船舶与海洋工程结构物强度习题集

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船舶与海洋工程结构物强度习题集

船舶与海洋工程结构物强度习题集

船舶强度部分

1.依据“建造规范”与依据“强度规范”设计船体结构的方法有什么不同?它们各有何优缺

点?

2.为什么要将船体强度划分为“总强度”和“局部强度”?

其中“局部强度”与“局部弯曲”

的含义有何不同?

3.如何获得实际船舶的重量分布曲线?

4.说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。

5.“静置法”对计算波浪的波型、波长、波高以及与船舶的相对位置作了怎样的规定?

6.按照“静置法”所确定的载荷来校核船体总纵强度,是否反映船体的真实强度,为什么?

7.依据q-N-M关系解释:在中拱和中垂波浪状态下,通常船体波浪弯矩总是舯剖面附近最大。

这一结论是否适用于静水弯矩?

8.在初步设计阶段,如何应用“弯矩系数法”来决定船体的最大波浪弯矩和剪力?

9.试设计依据“静置法”计算船舶波浪剪力、弯矩的计算机程序框图。

10.区别下列名词的不同含义:静水弯矩;波浪弯矩;波浪附加弯矩;砰击振动弯矩。

11.船体总纵强度的校核通常包括哪三项主要内容?

12.举例说明船体结构中什么是纵向构件,什么是横向构件?它们对船体总纵强度的贡献有何

不同?

13.划分船体四类纵向构件的依据是什么?结合船体的舯剖面图指出第1至第4类纵向构件的

实际应用。

14.船体结构相当于一根“空心梁”,其总纵强度的计算方法与普通实心梁不同。其中必须考

虑的两个特殊问题是什么?

15.何谓“等值梁”?在计算船体总纵弯曲正应力σ1

的过程中,之所以要逐步近似的主要原

因是什么? 16.船体总纵强度校核时,应如何选择计算剖面的数目及位置? 17.船体总纵强度计算中,对船体纵构件(纵桁、纵骨及船体板)稳定性的一般要求是什么?

18.计算船体不同部位纵骨的临界应力σcr 时,究竟采用“简单板架”还是“单跨压杆”的力

学模型主要取决于什么因素? 19.甲板横梁的“临界刚度”与“必需刚度”的含义有何不同?为了保证甲板纵骨的稳定性,

横梁的设计一定要使之达到“临界刚度”吗?

20.说明船体纵骨的欧拉应力计算公式:σπE E i l A =22

中各字母的含义;当按此公式计算出

的σE 值超过材料的比例极限时,应如何对所得结果进行非弹性修正?

21.为什么船体板的临界应力可以简单地取为欧拉应力σE ,而不做非弹性修正?在计算板的

σE 时,为什么要区分纵式骨架和横式骨架?

22.船体板的失稳不同于“孤立板”,其主要特点表现在哪些方面?

23.怎样计算纵式构架中不同部位船体板的减缩系数?? 24.在船体底部板架弯曲的静力计算中,如何确定纵桁的“承载宽度”和“带板宽度”?

25.说明船体局部弯曲正应力σ2、σ3和σ4的含义,并比较它们的力学计算模型。

26.在计算船体底部外板的局部弯曲正应力时,为什么要首先进行板的刚性判别?是否船体板

都属于刚性板(绝对刚性板)?

27.在计算船底外板的局部弯曲正应力与稳定性时,对板的边界约束条件取法有何不同?

28.四周刚固定的矩形板在均布载荷作用下,其最大弯曲正应力发生于何处?为什么对纵式骨

架的船底外板进行总合正应力计算时,只取板格的中心点与短边中点?

29.试说明在船体的一个舱段范围之内,正应力σ

1、σ

2

、σ

3

和σ

4

沿纵向和垂向分别如何变

化?

30.采用“薄壁梁”理论计算弯曲剪应力的基本原理是什么,包括哪些主要步骤?

31.在船体横剖面内,最大的总纵弯曲正应力与剪应力分别发生在何处?

32.为什么船体总纵强度校核内容需要包括极限弯矩?船体舯剖面的极限弯矩主要与哪些因素

有关?

33.举例说明“负面积法”在船体总纵强度计算(σ

1

的高次近似或极限弯矩计算)中的应用。

34.对于不同性质(不变、缓变和迅变)的载荷,怎样选取相应的σ

危险

?目前造船界的做法

如何?

35.在船体结构的局部强度计算中,对于外部构件和内部构件,分别需要考虑哪些主要载荷?

36.在船体结构的局部强度计算中,对于露天甲板、内底板,分别需要考虑哪些主要载荷?

37.在纵骨架式的船体底部板架局部强度计算中,怎样选取主向梁和交叉构件?如何才能相对

准确地确定该板架的边界条件。

38.描述弹性固定端的“柔性系数α”和“力偶固定系数κ”的各自含义是什么?一般情况下,

二者之间是否存在着固定的转换关系?

39.举例说明:在船体结构的局部强度计算中,如何应用“相对刚度分析”来合理地简化计算

构件的边界条件?

40.船体局部强度计算中,选择不同许用应力的主要依据是什么?

41.何谓“纵式构架”与“横式构架”?在船体结构设计中采

用“纵式构架”的主要目的是什

么?

42.若船体总纵强度满足要求,能否保证其局部强度也自然满足?为什么局部强度计算的应力

不与总纵强度计算中的应力(σ

1、σ

2

、σ

3

和σ

4

)相迭加?

43.对于军船和海船而言,为什么其底部和上甲板骨架的设计通常采用纵式构架?

44.横舱壁在船舶设计中起什么作用?

45.在船体横舱壁上加设的支条通常取作垂向布置,其主要目的是什么?

46.在上层建筑与主船体连接处相互作用的垂向力和水平剪力,它们对上层建筑的单独作用效

果有何不同?

47.上层建筑参与船体总纵弯曲的程度主要取决于哪些因素?48.简述关于上层建筑参与总纵弯曲计算的“组合杆”理论的基本原理。通常在什么情况下需

要采用这一理论?

49.何谓“剪切滞后”现象,为什么上层建筑参与总纵弯曲的计算应考虑“剪切滞后”的影响?

50.何谓“强力上建”与“轻型上建”,对于这两类上层建筑的结构设计,应分别注意什么问

题?

51.应力集中现象的主要特点是什么?结合船体结构举例说明实际中可采用哪些结构措施来降

低应力集中。

52.如果需要在船体甲板上开一个尺寸一定的矩形孔,那么可以考虑采取哪些措施来降低应力

集中?

53.说明上层建筑端部在其与主船体相连接处产生应力集中现象的原因。

海洋平台强度部分

54.海洋环境载荷主要包括哪些载荷?它们各有何特点?

55.在海洋平台的强度计算中,选用不同波浪理论的主要依据是什么?

56.根据什么原则将海洋工程结构物划分为大尺度构件和小尺度构件,它们所受的波浪载荷成

分有何不同? 57.说明下列计及结构物运动的Morison 公式中各字母的含义:

C A u uV D

r r N n m R r =++12ρρρρρ&& 又若结构物为固定立柱,则该公式如何简化?

58.Morison 公式中的拖曳系数C D 的物理意义是什么,其数值主要与哪些因素有关?

59.如何应用“F-K 法”计算作用于大尺度构件上的波浪力? 60.试依据功能关系导出流冰对直立桩柱撞击力的计算公式。 61.解释链端刚度系数k xx 的含义。若已知锚链链态的任意两个独立参数(此外,锚链的w 为

已知量),能否确定出k xx 的数值?

62.结合计算框图说明,如何应用牛顿迭代法来确定系泊平台在已知外力作用下的平衡位置。 63.在自升式平台的强度校核计算中,如何对环境载荷(风、浪、流)进行搜索?其主要目的是

什么?

64.自升式平台的结构主要由哪几部分组成,该类平台结构的薄弱环节是什么?

65.对于具有桁架式桩腿的自升式平台,在总体强度分析和桩腿局部强度分析中,桩腿的模型

化有何不同?

66.分析自升式钻井平台在正常作业和拖航等不同工况下,所受环境载荷的差异。

67.对半潜式平台进行总体强度校核时,通常需考虑哪些主要工况?为什么要选择多种计算工

况来进行强度校核?

68.半潜式平台的结构可分为哪几部分,其中哪一部分是平台结构的薄弱环节。

69.圆柱壳构件的整体稳定性与局部稳定性问题有何不同?

70.海洋平台总体强度分析中通常采用“设计波法”或“设计谱法”,二者的主要区别是什么?

