01228船舶結(jié)構(gòu)力學

課程名稱：船舶構(gòu)造力學 課程代碼：01228〔理論〕第一局部課程性質(zhì)與目標一、課程性質(zhì)與特點本課程爭論的主要對象是船體構(gòu)造中的桿件、桿系和板的彎曲及穩(wěn)定性,系統(tǒng)地闡述了構(gòu)造力學中的根本理論與方法 力法、位移法及能量原理。是高等教育自學考試船舶與海洋工程專業(yè)的一門重要專業(yè)根底課。二、課程目標與根本要求本課程的目標：學生通過該課程的學習，把握構(gòu)造力學的根本理論和方法，應用它們來解決船體構(gòu)造中典型結(jié)構(gòu)〔桿系和板的彎曲及穩(wěn)定性〕的強度計算分析。還能處理一般工程構(gòu)造中類似的力學問題。本課程根本要求：把握建立船體構(gòu)造計算圖形的根本學問把握單跨梁的彎曲理論把握力法的根本原理和應用把握位移法和矩陣位移法的根本原理和應用把握能量原理及其應用了解有限單元法的根本概念和解題過程把握矩形薄板的彎曲理論把握桿及板的穩(wěn)定性概念，解答和應用了解薄壁桿件扭轉(zhuǎn)的根本概念該課程理論性強，力學概念較難建立，涉及數(shù)學學問較多，學習和把握有肯定的困難。相比較而言，單跨梁的彎曲理論和板的彎曲理論是本課程的根本根底。力法，矩陣位移法，能量法局部偏重于原理和方法在構(gòu)造分析中的應用。自學過程中應按大綱要求認真閱讀教材，切實把握有關(guān)內(nèi)容的根本概念、根本原理和根本方法。學習過程中遵循吃透原理、把握慢工出細活。從而到達學懂、學會、學熟，及應用它們來解決實際構(gòu)造計算。三、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系本課程是船舶與海洋工程專業(yè)的一門專業(yè)根底課，該課程應在修完學科根底課和相關(guān)的專業(yè)根底課后進展學習。先修課程：高等數(shù)學，理論力學，材料力學，船體構(gòu)造與海洋工程制圖后續(xù)課程：船體強度與構(gòu)造設(shè)計其次局部考核內(nèi)容與考核目標第1章緒論一、學習目的與要求本章是對船舶構(gòu)造力學總述性的概述。通過對本章的學習，明確船舶構(gòu)造力學的內(nèi)容與任務，是為了解決船體強度問題，構(gòu)造力學爭論的是船體構(gòu)造的靜力響應，即內(nèi)力與變形，以及受壓構(gòu)造的穩(wěn)定性問題。學習和把握構(gòu)造力學的根本原理與方法，經(jīng)典的力法、位移法及能量原理。對船體構(gòu)造及其簡化成相應的力學計算圖形有深刻的理解。二、考核學問點與考核目標〔一〕船舶構(gòu)造力學的內(nèi)容與任務〔重點〕識記：船體強度的內(nèi)容，船舶構(gòu)造力學的內(nèi)容。理解：船舶構(gòu)造力學與船體強度的聯(lián)系。應用：分析船體強度與變形及其他問題〔二〕船體構(gòu)造的計算圖形〔重點〕識記：計算圖形，典型的船體構(gòu)造計算圖形〔人工計算：四種。計算機計算：空間桿系構(gòu)造和板、梁組合結(jié)構(gòu)。〕理解：船體構(gòu)造計算圖形簡化的內(nèi)涵和簡化過程。應用：實際船體構(gòu)造簡化為與計算方法相應的計算圖形。第2章單跨梁的彎曲理論一、學習目的與要求本章是構(gòu)造力學的理論根底。通過對本章的學習，應把握三類梁的彎曲微分方程的建立及其通解，著重把握梁的支座和邊界條件，著重把握梁的彎曲要素表和疊加原理的敏捷應用。二、考核學問點與考核目標〔一〕梁的彎曲微分方程式及其通解〔重點〕識記：梁，單跨梁，梁的撓曲線，符號規(guī)定，平衡條件，等截面直梁的彎曲微分方程式。梁的彎曲要素，梁端的彎曲要素，初參數(shù)法，梁的撓曲線通用方程式。理解：梁的微段上彎曲要素間的微分關(guān)系。