船舶強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)習(xí)題

.復(fù)習(xí)題第一章（重點復(fù)習(xí)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(yīng)進(jìn)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(yīng)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(biāo)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(yīng)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(fù)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(biāo)GJB64.1A中波高按下列公式確定：當(dāng)120m時， 當(dāng)60m120m時， 當(dāng)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(jìn)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(dāng)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(dāng)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(shè)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(fù)習(xí)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(yīng)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(yīng)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(jī)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(dāng)大的彎矩值的某些剖面。2、縱向強(qiáng)力構(gòu)件？非縱向強(qiáng)力構(gòu)件？縱向連續(xù)并能有效的傳遞總縱彎曲應(yīng)力的構(gòu)件。船中0.40.5倍船長區(qū)域內(nèi)連續(xù)的縱向構(gòu)件，上甲板板、外板、內(nèi)底板、縱桁、中內(nèi)龍骨等都是縱向強(qiáng)力構(gòu)件。3、在進(jìn)行總縱強(qiáng)度計算時，不同材料是如何等效的？（1）若設(shè)被換算的構(gòu)件的剖面面積為其應(yīng)力為，彈性模量為；與其等效的基本材料的剖面面積為，應(yīng)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(rèn)為船體梁僅由一種基本材料構(gòu)成，而把與基本材料彈性模量不同的構(gòu)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(gòu)件的形心位置。因此，對薄壁構(gòu)件，相當(dāng)于僅對板厚作上述變換，如果是垂直板，其自身慣性矩應(yīng)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(yuǎn)的構(gòu)件，構(gòu)成了船體梁的上下翼板。構(gòu)成船體梁上翼板的最上層連續(xù)甲板通常稱為強(qiáng)力甲板。中和軸至強(qiáng)力甲板和船底的垂直距離分別為和，則強(qiáng)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(qiáng)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(jié)構(gòu)對稱于縱中剖面，一般只需對半個剖面進(jìn)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(qiáng)力構(gòu)件進(jìn)行編號，并注意把所有至中和軸距離相同的構(gòu)件列為一組進(jìn)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(jìn)行計算，并分別求出各組構(gòu)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(gòu)件取為正的），靜力矩，慣性矩。對于高度較大的垂向構(gòu)件，如舷側(cè)板等，還要計算其自身慣性矩（為該構(gòu)件的垂直高度，這種表達(dá)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(gòu)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(gòu)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(gòu)件中的總縱彎曲壓應(yīng)力的絕對值。折減系數(shù)應(yīng)在o1的范圍內(nèi)，若大于1，則應(yīng)取1。對于同時參加抵抗總縱彎曲及板架彎曲的構(gòu)件(如船底板、內(nèi)底板)，則：式中-相應(yīng)構(gòu)件的板架彎曲應(yīng)力，并應(yīng)考慮其正負(fù)符號(拉伸為正，壓縮為負(fù))。11、極限彎矩的概念。在船體強(qiáng)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(yuǎn)點的應(yīng)力達(dá)到結(jié)構(gòu)材料的屈服極限時，船體剖面中所對應(yīng)的總縱彎矩。第三章（重點復(fù)習(xí)分配系數(shù)的相關(guān)計算）1.簡述影響計算模型的主要因素？（1）結(jié)構(gòu)的重要性：對重要結(jié)構(gòu)應(yīng)采用比較精確的計算模型；（2）設(shè)計階段：在初步設(shè)計階段可用較粗糙的模型，在詳細(xì)設(shè)計階段則需要較精確的計算模型；（3）計算問題的性質(zhì)：對于結(jié)構(gòu)靜力分析，一般可用較復(fù)雜的計算模型，對于結(jié)構(gòu)動力和穩(wěn)定性分析，由于問題比較復(fù)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(cè)肋骨、船底肋板）的計算模型是如何構(gòu)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(yuǎn)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(gòu)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(gòu)件與計算構(gòu)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(biāo)規(guī)定，骨架彎曲強(qiáng)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(yīng)力，可將中桁材當(dāng)作單跨梁處理。6.局部強(qiáng)度校核的一般步驟： 首先要將船體空間立體結(jié)構(gòu)簡化為板、梁、板架和框架來進(jìn)行計算， 確定局部結(jié)構(gòu)受到最大載荷(設(shè)計載荷) 建立數(shù)學(xué)模型，計算局部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形。確定局部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核衡準(zhǔn)。第五章 (重點復(fù)習(xí)應(yīng)力集中系數(shù)的計算)1.船級社主要職責(zé)？ 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(guān)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(rèn)的健全的建造標(biāo)準(zhǔn)，就等 于告訴運貨人他并沒有冒險脫離實際的風(fēng)險；2）船的入級有助于保險公司判斷隱含著的危險性質(zhì)。3.結(jié)構(gòu)布置的一般原則？ 結(jié)構(gòu)合理布置，將直接影響船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、重量及工藝性等。一般原則：1）結(jié)構(gòu)的整體性原則2）受力的均勻性和有效傳遞原則3）結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和減少應(yīng)力集中原則4）局部加強(qiáng)原則4. 船體構(gòu)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(zhuǎn)變?yōu)榇嘈?。大量研究確定：鋼材可根據(jù)斷裂的起始、擴(kuò)展和止裂的性質(zhì)來表征。 我國海船規(guī)范將一般船體結(jié)構(gòu)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(gòu)件按其所承受的應(yīng)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(dāng)應(yīng)力存在于非常局部的范圍時,控制交變應(yīng)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(yīng)力，應(yīng)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(yīng)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(yīng)力集中？（1）關(guān)于孔邊的應(yīng)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(yīng)用彈性理論可求得A、B兩點的應(yīng)力分別為：開口的應(yīng)力集中式中：為無限遠(yuǎn)處的拉伸應(yīng)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(fù)號代表壓應(yīng)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(yīng)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(yīng)力集中系數(shù)如何計算？并敘述降低應(yīng)力集中的方法。應(yīng)力集中系數(shù)k可按下式近似確定：式中為強(qiáng)骨材在圓弧半徑r終止處的彎曲應(yīng)力。由上式可知，當(dāng)r/d2時，肘板的應(yīng)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(yīng)力集中系數(shù)，但當(dāng)圓弧半徑超過骨材腹板高度時，