71.简要说明“设计谱法”中,如何对结构物的响应进行短期和长期统计预报。

72.在导管架平台应力分析中,通常引入”等效桩”的概念。描述等效桩的主要参数有哪些?所

谓”等效”是指等效桩与实际桩基在什么方面二者彼此相同。

73.在导管架平台的运输和吊装过程中,高应力构件分别是什么?

74.怎样理解节点在海洋平台强度中的重要地位?

75.什么是简单管节点?由撑杆和弦杆连接形成的T型管节点,其应力分布有何特点?

76.“冲剪破坏”经历的3个不同阶段是什么?撑杆和弦杆最终是如何被破坏的?

77.通常用于管节点静强度计算的两种主要方法是什么?78.说明“S-N曲线”的含义。为什么选用该曲线的试验资料进行疲劳分析计算时要特别慎重?

船舶与海洋工程结构物强度练习题

船舶强度部分

1.设某船船长为L,船体部分的重量为W,其重心位于船舯后

xg处。若该船体重量分布可由图1所示梯形曲线表示,其中艏、舯和艉处三剖面的重量集度分别为cW/L,bW/L和aW/L。试证明:a+4b+c=6

x g/L

a-c=108

7

2. 试按静力等效原则,分别将图2所示的局部重量在相应的理论分段内均布。

(1) 均布重量,其重量集度为q

,分布长度为b,重心位置以距

离a表示。

(2) 梯形分布重量,三剖面处的分布集度分别为a、b和c。

3.长方形浮码头,长20m,宽5m,深3m,空载时吃水为1m

(淡水)。当其中部8m范围内承受均布载荷时,吃水增加至2m。假定浮码头船体重量沿其长度方向均布。试绘出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线,并求出最大剪力和最大弯矩值。

4.长方形货驳长L=10m,均匀装载正浮于静水中。若假定货

驳自重沿船长均匀分布,且在货驳中央处加一集中载荷P=100kN,如图4所示。试绘出其载荷、剪力和弯矩曲线。5.长方形驳船,长L=50m,宽B=10m,高H=6m,如图5

所示正浮于静水中。已知自重沿船长均布,其集度为w=200kN/m,在甲板中部向首、尾各l=10m的范围内堆放了q=500kN/m的均布荷重。

(1) 试绘出静水中的载荷、剪力和弯矩曲线,并求船舯处的弯矩值。

(2) 若船体静置于一波高h=3m,波长λ=50m的正弦波中,试计算当波峰位于船舯时的

波浪附加弯矩和合成弯矩。水的比重取为γ=10kN/m3。

6.某箱型船长100m,宽18m,在淡水中正浮时吃水为5m。

假定船体重量沿船长均匀分

布。兹将一质量为150t的物体置于艉端处。

(1) 求船体平衡时的平均吃水和纵倾角。

(2) 计算船体的最大剪力和最大弯矩值。

7.如图7所示,长度为L的长方形货驳,其自身重量沿船长均

匀分布。当船舯前方的L/2范围内堆放单位长度重量为q的货物时,为保持船体在水中的正浮状态,问在船艉处所加的集中载P=?并绘出相应的剪力和弯矩图,标明最大剪力和弯矩的数值。

8.长度为L=40m的长方形货驳,其自身重量沿船长均匀分

布。设船体中部的L/2范围内

堆放单位长度重量为qO的货物,如图8所示。若假想将上述货物全部集中于船舯处,

则船舯静水弯矩(绝对值)会相应增大250kN-m。

(1) 确定上述货载集度qO=?

(2) 绘出该船原来在静水中的载荷、剪力和弯矩图,并标明最大剪力和弯矩的数值。

9.长度为L=40m的长方形驳船,其自重沿船长均布。在尾部

L/4范围内均匀堆放了重量

为Q=50KN的散货。欲使该船仍保持水中正浮状态,并且尾部L/4 范围内的船体剪

力和弯矩皆为零,如图9所示。

(1)应该在舯前方何处加一个多大重量的压载(视压载为集中

重量),即求图中集中力P=?

距离a=?

(2) 绘出该情况下的载荷、剪力和弯矩图,并求最大弯矩的数值和相应的剖面位置。

10. 船舯横剖面如图10所示,其内底高h与型深H之比h/H =2/7,最小剖面模数为W。

又已知b点和c点的总纵弯曲正应力(第一近似)之比为1:3。若剖面弯矩为M,求图中

a、b、c各点的总纵弯曲正应力。

11.某船舯横剖面如图11所示,型深H=5.6m。已知在总纵弯曲正应力

的第一近似计

1

算中,剖面计算弯矩(波峰位于船舯)为M=50000KN-m,

甲板和外底板的正应力分别为

σ

1a =80N/mm2,σ

1b

=-60N/mm2。求剖面的中和轴位置,

全剖面的惯性矩I和最

小剖面模数Wmin。

12. 某船舯剖面设计如图12所示,其几何特性如下:全剖面面积A=5000cm2,中和轴距基

线高度e=6m,剖面惯性矩I=30000cm2-m2,甲板剖面模数W

=6000cm2-m。因加工

装配时发生差错,误将上下甲板的纵桁互相调换(即上甲板装配了4根截面积各为

f2=15cm2的小纵桁,而下甲板装配了4根截面积各为f1=25cm2的大纵桁)。若已知

型深H=11m,两层甲板的间距d=2.5m,试计算实际的甲板剖面模数W'd。

13. 某船舯半剖面如图13所示。其中上甲板①为异种材料,与基本材料的弹性模量之比

E':E=1:3,其面积a'=120cm2 (自身惯性矩可忽略不计)。型深H=6m。在图示坐标

系o-yz下,除板①之外的半剖面要素如下:面积A=1960cm2,对y轴的静矩

B=-1120cm2-m,二次矩C=15140cm2-m2。又已知该剖面的中拱弯矩M=54000kN-m,

试计算板①的实际总弯曲正应力'σ

1

=?

14. 参考图14,设两构件的形心分别为C1和C2,其距离为d,已知各构件的面积分别为

F1和F2,对各自形心轴(平行oy)的惯性矩分别为J1和J2。证明该组合剖面对其

形心轴的惯性矩J为:J=J1 +J2 +d2 /(F1-1+F2-1)

15. 计算图15所示的船舷纵骨的欧拉应力和临界应力。已知:板厚t=0.6cm,纵骨为#10

球缘扁钢,纵骨间距b=33cm,纵骨跨长a=150cm。钢的弹性模量E=20000kN/cm2,

其屈服极限σ

s

=35kN/cm2。

16. 计算图16所示的船舷纵桁的腹板和面板的欧拉应力。已知腹板宽b1=25cm,厚

t1=0.5cm;面板宽b2=6cm,厚t2=0.8cm。横骨架间距a=150cm。

17. 对图17所示的甲板板架,计算:

(1) 使纵骨的临界应力σ

cr =σ

s

时的横梁的必需惯性矩I。

(2) 使横梁可作为纵骨刚性支座时的横梁的临界惯性矩Icr 。

已知:船体舱段长度L=7.5m,甲板板架宽B1=3m,横梁间距a=1.5m,纵骨间距

b=0.3m。设横梁两端的固定系数κ

1=0及κ

2

=0.35。又给

出包含附连翼板的纵骨横

截面积为A=35.15cm2,惯性矩为i=524cm4。钢的弹性模量E=20000kN/cm2,其屈

服极限σ

s

=35kN/cm2。

18. 图18所示的纵式构架甲板,纵骨间距b=600mm,板厚t=6mm。已知在总纵强度第

一近似计算中,甲板板①的σ

1

=-100N/mm2,试计算:

(1) 板①的折减系数?。

(2) 板①应减缩掉的面积?A。

19.某船甲板为纵式构架,其舯剖面如图19所示。甲板板①和②的尺寸分别为6?2100 和

8?900 (即:板厚?板宽,单位mm)。型深H=7m,内底高h=2m,纵骨间距b=60cm。

在总纵弯曲正应力σ

1

的第一近似计算中,已知中垂状态时的内底板和外底板的正应力

分别为σ

1b =25N/m m2,σ

1c

=75N/mm2。求:

(1) 甲板板的总纵弯曲正应力σ1

(2) 甲板板①和②的减缩系数?

1和?