理解通用方程式〔 2-8〕應用：通用方程式〔2-8〕〔二〕梁的支座和邊界條件〔重點〕識記：邊界條件的概念，自由支持，剛性固定，彈性支座，彈性固定端，柔性系數(shù)，剛性〔2-8來求解相應的單跨梁撓曲線方程及其他彎曲要素?！踩沉旱膹澢乇砑捌鋺谩仓攸c〕題的全過程，疊加法畫彎矩圖和剪力圖。應用：利用彎曲要素表和疊加原理，求解各種形式的單跨梁的彎曲要素，并畫出彎矩圖和剪力圖。〔四〕梁的簡單彎曲〔重點〕軸向力對梁彎曲要素的影響。應用：求解簡單彎曲梁的彎曲要素，為板的彎曲作理論預備?！参濉硰椥愿琢旱膹澢泊沃攸c〕識記：彈性根底梁的定義，彈性根底的剛性系數(shù)，彎曲微分方程式，初參數(shù)解，普日列夫理應用的條件。彈性根底對梁彎曲要素的影響。應用：求解彈性根底梁的彎曲要素，為某些工程構(gòu)造物簡化為彈性根底梁的彎曲作理論預備。一根舷側(cè)縱桁多根肋骨組成的舷側(cè)構(gòu)造的算例。第3章力法一、學習目的與要求力法是計算超靜定構(gòu)造的最根本的經(jīng)典方法。通過對本章的學習，應把握超靜定構(gòu)造的組成和超靜定次數(shù)確實定，力法的根本原理及典型方程。并應用力法來解決各類典型構(gòu)造的計算，例如：剛性支座上連續(xù)梁與不行動節(jié)點與考核目標〔一〕超靜定構(gòu)造的組成與超靜定次數(shù)確實定〔重點〕識記：靜定構(gòu)造，超靜定構(gòu)造，多余聯(lián)系，多余約束力，超靜定構(gòu)造的聯(lián)系得到不同的靜定構(gòu)造。應用：對各種構(gòu)造判定其超靜定次數(shù)?！捕沉Ψǖ母驹砑暗湫头匠獭仓攸c〕識記：力法的根本構(gòu)造，變形協(xié)調(diào)條件，力法的根本原理，力法方程組，主系數(shù)、副系數(shù)的特點和內(nèi)涵。理解：力法方程組的建立，形成力法方程組的一般規(guī)律。應用：用力法解超靜定構(gòu)造。〔三〕剛性支座上連續(xù)梁與不行動節(jié)點剛架〔重點〕識記：剛性支座上連續(xù)梁，三彎矩方程，剛架，簡潔剛架，簡單剛架，不行動節(jié)點剛架，不行動節(jié)點簡潔剛架。理解：構(gòu)造和載荷的對稱性的利用。特別構(gòu)造和載荷的連續(xù)梁可簡化為單跨梁。應用：用三彎矩方程解連續(xù)梁和簡潔剛架?！菜摹硰椥灾ёc彈性固定端的實際概念〔重點〕座與彈性固定端的定義得到柔性系數(shù)。應用：讀懂教材例題，能對某些具備簡化條件的構(gòu)造進一步簡化?！参濉硰椥灾ё线B續(xù)梁計算〔次重點〕識記：彈性支座上連續(xù)梁，五彎矩方程。理解：此類問題要考慮支座處的撓度。應用：解簡潔的彈性支座上的連續(xù)梁。〔六〕簡潔板架計算〔一般〕識記：主向梁，穿插構(gòu)件，板架。理解：載荷的傳遞，相交節(jié)點撓度相等條件。應用：簡潔板架計算。第4章矩陣位移法一、學習目的與要求本章介紹了位移法的根本原理，還介紹了矩陣位移法及其應用。解決大型桿系構(gòu)造問題，位移法比力法更具了解矩陣位移法計算桿系構(gòu)造的一般步驟。二、考核學問點與考核目標〔一〕位移法〔重點〕彎曲桿元的剛度方程，剛度系數(shù)，主系數(shù)、副系數(shù)的涵義。應用：對簡潔構(gòu)造承受位移法計算?！捕尘仃囄灰品ǜ攀觥泊沃攸c〕〔列矩陣〕矩陣。構(gòu)造坐標系，桿元坐標系。節(jié)點的自由度數(shù)，矩陣位移法主要包括的內(nèi)容。理解：節(jié)點的位移重量〔自由度數(shù)〕圖形〔理解圖4-12〕〔三〕桿元分析〔次重點〕桿元合并成組和變形桿元。應用：各種桿元在桿元坐標系中的剛度方程，剛度矩陣?！菜摹尘幪柹潭ㄅc桿元定位向量〔一般〕識記：構(gòu)造節(jié)點未知位移向量，桿元定位向量。理解：為什么需要桿元定位向量應用：看懂圖4-20，能對計算構(gòu)造進展處理。〔五〕坐標轉(zhuǎn)換〔一般〕識記：坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系，力和位移的坐標轉(zhuǎn)換，桿元剛度矩陣的坐標轉(zhuǎn)換。