剖面，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消滅相當大的彎矩值的某些剖面。26. 縱向強力構件：縱向連續(xù)并能有效地傳遞總縱彎曲應力的構件。27. 間斷構件：長度較短不能完全有效的傳遞總縱彎曲應力的構件

11、.28. 上層建筑參與船體總縱彎曲的程度取決于哪些因素：長度超過15% 船長，且長度大于6倍自身高度的上層建筑以及同時受到不少于3個橫艙壁或類似結構支持的長甲板室，可以認為其中部能完全有效的參與抵制總縱彎曲，但是其端部參與抵制總縱彎曲的程度較小，需要扣除不參與抵制總縱彎曲的構件面積。 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. 總縱彎曲應力的第一次近似計算：畫出船體半剖面圖；對縱向強力構件進行編號；選取參考軸；進行表格計算；確定剖面中和軸；計算構件i的總縱彎曲應力。構件中的總縱彎曲應力是，按上式求得的應力稱為總縱彎曲應力的

12、第一次近似計算值。總縱彎曲應力的第一次近似計算，僅僅是一種強度方面的計算，其前提就是剖面上的構件沒有失穩(wěn)。 31. 折減系數(shù)：，板的臨界應力與該板所受到的總縱彎曲的壓應力之比來確定該板的折減系數(shù)。（）32. 剛性構件：受壓不失穩(wěn)的剛性骨架梁、舭列板等相毗連的每一側寬度等于該板格短邊長度0.25倍的那一部分板。33. 柔性構件：板格的其余部分在受壓后可能失穩(wěn)，稱為柔性構件。只能承受等于臨界應力的壓應力。34. 折減面積：構件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件部分的剖面積。35. 在計算船體總縱彎曲的過程中，逐步近似的緣由：從折減系數(shù)的計算公式可以看到，折減系數(shù)的大小與總縱

13、彎曲應力有關，而計算總縱彎曲應力時又假定構件的折減系數(shù)已知，因此總縱彎曲應力的計算必定是個逐步近似的過程。當然，假如總縱彎曲的壓應力均未超過板的臨界應力，則不必進行折減計算，因而第一次近似計算求得的總縱彎曲應力，就是進行強度校核的計算應力。36. 依據(jù)縱向構件在傳遞載荷的過程中產(chǎn)生的應力種類和數(shù)目，可將縱向構件分為哪幾類：只承受總縱彎曲的縱向構件稱為第一類構件，如不計甲板橫向載荷的上甲板；同時承受總縱彎曲和板架彎曲的縱向構件稱為其次類構件，如船底縱桁、內底板；同時承受總縱彎曲、板架彎曲以及縱骨彎曲的縱向構件；或者同時承受總縱彎曲、板架彎曲以及板的彎曲（橫骨架式）的縱向構件稱為第三類構件，如縱骨

14、架式中的縱骨和橫骨架式中的船底板；同時承受總縱彎曲、板架彎曲、縱骨彎曲以及板的彎曲的縱向構件稱為第四類構件，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. 開式剖面彎曲剪應力的計算：由于船體中心線處甲板沒有與其它構件相連接，故該處剪應力等于零，這種結構相當于開式剖面結構，因此按公式即可求得剖面上各點的剪應力。 38. 許用應力標準是如何確定的：許用應力就是在船體結構設計時估計的各種工況下，結構構件所容許承受的最大應力值。在理論上，材料的極限應力除以平安系數(shù)即得到許用應力值。在實際上，許用應力標準是依據(jù)艦船設計、建筑和營運的閱歷，以及積累的實船靜載測量和航行試驗結果，依

15、據(jù)平安和經(jīng)濟的原則而確定的。39. 極限彎矩：是指船體剖面內離開中和軸最遠點的剛性構件中的應力達到結構材料的屈服極限時（在受拉伸時）或構件的臨界應力時（在受壓縮時），船體剖面中所對應的總縱彎矩。：船體結構材料的屈服極限，或距中和軸最遠點的構件的臨界應力；：距中和軸最遠點的構件中的拉應力等于材料的屈服極限時的船體最小剖面模數(shù)，或距中和軸最遠點的構件中的壓應力等于該構件的臨界應力時的船體最小剖面模數(shù)。 40. 過載系數(shù)n：，極限彎矩；船舶靜置于標準波浪上的計算彎矩；n值的大小表明船體結構所具有的承受過載力量的大小。對于不同類型的船舶，n值是不同的，具體要求見相關標準。 41. 為什么船體總縱強度的

16、校核內容需要包括極限彎矩:由于船體結構除保證在正常航行狀態(tài)中具有足夠的強度外，對某種意外的狀態(tài)也應具有肯定的強度儲備，船舶可能遇到的意外狀況多種多樣，如擱淺，碰撞，水下爆炸等。 這些狀況下計算狀態(tài)的外力難于確定。 因而需要用船體剖面中的極限彎矩來估量船體所需過載力量。42. 船體總縱強度校核通常包括哪三項內容：（1）總合正應力（2）剪應力（3）極限彎矩第三章 船體結構局部強度計算43. 帶板的寬度有哪兩種不同的定義：帶板：為估算骨架的承載力量，也應當把肯定寬度的板計算在骨架剖面中，這部分板稱為帶板或附連翼板。針對骨材的具體計算要求，帶板的寬度有兩種不同的定義和數(shù)值：（1）考慮骨材穩(wěn)定性時的穩(wěn)定

17、性帶板寬度；（2）考慮骨材彎曲時的強度帶板寬度。 44. 在校核船底外板的局部強度和穩(wěn)定性時，板的邊界條件如何選?。捍装灞淮坠羌芊殖删匦伟甯?，在板的外表面上作用著均布水壓力。由于相鄰板格的結構以及所承受的載荷均對稱于支承周界 ，所以通?？梢哉J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算公式是45. 在校核船底縱骨的局部強度和穩(wěn)定性時，縱骨的力學模型如何選?。捍卓v骨由肋板支持，由于縱骨自身結構以及所承受的載荷均對稱于肋板，所以可以把縱骨看作兩端剛性固定在肋板上的單跨梁進行計算，如圖所示。第五章 型材剖面設計46. 型材抱負剖

18、面：由兩個面積各為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)：實際剖面模數(shù)和抱負剖面模數(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：；剖面對中和軸的慣性矩：剖面模數(shù)： 。在推導公式時，假定板厚比剖面高度小得多，翼板自身的慣性矩可以忽視不計。取通過小翼板形心的軸線作為參考軸，則剖面面積A以及其對參考軸的靜矩B可以表示為，剖面中和軸到參考軸的距離是，剖面對中和軸的慣性矩是， 51. 影響型材總穩(wěn)定性的主要因素：當橫向載荷超過某一限度時，型材將會在它的最小剛性平面內彎曲而丟失整體穩(wěn)定性。這種丟失穩(wěn)定性的狀況