2

(3) 甲板板的被减缩掉面积,即非工作面积?A(按半剖面计算) 20. 对某船舯舱段进行总强度校核,其剖面如图20所示,其中H=6.3m,h=0.9m。已知

σ

1b =-40N/mm2,σ

1c

=-60N/mm2。假定σ

2

可按两端刚固

定的单跨梁进行简化计算,

计算出舱壁 处的σ2b =-10N/mm 2,σ2c =10N/mm 2。又给定许用应力

[]σ1=120N/mm 2,[]σσ12

+=144N/mm 2

。试校核舱壁及跨中剖面处a、b、c三点

的总和正应力。

21. 如图21所示对某船舯舱段进行总纵强度校核。设型深H=6.3m ,舱段长L=7.5m ,横

骨架间距a=1.5m ,船底板架宽B=9.6m ,龙骨间距Bo

=1.6m 。纵骨间距b=0.32m ,

纵骨为#12球缘扁钢。内、外底板厚均为t=0.8cm 。中央龙骨腹板尺寸为 90cm ×0.8cm ,

其上面有2根均布的纵骨。舱内固定重物的重量为P=700kN ,水的比重γ=10kN/m 3。

(1) 中拱状态。假定构件无一失稳。已求得内、外底板中面的总弯曲正应力σ1分别为-4kN/cm 2和-6kN/cm 2,舱段内波面最大高度h=5.34m 。试计算上甲板、内底板中面和外底板中面的总合正应力。

(2) 中垂状态。假定亦无构件失稳。舱段内波面最大高度h=0.82m ,且已知中垂与中拱状态的舯剖面波浪弯矩之比为-1.1: 1,问上述构件的总合正应力如何变化?

22. 根据图22所示的船体结构和已知的部分正应力数据,按四类纵向构件的应力成分特性,完成下述中拱状态的构件应力合

注:表中应力单位为

2) 假定底部板架弯曲正应力σ

2

可按两端刚固定的单跨梁计算

23. 某船舯剖面如图23所示。设型深为H,全剖面面积为F。则中和轴距基线高度为

0.4H,剖面对中和轴的惯性矩为0.11408FH2 。若在中拱

极限弯矩校核中,仅内底

板失稳。设内底板距基线高度为0.2H,其面积为0.05F。

已知内底板的欧拉应力

σ

1=0.2σ

s

,其中σ

s

为钢材的屈服极限。试计算:

(1) 内底板的减缩系数?。

(2) 剖面的中拱极限弯矩Mj与σ

s

FH之比是多少?

24. 某船舯横剖面如图24所示,型深H=5.6m,全剖面面积F=4000cm2,甲板横梁间距

a=150cm,纵骨间距b=40cm。已知在总纵弯曲正应力σ

1的第一近似计算中,剖面

计算弯矩(波峰位于船舯)为M=50000KN-m,甲板和外底

板的正应力分别为

σ

1a =80N/mm2,σ

1b

=-60N/mm2。

(1) 求剖面的中和轴位置,全剖面的惯性矩I和最小剖面模数Wmin。

(2)中垂极限弯矩校核中,仅①号甲板板失稳(该板尺寸为

6mm×2000mm)。设船体钢材的

屈服极限σs=240N/mm2。问:剖面中和轴将如何移动?极限剖面模数WS是多少?

这里只要求作一次近似计算即可。

25. 某船体舯剖面等值梁草图如图25所示。型深H=5.2m,甲板横梁间距a=150cm,纵

骨间距b=40cm,①号上甲板尺寸为6×2000 (即:板厚?板宽,单位mm),图中焊缝

距甲板纵桁200mm。已知第一近似中和轴位置距基线高e=2.3m,等值梁全剖面面积

F1=4000cm 2,对中和轴惯性矩I1=19200cm 2m 2。设在中垂极限弯矩校核中,仅①号

甲板板失稳。船体钢材的屈服极限σs =240N/mm 2。 试计算:

(1) ①号甲板板的减缩系数?1

(2) ①号甲板板的被减缩掉面积(即非工作面积)?A 1 (3) 舯剖面的中垂极限剖面模数WS (4) 舯剖面的中垂极限弯矩MJ

26. 图26所示一个对称的三跨铰支连续梁,仅中跨承受均布载。已知每个边跨的长度为 l 0,

截面惯性矩为 I 0;中跨的长度为 l ,截面惯性矩为 I 。 (1) 若将两个边跨简化为中跨梁的弹性固定端,证明:力偶固定系数

κα=

+1

12EI l

,其中柔性系数α=l EI 00

3(E 为弹性模量) (2) 根据上述结果说明,在什么情况下两个边跨可以视作中跨

梁的刚性固定端。

【附】

10号球缘扁钢截面特性数据:h cm =10,y cm o =6.29,f cm =8.632,

i c m x =

85.234 12号球缘扁钢截面特性数据:h c m =12,y c m o =

7.55,f c m =112

.15,i c m

x =1584

海洋平台强度部分

27. 定常海流中的固定立拄如图27所示。已知水域深度为h,水的密度为ρ,拄长L>h,

直径D,无因次的曳力系数为CD ,惯性系数为CM ,海流速度在水面处的值为uo ,

且沿深度线性递减至零。

(1) 按Morison 公式确定海流对立拄作用的合力大小及力线位置。

(2) 立拄横断面内的最大剪力和弯矩是多少?

28. 应用“F-K 法”计算作用于图28所示水下长方形潜体的水

平绕射力FH的大小和方向。

已知潜体长L,宽B,高h;水域深度d,入射波为Airy 波,其波高为H,频率ω,

波数k,入射方向与潜体棱长L方向的夹角为θ;水平绕射系数为CH 。

29. 图29所示水域深度为h,位于水底的一个长方形潜体长为2a,宽为a,高为b。入

射波为Airy波,波高为H,波长为λ,频率为ω。当入射波沿x轴正向或y轴正向传

播时,作用于潜体的水平波浪力的幅值分别记作F

(1)和F H a()2,

H a

并假定在本问题中水平

为一定值。

绕射系数C

H

(1) 求比值F

(1):F H a()2=?

H a

(2) 当波长λ为何值时,F

(1)=F H a()2?

H a

(3) 当波浪相对潜体怎样位置时,相应时刻作用于潜体上的水平波浪力恰好为零?

30. 某锚链的断裂强度Tb =3000kN,水中单位长度的锚链重量w=1kN/m,工作水深

h=200m,若取链的安全系数K=3,求此锚链所能提供的最大回复力TH=?相应的

悬垂段长度l=?

31. 某锚链平台可以简化为如图31所示的2根左右对称的锚链系泊。已知w=1kN/m,

h=100m,初始状态下2根锚链的悬垂段长度皆为l=300m,

(1) 计算单根锚链的链端刚度kxx =?

(2) 当平台在悬垂平面内水平向右移动δ=1m时,锚链对平台

的数值大

提供的回复力?T

H

约是多少?

32. 矩形平台长L=80m,宽B=60m,由4根锚链系泊如图5所示,方向角α=60o。工作

水深h=200m。设锚链在水中的单位长度重量w=1kN/m,各锚链在图32所示状态下

的预张力(上链端张力)皆为T=1000kN。

(1) 计算各锚链的链态参数:a,l,s,TH,TV以及链端刚度系数kxx 。

(2) 若平台运动的参考点取在其中心o处,试确定锚泊系统的刚度矩阵[KC]。

练习题附图

(1)

(2)

b b b

a c a c

第1题图第2题图

第3题图第4题图

L

第5题图第7题图

P

L

P= q0L/2

第8题图第9题图

c

第10题图第11题图

第12题图第13题图

y

第14题图第15题图第16题图

k2

1

k1

第17题图第18题图

a

H

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第19题图第20题图

H

第21题图

e

a b c d a c b d

第22题图

第23题图

a

船舶与海洋工程结构物构造题库答案

一、问答题(20分,每题5分) 1、海洋工程主要技术指哪两类?各举3例。 答:第一类:资源开发技术。主要包括:深海矿物勘探、开采、储运技术;海底石油、天然气钻探、开采、储运技术;海水资源与能源利用技术,包括淡化、提炼、潮汐、波力、温差等;海洋生物养殖、捕捞技术; 海底地形地貌的研究等。 第二类:装备设施技术。主要包括:海洋探测装备技术,包括海洋各种科学数据的采集、结果分析,各种海况下的救助、潜水技术;海洋建设技术,包括港口、海洋平台、海岸及海底建筑;海洋运载器工程技术,包括水面(各种船舶)、半潜(半潜平台)、潜水(潜器)、水下(水下工作站、采油装置、军用设施等)设备技术等。 标准:答出斜体字的每项1分,共2分;其余举一例1分,最多3分。 2、目前常用的海洋平台有哪几种(分类及名称)? 答:移动式平台:坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、 力腿式平台、牵索塔式平台; 固定式平台:混凝土重力式平台、钢质导管架式平台 标准:答出斜体字每项1分;细节项缺一项扣0.5分,最多扣3分。 3、什么是移动式平台?什么是固定式平台?各包括什么具体平台?

答:移动式平台是一种装备有钻井设备,并能从一个井位移到另一个井位的平台,它可用于海上石油的钻探和生产。移动式平台包括坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、力腿式平台、牵索塔式平台;固定式平台一般是平台固定一处不能整体移动。固定式平台包括混凝土重力式平台、钢质导管架式平台。 标准:答出斜体字每项1分;细节项缺一项扣0.5分,最多扣3分。 4、什么是船体的总纵弯曲?什么是船体的总纵强度? 答:作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等而引起的船体绕水平横轴的弯曲称为总纵弯曲,总纵弯曲由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两部分叠加而成。船体抵抗总纵弯曲变形和破坏的能力称为船体的总纵强度。 标准:答出斜体字每项1分;细节项缺一项扣0.5分。 5、什么是船体的中拱弯曲与中垂弯曲? 答:在波浪状况下,船体产生的弯矩会较静水中为大。一般认为波浪长度等于船长时,船体的弯曲最为严重。当波峰在船中时,会使船体中部向上弯曲,称为中拱弯曲(hogging)。当波谷在船中时,会使船体中部向下弯曲,称为中垂弯曲(sagging)。中拱弯曲时,船体的甲板受拉伸,底部受压缩。中垂弯曲时,船体的甲板受压缩,底部受拉伸, 标准:答出斜体字每项2分;细节项最多加1分。

船舶强度与结构设计_授课教案_第四章应力集中模块

第四章应力集中模块 一、应力集中及应力集中系数 在船体结构中,构件的间断往往是不可避免的。间断构件在其剖面形状与尺寸突变处的应力,在局部范围内会产生急剧增大的现象,这种现象称为应力集中。 由于船体在波浪上的总纵弯曲具有交弯的特性,应力集中又具有三向应力特性,严重的应力集中更易于引起局部裂纹和促进裂纹的逐渐扩展。第二次世界大战中和大战后,由于结构开口引起应力集中从而产生裂缝导致船体折断的事故占整个船体结构海损事故总数中的极大部分。因此,在第二次世界大战后,关于船体结构的应力集中问题,曾引起了造船界的普遍重视,开展了大量的研究工作。现在,对这个问题已经有了比较清楚地了解。 由于应力集中是导致结构损坏的一个重要原因,结构设计工作者在设计中必须始终注意这个问题。再进一步对船体结构中比较突出的几个应力集中问题及该区域的结构设计作一些介绍。 通常,用应力集中系数来表示应力集中的程度。应力集中区的最大应力m ax σ或m ax τ分别与所选基准应务0σ或0τ之比值,即 0max 0max ττσσ==k k 或 (1)

称为应力集中系数。基准应力不同,应力集中系数也不同。所以,给定应力集中系数时,应指明基准应力的取法。 间断构件的应力变化规律以及应力集中系数的大小很大程度上决定于这些构件的形状。目前,已经能够确定各种形状的间断构件的应力集中系数。 二、开口的应力集中及降低角隅处应力集中的措施 在大型船舶上,强力甲板上的货舱口、机舱口等大开口,都严重地破坏了船体结构的连续性。当船舶总纵弯曲时,在甲板开口角隅外的应力梯度急剧升高,引起严重的应力集中,造成船体结构的薄弱环节。关于舱口角隅处应力集中的确定,导致去除方角而采用圆弧形角隅,并在角隅处采用加复板或厚板进行加强,同时要采用IV 级或V 级的材料。 1.开口的应力集中 关于孔边的应力集中,可用具有小椭圆开孔的无限宽板受位抻的情况来说明(见下图)。应用弹性理论可求得A 、B 两点的应力分别为: ?????-=+=σσσσB A p a )21( (2) 式中σ为无限远处的拉伸应力; a b /2=ρ为椭圆孔在A 点的曲率半径;

《船舶强度与结构设计》课程教学大纲.

《船舶强度与结构设计》课程教学大纲 (适用于船舶制造技术专业) 一、课程任务 本课程是船舶制造专业的一门主干课,本课程包括“船体强度”和“结构设计”两部分 内容,主要讲述船舶总纵强度的计算与校核,船体型材剖面的设计,船体结构的规范设计等 内容。 本课程的任务:学生通过本课程的学习,了解船体结构计算的方法,掌握强度计算和校 核的基本方法和用规范设计船体结构。 本课程的基本要求: 1. 基本掌握船体结构中常见的分析与计算方法; 2. 掌握船体总纵强度的计算和校核方法; 3. 能根据规范对货船中横剖面结构进行设计 二课题和课时分配表 (一)理论教学 三、课程内容 课题一绪论 1. 本课程程的任务、内容、要求; 2.强度计算的常用方法; 3.结构设计的基本原理和 常用方法; 重点:强度校核常用的许用应力法;结构设计的规范设计 课题二船体总纵弯曲剪力和弯矩计算

1. 船体梁受力与变形; 2. 重量曲线; 3. 静水浮力曲线的计算方法过程; 4. 静水载荷曲线;剪力曲线;弯矩曲线的计算方法和过程,。 4. 静置于波浪上的剪力和弯矩计算:坦谷波要素,船舶平衡位置的确定,附加剪力和弯矩计算 重点:重量曲线;静水浮力曲线的计算;静水剪力和弯矩的计算 课题三船体总纵强度校核 1. 船体总纵弯曲应力的第一近似计算等值梁的概念,构件计入等值梁的条件,等值梁剖 面要素计算弯曲就力计算。 2. 总纵弯曲应力的逐次近似计算:折减计算的概念和方法,等值梁折减计算,折减后的弯曲正应力。 3. 总合应力与强度校核:强力构件应力合成计算的方法,许用应力的确定方法,强度校核方法。 5. 极限弯矩计算:过载能力的概念,极限弯矩的定义和计算方法。 重点:船体总纵弯曲应力的第一近似计算;总纵弯曲应力的逐次近似计算;总合应力与强度校核。 课题四船体型材剖面设计 1. 型材种类和特点; 2. 型材剖面要素计算; 3. 型材剖面要素的力学特性; 4. 型材剖面的优化设计:优化设计的数学表示方法,求解法,设计步骤和方法。重点:型材剖面要素 计算;型材剖面要素的力学特性; 课题五船体结构规范设计 1. 船体结构规范通则:我国规范对主尺度和结构名称的规定,我国规范适用范围。 2. 规范对总纵强度的要求:规定中横剖面模数的要求值,计算公式和要求。 3. 外板和甲板设计:规范规定的设计标准,计算和选取方法。 4. 双层底设计:双层底的结构特点,受力情况,设计标准和计算方法。 5. 舷侧骨架的结构和受力特点,设计标准和计算方法。 6. 甲板骨架的结构和受力特点,设计标准和计算方法。重点:规范对总纵强度的要求;外板和甲板 设计;双层底设计;底部骨架设计;舷侧骨架设计;甲板骨架设计 四、教学建议及说明 1. 本课程的系统性,理论性强需有较宽广、坚实的数学基础,除与其它专业相同的数学基础要求外, 还特别要求要级数,线性代数方面有较好的基础。 2. 有必要介绍有关船舶结构力学和材料力学的有关内容,因此,在教学过程中,应注意温故知新,注 意知识的系统和连贯,并应注意,理论与实践的联系。课程设计为规范设计典型货船中横剖面 结构,时间为2 周。 3.

华科船舶结构强度第二次大作业

船体强度与结构设计 ------第二次大作业 班级: 姓名: 学号:

题目:图示为某船舶横剖面结构示意图。请计算当船舶船舯为波谷,且弯矩值为×107N ·m ,考虑折减系数计算总纵弯矩应力。 解答: 一、计算依据 1、计算载荷 计算弯矩 7 9.010m M N =?? 2、船体材料 计算剖面的所有构件均采用低碳钢,屈服极限=235a Y MP σ 3、许用应力 (1)总纵弯曲许用应力 []0.5Y σσ= (2)总纵弯曲与板架局部玩去合成应力的许用应力: 在板架跨中 12[+]0.65Y σσσ= 在横仓壁处 12[+]Y σσσ=

二、总纵弯曲正应力计算 1、总纵弯曲正应力第一次近似计算 肋骨剖面计算简图如题图所示。将图中个强力构件编号并将其尺寸填入表中。船体剖面要素及第一次近似总纵弯曲应力的计算在下表中完成。

在计算中,参考轴取在基线处。利用上表中的数据可得第一次近似中和轴距参考轴的距离为: =2748.361702.81=1.614m ?÷ 所以,第一次近似中和轴距基线的距离为 船体剖面对水平中和轴的惯性矩为: 222=2(9951.42138.512748.361702.81)11308.1cm m I ?+-÷=? 剖面上各构件的应力为: ' i i = /100M Z I σ 式中'i i Z Z =-? 2、临界压力计算 由于该计算中船舶船舯处于波谷中,即船舶处于中垂状态,所以下面只列出中和轴以上部分受压板的临界应力。 纵骨架式板格(四边自由支持)按下式计算: 2 10076( )cr t b σ= 3、船体总纵弯曲应力第二次近似计算 (1)剖面折减系数计算 已知本船体结构为纵骨架势,因此对于只参加抵抗总纵弯曲的构件 cr i σ?βσ= 式中 cr σ——板格的临界应力

船舶与海洋结构物结构强度

机密★启用前 大连理工大学网络教育学院 2020年春《船舶与海洋结构物结构强度》 期末考试复习题 ☆注意事项:本复习题满分共:200分。 一、单项选择题(本大题共11小题,每小题2分,共22分) 1、船体结构设计最后一个阶段是()。 A.初步设计 B.详细设计 C.生产设计 D.分段设计 答案:C 2、船体总纵强度计算中,选取的计算波长与船长的关系是()。 A.计算波长小于船长 B.计算波长大于船长 C.计算波长等于船长 D.没有关系 答案:C 3、许用应力与结构发生危险状态时材料所对应的极限应力值相比,存在如下哪种关系?() A.许用应力等于极限应力值 B.许用应力大于极限应力值 C.许用应力小于极限应力值 D.许用应力与极限应力值没关系 答案:C 4、扭矩曲线和扭矩分布曲线的关系为()。 A.扭矩曲线为扭矩分布曲线的一次积分 B.扭矩分布曲线为扭矩曲线的一次积分 C.扭矩曲线为扭矩分布曲线的二次积分 D.扭矩分布曲线为扭矩曲线的二次积分 答案:A 5、自升式平台着底状态的总体强度计算一般是以哪种工况作为设计工况() A.拖航工况 B.放桩和提桩工况

C.满载风暴工况 D、桩腿预压工况 答案:C 6、对于半潜式平台,下列哪种工况每一构件上的载荷只有均布载荷和集中载荷()A.平台满载、静水、半潜吃水 B.平台满载、静水、半潜吃水,但平台有一定升沉运动 C.平台满载、静水、半潜吃水,但平台有一定升沉运动,且平台处于井架大钩有集中载荷时的钻井作业状态 D.平台满载、设计风暴、半潜吃水、横浪,且设计波长等于2倍平台宽度,波峰位于平台中心线上 答案:A 7、平台结构在空气中的重量属于下列哪种载荷() A.固定载荷 B.活载荷 C.环境载荷 D.施工载荷 答案:A 8、极限弯矩对应的极限状态是以什么量为衡准的() A.结构受力达到许用应力 B.结构受力达到屈服极限 C.结构受力达到许用应力的0.9倍 D.结构受力达到屈服极限的0.9倍 答案:B 9、已知扭矩为60Nm,在此扭矩作用下扭转角度为0.1弧度。则船体的扭转刚性为()A.300弧度/(牛米) B.400弧度/(牛米) C.500弧度/(牛米) D.600弧度/(牛米) 答案:D 10、导管架在海上利用驳船运输的过程中受到哪些力的作用()

船舶与海洋工程结构物构造题库答案

船舶与海洋工程结构物构造题 库答案 标准化文件发布号:(9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-

一、问答题(20分,每题5分) 1、海洋工程主要技术指哪两类各举3例。 答:第一类:资源开发技术。主要包括:深海矿物勘探、开采、储运技术;海底石油、天然气钻探、开采、储运技术;海水资源与能源利用技术,包括淡化、提炼、潮汐、波力、温差等;海洋生物养殖、捕捞技术; 海底地形地貌的研究等。 第二类:装备设施技术。主要包括:海洋探测装备技术,包括海洋各种科学数据的采集、结果分析,各种海况下的救助、潜水技术;海洋建设技术,包括港口、海洋平台、海岸及海底建筑;海洋运载器工程技术,包括水面(各种船舶)、半潜(半潜平台)、潜水(潜器)、水下(水下工作站、采油装置、军用设施等)设备技术等。 标准:答出斜体字的每项1分,共2分;其余举一例1分,最多3分。 2、目前常用的海洋平台有哪几种(分类及名称) 答:移动式平台:坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平 台、张力腿式平台、牵索塔式平台; 固定式平台:混凝土重力式平台、钢质导管架式平台 标准:答出斜体字每项1分;细节项缺一项扣分,最多扣3分。3、什么是移动式平台什么是固定式平台各包括什么具体平台

答:移动式平台是一种装备有钻井设备,并能从一个井位移到另一个井位的平台,它可用于海上石油的钻探和生产。移动式平台包括坐底式平台、自升式平台、钻井船、半潜式平台、张力腿式平台、牵索塔式平台;固定式平台一般是平台固定一处不能整体移动。固定式平台包括混凝土重力式平台、钢质导管架式平台。 标准:答出斜体字每项1分;细节项缺一项扣分,最多扣3分。 4、什么是船体的总纵弯曲什么是船体的总纵强度 答:作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等而引起的船体绕水平横轴的弯曲称为总纵弯曲,总纵弯曲由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两部分叠加而成。船体抵抗总纵弯曲变形和破坏的能力称为船体的总纵强度。 标准:答出斜体字每项1分;细节项缺一项扣分。 5、什么是船体的中拱弯曲与中垂弯曲 答:在波浪状况下,船体内产生的弯矩会较静水中为大。一般认为波浪长度等于船长时,船体的弯曲最为严重。当波峰在船中时,会使船体中部向上弯曲,称为中拱弯曲(hogging)。 当波谷在船中时,会使船体中部向下弯曲,称为中垂弯曲 (sagging)。中拱弯曲时,船体的甲板受拉伸,底部受压缩。 中垂弯曲时,船体的甲板受压缩,底部受拉伸, 标准:答出斜体字每项2分;细节项最多加1分。

最新大工17秋《船舶与海洋结构物结构强度》在线作业2

大工17秋《船舶与海洋结构物结构强 度》在线作业2

1: 单选题(5分) 钻井平台结构一般都采用()的空间钢架形式,各种梁元的最大受力状态并不对应于同一波浪状态。 A: 管状 B: 板状 2: 单选题(5分) 中垂状态下,()中的应力首先达到屈服极限。 A: 船首 B: 船尾 C: 船底 D: 甲板 3: 单选题(5分) 剖面模数的物理意义是体结构抵抗()能力的一种几何特性 A: 扭转变形 B: 弯曲变形 C: 剪切变形 D: 拉伸变形 4: 单选题(5分) 半潜式平台刚架计算的主要问题是() A: 确定各梁元的应力 B: 确定各梁元的挠度 C: 确定各梁元的位移 D: 确定各梁元的应变 5: 单选题(5分) 剪切挠度一般在弯曲挠度的()左右,所以通常不计算。 6: 多选题(5分) 下列关于极限弯矩的说法,正确的有()。 A: 极限弯矩表征船体能承受的最小载荷。 B: 极限弯矩表征船体能承受的最大载荷。 C: 用极限弯矩来估计船体所具有的过载能力。 D: 极限弯矩值越大越好。 ,C 7: 多选题(5分)

扭转强度计算假定有() A: 船体前后对称与中剖面的 B: 在静水水线和波浪水线间的范围内的船侧是直臂型的 C: 波形是余弦性的 D: 船体在波浪上斜置时没有横纵倾角了 ,B,C,D 8: 多选题(5分) 桩腿除了受到风、浪、流等的环境载荷、自身的重量和浮力外还受到()。 A: 船体对桩腿的作用力矩 B: 船体对桩腿的水平剪力 C: 船体对桩腿的轴向力 D: 桩腿底部的垂直反力与水平反力 ,B,C,D 9: 多选题(5分) 海底基础对自升式平台的桩腿的转动约束可用一个转动弹簧来表示,此转动弹簧的刚度系数的确定取决于()? A: 海域的海况 B: 海底土壤的特性 C: 插桩深度 D: 桩腿箱的形状 ,C,D 10: 多选题(5分) 挠度过大的时候,可能造成的影响有哪些?() A: 影响主机、轴系的运转。 B: 影响到舾装件的安装。 C: 影响到仪表的使用。 D: 影响到上层建筑端部由于应力集中而破坏。 ,B,C,D 11: 判断题(5分) 单位长度扭角即扭率。 A: 错误 B: 正确 12: 判断题(5分) 在实际上,许用应力标准是根据舰船设计、建造和营运的经验,以及积累的实船静载测量和航行试验结果,根据安全和经济的原则而确定的。 A: 错误 B: 正确

船体强度与结构设计 复习精选.

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? 第二章: 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。

船舶结构强度复习思考题

复习思考题 1.船体强度计算的主要内容是什么?船舶结构 的主要特点是什么?船舶结构主要的骨架型式有哪些?它们的主要优缺点?一般的应用原则是什么? 2.船舶结构主要的纵向强力构件、横向构件有 哪些?它们的主要作用是什么? 3.作用在船舶结构上的主要载荷类型有哪些? 每种类型载荷的典型例子是什么? 4.船舶结构的主要失效形式有哪些?每种失效 形式的主要影响因素有哪些? 5.船舶结构设计的一般过程或步骤是什么? 6.船体梁中剪力和弯矩产生的原因是什么?剪 力和弯矩沿船长分布的特点?典型载荷曲线、剪力曲线、弯矩曲线的绘制。 7.传统静波浪剪力和弯矩标准计算的要点是什 么?中拱、中垂的含义? 8.熟练掌握典型重力、浮力分布情况下,船体 梁中剪力、弯矩的计算方法。 9.总纵强度校核计算时通常选取哪些计算剖面 进行总纵强度校核?

10.船体总纵弯曲应力沿剖面高度分布的规律是 什么?剖面中最大总纵弯曲拉伸、压缩正应力发生的位置?剖面中最大剪应力发生的位置? 11.剖面折减、折减系数的概念?为什么要进行 总纵弯曲应力的多次迭代计算? 12.船体构件多重作用的定性分析,船底构件应 力合成计算剖面的选取分析。 13.船体极限弯矩的基本含义是什么? 14.熟练掌握简化船体剖面中总纵弯曲正应力、 剪应力的计算。 15.船舶开口剖面剪力中心的位置?船体在哪些 情况下受到扭矩作用?典型扭矩曲线的绘制。 16.翘曲的含义?为提高大开口船舶抗扭刚度采 取什么结构措施比较有效? 17.典型构件如甲板纵骨、船底纵骨强度、稳定 性计算模型是什么?船底板、甲板板强度、稳定性计算模型是什么?典型板架强度计算模型是什么? 18.船体骨架附连带板的概念,剪切滞后和带板 宽度?

船舶与海洋结构物水动力分析作业

1、关于附加质量 1786年P.L.G.杜布阿特在他的《水力学原理》一书中详细叙述了他在水中进行震荡圆球的阻力实验时,首先发现圆球的非定常阻力与它所挟带的流体质量有关。即圆球具有附加质量后应较它的真实质量为大。1828年F.W.贝赛尔进行摆的长度实验时,也观察到类似的现象,他还将物体所增加的惯性(即附加质量)用于物体同体积的流体质量的n倍来表示,并用球摆分别在空气与水中进行试验,所获得的n值为0.9与0.6。

式中,0X 为结构在某个方向上的振动幅值,f 为结构振动频率,ν/2fD 为类雷诺数。当不考虑流体的压缩性及粘性时,可利用势流理论来分析结构的附加质量,此时附加质量仅与结构的形状有关,即 ()g F M A 0pf ,ρ= (3) 实验研究与理论分析均表明,当流体和结构的马赫数、振动幅值相对于结构尺寸都很小,并且类雷诺数很大时,式(3)具有很好的精确性。即对式(1)要求有 1c U 00<<,12U '0νD (4) 对式(2)要求有 120 0<νπfD (5) 式中,0c 为声速。 这里需要指出的是附加质量的影响会随着结构振动频率的提高而降低。此外,结构的附加质量和流体的边界条件密切相关,本文所讨论的流体的边界都在无穷远处。 然而,研究直水道中物体水动力系数规律问题时,流体边界不可以看做无穷远。上述方法也就不适用。 2、 关于切片法 切片理论以其建模简单、计算效率高、精度满足工程需求等优点受到船舶设计师的青睐。 切片法的基本思想是将椭球体沿长度方向划分为一系列片体,把

船舶强度与结构设计的复习题

复习题 第一章(重点复习局部载荷分配、静水剪力弯矩的计算绘制) 1、局部载荷是如何分配的? (2理论站法、3理论站法以及首尾理论站外的局部重力分布计算) P P P =+21 a P L P P ?=?+)(2 121 由此可得: ?? ? ?? ?? ?-=?+=)5.0()5.0(21L a P P L a P P 分布在两个理论站距内的重力 2、浮力曲线是如何绘制的? 浮力曲线通常按邦戎曲线求得,下图表示某计算状态下水线为W-L 时,通常 根据邦戎曲线来绘制浮力曲线。为此,首先应进行静水平衡浮态计算,以确定船舶在静水中的艏、艉吃水。

帮戎曲线确定浮力曲线 3、M、N曲线有何特点? (1) M曲线:由于船体两端是完全自由的,因此艏、艉端点处的弯矩应为零,亦即弯矩曲线在端点处是封闭的。此外,由于两端的剪力为零,即弯矩曲线在两端的斜率为零,所以弯矩曲线在两端与纵坐标轴相切。 (2) N曲线:由于船体两端是完全自由的,因此艏、艉端点处的剪力应为零,亦即剪力曲线在端点处是封闭的。在大多数情况下,载荷在船舯前和舯后大致上是差不多的,所以剪力曲线大致是反对称的,零点在靠近船舯的某处,而在离艏、艉端约船长的1/4处具有最大正值或负值。 5、计算波的参数是如何确定的? 计算波为坦谷波,计算波长等于船长,波峰在船舯和波谷在船舯。 采用的军标GJB64.1A中波高h按下列公式确定: 当λ≥120m时, 当60m≤λ≤120m时,当λ≤60m时, 20 λ = h(m) 2 30 + = λ h(m) 1 20 + = λ h(m) 6、船由静水到波浪中,其状态是如何调整的? 船舶由静水进入波浪,其浮态会发生变化。若以静水线作为坦谷波的轴线,当船舯位于波谷时,由于坦谷波在波轴线以上的剖面积比在轴线以下的剖面积小,同时船体中部又较两端丰满,所以船在此位臵时的浮力要比在静水中小, 因而不能处于平衡,船舶将下沉ξ值;而当船舯在波峰时,一般船舶要上浮一些。 另外,由于船体艏、艉线型不对称,船舶还将发生纵倾变化。 7、麦卡尔假设的含义。 麦卡尔方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位臵。因此,在计算 时,要求船舶在水线附近为直壁式,同时船舶无横倾发生。根据实践经验,麦 卡尔法适用于大型运输船舶。 第二章 (重点复习计算剖面的惯性矩、最小剖面模数是如何的计算、折减系数、极限弯矩的计算)1、危险剖面的确定。 危险剖面: 可能出现最大弯曲应力的剖面,由总纵弯曲力矩曲线可知,最大弯矩一般在 船中0.4倍船长范围的,所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大

船舶结构强度作业

作 业 1. 长方形浮码头,长25m, 宽5m, 深3m, 空载时吃水1m (淡水)。当中部10m 范围内承受均布载 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,并求出最大剪力和最大弯矩值。 2. 某型深为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 1.4m 处, 不小于0.5, 该船底板的最小厚度至少应为多少(肋距为600mm, 船底板的临界应力 2 )100( 6.19s t cr =σ, N/mm 2, s 为肋距, t 为板厚)。 3. 某方形驳船L=90m, 空船质量W=450t, 沿 全船均布,载矿砂500t 分布于船中部70m 。设矿砂沿船长均布,但沿船宽方向呈图1所示分布且前后反对称,试画出扭矩曲线。 4. 试计算图2所示横骨架式内河驳船在甲板和船底处的总纵 弯曲应力及中和轴处的剪应力(不计初挠度和横荷重的影响,不考虑板的折减)。已知: 型深 D =3.2m , 船宽B =6.0m , 吃水 d=2.0m , 肋距 S =500mm; 甲板厚度 t 1=3.5mm ;船底、舷侧板厚度t 0=4.0mm; 甲 板纵桁 ,中内龙骨 ,中垂弯矩 M =1250 kNm , 剪力V = 1125kN 。 图1 200×5 60×6 250×5 80×6 图2

5. A ship with length 90 m, floats in still fresh water at a draft of 5.8 m when loaded. The weight curve of the loaded ship may be regarded as linear, from zero at the two ends to a maximum at the mid-length. The simplified cross-section of the hull with a superstructure is shown in Figure 3. The cross-sectional dimensions are also shown in Figure 2. The hull girder is made of steel and the superstructure of aluminium. The modulus of elasticity of the steel steel E is 2.1×105 MPa and that of the aluminium alu E is 0.7×105 MPa. (a) Draw the shear force and bending moment curves respectively. (b) Compute the normal stresses at top deck house and at the bottom shell of the mid-section respectively. 6. Analyze strength computational model of a typical deck grillage, ones of stability and strength analyses of a longitudinal at deck, and one of a longitudinal at bottom for its strength analysis. Briefly explain the reasons. Figure 3

船体强度与结构设计复习材料

船体强度与结构设计复习材料 绪论 1. 船体强度:是研究船体结构安全性的科学。 2. 结构设计的基本任务:选择合适的结构材料和结构型式,决定全部构建的尺寸和连接方式,在保证具有充足的强度和安全性等要求下,使结构具有最佳的技术经济性能。 3. 全船设计过程:分为初步设计、详细设计、生产设计三个阶段。 4. 结构设计应考虑的方面:①安全性;②营运适合性;③船舶的整体配合性;④耐久性;⑤ 工艺性;⑥经济性。 5. 极限状态:是指在一个或几个载荷的作用下,一个结构或一个构件已失去了它应起的各种 作用中任何一种作用的状态。 第一章引起船体梁总纵弯曲的外力计算 1. 船体梁:在船体总纵强度计算中,通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁。 2. 总纵弯曲:船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。 3. 总纵强度:船体梁抵抗总纵弯曲的能力。 4. 引起船体梁总纵弯曲的主要外力:重力与浮力。 5. 船体梁所受到的剪力和弯矩的计算步骤: ①计算重量分布曲线平p(x); ②计算静水浮力曲线bs(x); ③计算静水载荷曲线qs(x)=p(x)-bs(x); ④计算静水剪力及弯矩:对③积分、二重积分; ⑤计算静波浪剪力及弯矩: ⑥计算总纵剪力及弯矩:④+⑤。 6. 重量的分类: ①按变动情况来分:不变重量(空船重量) 、变动重量(装载重量); ②按分布情况来分:总体性重量(沿船体梁全场分布)、局部性重量(沿船长某一区段分布) 7. 静力等效原则: ①保持重量的大小不变;②保持重心的纵向坐标不变; ③近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。 8. 浮力曲线:船舶在某一装载情况下,描述浮力沿船长分布状况的曲线。 9. 载荷曲线:在某一计算状态下,描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。 10. 载荷、剪力和弯矩之间的关系: ①零载荷点与剪力的极值相对应、零剪力点与弯矩的极值相对应; ②载荷在船中前后大致相等,故剪力曲线大致是反对成的,零点靠近船中,在首尾端约船长 的1/4处具有最大正、负值; ③两端的剪力为零,弯矩曲线在两端的斜率为零(与坐标轴相切) 。 11. 计算状态:指在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态,一般包括满载、压载、空载等和按装载方案可能出现的最为不利以及其它正常营运时可能出现的更为不利的装载状态。 12. 挠度及货物分布对静水弯矩的影响: ①挠度:船体挠度对静水弯矩的影响是有利的;

船舶与海洋工程结构物构造

船舶与海洋工程结构物构造 海洋工程主要分为两大部分 1 资源开发技术 (5种) ◆深海矿物勘探、开采、储运技术; ◆海底石油、天然气钻探、开采、储运技术; ◆海水资源与能源利用(淡化、提炼、潮汐、波力、温差等)技术; ◆海洋生物养殖、捕捞技术; ◆海底地形地貌的研究等。 2 装备设施技术 (3种) ◆海洋探测装备(海洋各种科学数据的采集、结果分析,各种海况下的救助、潜水)技术; ◆海洋建设(港口、海洋平台、海岸及海底建筑)技术; ◆海洋运载器工程设备(水面各种船舶、半潜平台、潜水潜器、水下工作站、水下采油装置、水下军用设施等)技术等 海洋平台的种类 1)移动式平台(坐底式平台(6种)自升式平台 钻井船 半潜式平台 张力腿式平台 牵索塔式平台) 2)固定式平台(混凝土重力式平台 (2种)钢质导管架式平台) 1.1.1 移动式平台 移动式平台是一种装备有钻井设备,并能从一个井位移到另一个井位的平台,它可用于海上石油的钻探和生产。 1. 坐底式平台 坐底式平台又叫钻驳或插桩钻驳,适用于河流和海湾等30m以下的浅水域。不但作业水深有限,而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。所以这种平台发展缓慢。 胜利1号” 坐底式钻井平台。 2 自升式平台 又称甲板升降式或桩腿式平台,见图1-5、图1-6。优点主要是所需钢材少、造价低,在各种海况下都能平稳地进行钻井作业;缺点是桩腿长度有限,使它的工作水深受到限制,最大的工作水深约在120m左右。超 过此水深,桩腿重量增 加很快,同时拖航时桩 腿升得很高,对平台稳 性和桩腿强度都不利 3 钻井船

钻井船是浮船式钻井平台,它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。平台是靠锚泊或动力定位系统定位。 按其推进能力,分为自航式、非自航式;按船型分,有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井;按定位分,有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。浮船式钻井装置船身浮于海面,易受波浪影响,但是它可以用现有的船只进行改装,因而能以最快的速度投入使用。图1—7为一钻井船。 4 半潜式平台 随着海洋石油开发的发展,作业海域已延伸到更深的海域,在深海中使用受水深限制的自升式和坐底式平台,难以完成钻井作业,而钻井船由于在开阔的海域摇摆大,故作业率很低。所以摇摆性能好,在相当深的海域能进行钻井作业的半潜式平台就应运而生。半潜式平台可采用锚泊定位和动力定位,锚泊定位的半潜式平台一般适用于200m一500m水深的海域内作业。 半潜式和坐底式钻井装置统称为支柱稳定式钻井装置。坐沉在海底的称为坐底式(或可沉式),浮在水中的为半潜式。 半潜式平台有三角形、矩形、五角形和“V”字形之分。平台在波浪中的运动响应较小,因而它具有出色的深海钻井的工作性能,一般在作业海况下其升沉不大于±(1m~1.5m),水平位移不大于水深的5%~6%,平台的纵横倾角不大于±(2°~3°)。这种性能对漂浮于水面的钻井平台具有十分重要的意义. 5 牵索塔式平台 牵索塔式平台得名于它支撑平台的结构如一桁架式的塔,该塔用对称布置的缆索将塔保持正浮状态。在平台上可进行通常的钻井与生产作业。原油一般是通过管线运输,在深水中可用近海装油设施进行输送。牵索塔式平台比导管架平台、重力式平台更适合于深水海域作业,它的应用范围在200m—650m] 6. 张力腿式平台 张力腿式平台是利用 绷紧状态下的锚索产生的 拉力与平台的剩余浮力相 平衡的钻井平台或生产平 台,如图1—14所示。 张力腿式平台也是 采用锚泊定位的。张力 腿式平台自1954年提出 设想以来,迄今已有近60年 的历史。作用于张力腿式平台上的各种力并不是稳定不变的。在重力方面会因载荷与压载水的改变而 变化;浮力方面会因波浪峰谷的变化而增减;扰动力方面因风浪的扰动会在垂向与水平方向产生周期变化。所以张力腿的设计,必须周密考虑不同的载荷与海况。 固定式平台 固定式平台一般是平台固定一处不能整体移动。 1. 混凝土重力式平台 这种平台的重量可达数十万吨,正是依靠自身的巨大重量,平台直接置于海底。现在

船舶结构强度第二次课程大作业——朱老师+程老师

船舶结构强度第二次课程大作业 院系班级:*********** 姓名:*********** 学号:*********** 指导老师:*********** 日期:*********

图示为某船舶横剖面结构示意图。请计算当船舶船舯为波谷,且弯矩值为9.0×107N·m,考虑折减系数计算总纵弯曲应力。

解:计算过程如下面所示: 1.计算载荷 计算弯矩M=9.0*107 N·m 2.船体材料 计算剖面的所有构件均采用低碳钢,屈服极限σY= 235Mpa。 3.许用应力 (1)总纵弯曲应力[σ]= 0.5σY (2)总纵弯曲与板架局部弯曲合成应力的许用应力: 在板架跨中[σ 1+ σ 2 ]=0.65σ Y 在横舱壁处 [σ1+σ2]=σY 4、总纵弯曲正应力第一次计算 (1) 根据图示肋骨剖面计算简图,对其中构件进行编号。然后将与图中编号对应的各强力构件尺寸填入下表中。船体剖面要素及第一近似总纵弯曲应力的计算在下表中完成。 构 件编号构件 名称 构件 尺寸 构建 剖面 积Ai 距参考 轴距离 Z i (m) 静力矩 A i ·Z i 惯性矩 A i ·Z i 2 构件 自身 惯性 矩 距中 和轴 距离 (m) 总纵弯 曲应力 (N/mm2) 1 甲板 纵桁 1//2 18.4 4.26 78.384 333.91 584 0.073 2 2.646 347.392 89807 2 上甲 板 5x28 00 140 4.4 616 2710.4 不计 2.786 358.809 56609 3 上甲 板纵 骨 (80 x22x 5) x11 64.2 4 4.4 282.65 6 1243.6 864 0.028 853 2.786 358.809 56609 4 上甲 板纵 桁 8x28 0/12 x120 36.8 4.26 156.76 8 667.83 168 0.146 3 2.645 98449 215.773 76062

船舶强度与设计名词解释

船舶强度与设计名词解释 引起船体梁总纵弯曲的外力计算 总纵弯曲:船体梁在外力的作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲 总纵强度:船体梁抵抗总纵弯曲的能力 波浪剪力:完全是由波浪产生的附加浮力引起的附加剪力 重量曲线:船舶在某一计算状态下,描述船体重量沿船长分布的曲线 不变重量:即空船重量,包括船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量 变动重量:即装载重量,包括货物、燃油、淡水、旅客压载等各项可变重量 总体性重量:即沿船体梁全长分布的重量,包括主体结构、油漆、索具等 局部性重量:沿船长某一区段分布的重量,包括货物、燃油、机电设备等 浮力曲线:船舶在某一装载时,描述浮力沿船长分布状况的曲线 载荷曲线:引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线 静水剪力曲线:船体梁在静水中所受到的剪力沿船长分布状况的曲线 计算状态:在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型装载状态 波浪要素:包括波形、波长与波高 坦谷波:波峰陡峭、波谷平坦,波浪轴线上下的剖面积不相等的波 史密斯修正:考虑波浪动力压力影响对浮力曲线所做的修正 总纵弯矩:船舶在同一计算状态下,静水弯矩和静波浪弯矩的代数和 重量的分布原则:遵循静力等效原则。保持重量的大小不变;保持重量的重心的纵向坐标不变;近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同 重量曲线绘制的方法与原理? 梯形法:船舶往往中部丰满,两端尖瘦,可以将平行中体部分用均匀的重量分布,两端部分用两个梯形分布,根据重量分布原则确定梯形要素 围长法:假设船体结构单位长度的重量与该横剖面围长(包括甲板)成比例。该方法适用于船舶主体结构重量的分布 库尔求莫夫法:用特定的阶梯型分布曲线来表示船体重量的分布 装载曲线、剪力曲线、弯矩曲线的特征: 首尾端点处的剪力和弯矩为零,亦即剪力和弯矩曲线在端点处封闭 零载荷点与剪力的极值相对应,零剪力点与弯矩的极值相对应

船体结构强度第一次大作业

船舶结构强度第一次大作业 学生姓名:李聪洲 班级:船海1103 学号:U201112258 2014年4月8日

一、主要数据及原始资料 1、主要数据 垂线间长 p L =200m 海水密度 ρ=1.0253 /m t 重力加速度 g=9.802/s m 2、原始资料 (1)全船重量重心汇总表。 站号 重心坐标 (m ) 重量(t ) 0-1 -95 791.9 1-2 -85 810.6 2-3 -75 855.8 3-4 -65 900.0 4-5 -55 399.6 5-6 -45 488.1 6-7 -35 525.6 7-8 -25 410.1 8-9 -15 558.9 9-10 -5 750.1 10-11 5 710.5 11-12 15 670.8 12-13 25 540.9 13-14 35 650.0 14-15 45 558.6 15-16 55 610.2 16-17 65 496.5 17-18 75 580.0 18-19 85 520.4 19-20 95 419.3 总重量 12248.0 (2)邦戎曲线图。 i x

(3)静水中的有关参数 总重量 W=120030.4 kN 水线面面积 A=48002 m 纵稳性半径 R=220m 漂心纵向坐标 x f =-4.3m 平均吃水 d=3.9m (4)参数计算 由公式i i i g P x P x ∑∑= 以及全船重量重心汇总表中的数据可以计算出全船重心: g x =-6.786m 由邦戎曲线数据表中的数据绘制邦戎曲线,并与吃水为3.9m 的直线相交如下所示: 得到下表数据: 站号 浸水面积si A (2 m ) 纵向坐标i x (m ) 0 3.22 -100 1 5.58 -90 2 18.21 -80 3 31.31 -70 4 50.91 -60 5 74.46 -50 6 93.82 -40 7 105 -30 8 109.73 -20 9 110.19 -10 10 110.16 0 11 107.82 10 12 101.22 20 13 90.23 30 14 74.36 40 15 55.95 50

船体强度与结构设计复习教案资料

船体强度与结构设计 复习

绪论 1.总纵强度:在船体总纵强度计算中,通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁,简 称船体梁。船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲,称为总纵弯曲。船体梁抵抗总纵弯曲的能力,称为总纵强度。 2.船体总纵强度计算的传统方法:将船舶静置在波浪上,求船体梁横剖面上的剪力和弯 曲力矩以及相应的应力,并将它与许用应力相比较以判断船体强度。 3.评价结构设计的质量标准:安全性,营运合适性,船舶的整体配合性,耐久性,工艺 性,经济性。 4.按照静置法所确定的载荷来校核船体的总纵强度,是否反映船体的真实强度,为什 么?答:按照静置法所确定的载荷来校核船体总强度,不反映船体的真实强度,因为海浪是随机的,载荷是动态的,而且当L较大时载荷被夸大,但具有相互比较的意义。 第一章引起船体梁总纵弯曲的外力计算 5.总纵弯曲:船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲。(中拱:船体梁中 部向上拱起,首、尾两端向下垂。中垂:船中部下垂,首、尾两端向上翘起。) 6.重量曲线:船舶在某一计算状态下,描述全船重量沿船长分布状况的曲线。绘制重量 曲线的方法:静力等效原则。 7.浮力曲线:船舶在某一装载情况下,描述浮力沿船长分布状况的曲线 8.载荷曲线:在某一计算状态下,描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲 线。 9.静水剪力:船体梁在静水中所受到的剪力沿船长分布状况的曲线。 10.弯矩曲线:船体梁在静水中所受到的弯矩沿船长分布状况的曲线。 (重量的分类:按变动情况来分:①不变重量,即空船重量,包括:船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量。②变动重量,即装载重量,包括货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项可变重量。按分布情况来分:①总体性重量,即沿船体梁全长分布的重量,通常包括:主体结构、油漆、锁具等各项重量。②局部性重量,即沿船长某一区段分布的重量。) 11.局部重量的分配原则(P12):重量的分布原则:静力等效原则。①保持重量的大小 不变,这就是说要使近似分布曲线所围成的面积等于该项实际重量。②保持重量重心的纵向坐标不变,即要使近似分布曲线所围的面积的形心纵坐标与该项重量的重心坐标相等。③近似分布曲线的范围(分配到理论站的范围)与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。 12.如何获得实际船舶重量分布曲线:答:通常将船舶重量按20个理论站距分布(民船 尾-首,军船首-尾编排),用每段理论站距间的重量作出阶梯形曲线,并以此来代替重量曲线。作梯形重量曲线时,应使每一项重量的重心在船长方向坐标不变,其重量分布范围与实际占据的范围应大致对应,而每一项理论站距内的重量则当做是均匀的。最终,重量曲线下所包含的面积应等于船体重量,该面积的形心纵向坐标应与船体重心的纵向坐标相同。 13.静水力浮力曲线的绘制:浮力曲线的垂向坐标表示作用在船体梁上单位长度的浮力 值,其与纵向坐标轴所围的面积等于作用在船体上的浮力,该面积的形心的纵向坐标即为浮心的纵向位置。浮力曲线通常根据邦戎曲线来求得。 14.用于总纵强度计算的剪力曲线和弯矩曲线的特点:①首尾端点处的剪力和弯矩为零, 亦即剪力和弯矩曲线在端点处封闭②零载荷点与剪力的极值相对应,零剪力点与弯矩的极值相对应③剪力曲线大致是反对称的,零点在靠近船中的某处,在离首尾约船长的1/4处具有最大正值或负值④弯矩曲线在两端的斜率为零,最大弯矩一般在船中 0.4倍船长范围内。 15.波浪剪力:完全由波浪产生的附加浮力引起的附加剪力。

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