理解：為什么要坐標轉(zhuǎn)換〔六〕整體裝配〔一般〕識記：構(gòu)造節(jié)點平衡方程組，構(gòu)造剛度矩陣，構(gòu)造節(jié)點外載荷向量。理解：構(gòu)造剛度矩陣的性質(zhì)。〔七〕彈性約束、強迫位移處理〔一般〕識記：彈性約束、強迫位移的處理方法。理解：為什么這樣處理?！舶恕硹U元內(nèi)力計算、矩陣位移法計算桿系構(gòu)造的一般步驟〔一般〕識記：桿元內(nèi)力計算，矩陣位移法解題的一般步驟。理解：式〔4-32〕。應用：看懂肋骨剛架和板架計算的例題。第5章能量原理一、學習目的與要求本章是變形固體力學的能量原理。通過對本章的學習，應把握應用能量原理來計算各種桿系構(gòu)造，為構(gòu)造有二、考核學問點與考核目標〔一〕應變能和余能〔重點〕〔壓〕彈性固定端應變能。非線性彈性體的應變能計算。余能，余能的計算。理解：應變能的物理意義，余能的幾何意義。應用：三維彈性體的應變能計算。〔二〕虛位移原理及其應用〔重點〕識記：虛位移，虛功，虛變形，虛應變能，虛位移原理，虛位移原理的表達式。位能駐值原理，位能駐值原理的表達式。應變能原理，卡氏第肯定理。理解：虛位移原理，位能駐值原理，應變能原理?？ㄊ系诳隙ɡ砑捌溥m用的條件。應用：上述原理特別是卡氏第肯定理的應用。〔三〕虛力原理及其應用〔重點〕識記：虛力，虛余功，虛余能，虛力原理，虛力原理的表達式。余位能駐值原理，余位能駐值最小功定理適用的條件。應用：卡氏最小功定理及卡氏其次定理的應用。〔四〕李茲法〔重點〕識記：位能駐值原理的近似解法，李茲法解題步驟。理解：李茲法所取基函數(shù)必需滿足的條件，為什么。應用：李茲法解題第6章平面應力問題的有限單元法一、學習目的與要求本章是有限單元法概念及其解題方法。有限單元法被公認為應力分析的有效工具，因此，通過對本章的學習，要求了解有限急躁細心的讀下去，必定有所收獲，再讀一遍，收獲更多，如此反復，必能把握其精髓，站到高處，一覽眾山小。二、考核學問點與考核目標〔一〕平面應力問題及其根本方程式〔一般〕識記：平面應力，應力重量，應變重量，位移重量，平衡微分方程式，幾何方程式，物理方程式，邊界條件方程式理解：應變協(xié)調(diào)方程式，廣義虎克定律，力學量間的內(nèi)在聯(lián)系。兩種邊界條件。〔二〕概念〔一般〕移置。理解：有限單元法的實質(zhì)，關(guān)鍵?！踩场泊沃攸c〕識記：節(jié)點位移和節(jié)點力，位移函數(shù)，單元的應變與應力，單元剛度矩陣，收斂準則。理解：單元剛度矩陣的一般表達式〔〔四〕單元載荷向節(jié)點的移置〔一般〕

6-33〕。收斂準則。識記：等效節(jié)點載荷向量，體積力、面力的移置。理解：虛功等效原則?！参濉秤邢迒卧ǖ慕忸}過程〔次重點〕識記：解題過程：計算模型，單元分析，整體裝配，約束處理，位移向量，單元應力，整理計算結(jié)果。理解：例題。第一、學習目的與要求第38頁本章爭論的對象是承受垂直板面載荷的矩形薄板的彎曲。通過學習，要求學生把握薄板小撓度橫力彎曲時的變形、內(nèi)力和應力，薄板小撓度簡單彎曲時的變形、內(nèi)力和應力。大撓度彎曲時的變形、內(nèi)力和應力，薄板小撓度彎曲理論及其解法。為船舶與海洋工程構(gòu)造中板與板梁的設(shè)計，為一般工程構(gòu)造中板的設(shè)計計算打下理論根底。二、考核學問點與考核目標〔一〕概述〔重點〕定的含義?！捕尘匦伪“宓耐残螐澢仓攸c〕識記：發(fā)生筒形彎曲的條件，板條梁，筒形彎曲板條梁的變形特點。薄板的彎曲剛度。板薄板的微分方程及其解。。應用：計算筒形彎曲板的彎曲要素。〔三〕薄板小撓度彎曲理論〔次重點〕識記：薄板小撓度彎曲定義。根本假設(shè)，薄板撓曲面彎曲微分方程式，邊界條件及扭矩的等效剪力。理解：薄板撓曲面彎曲微分方程式推導中的力學量之間的關(guān)系。應用：板邊的邊界條件的各種寫法與組合?！菜摹尘匦伪“逍隙葟澢鷨栴}的解法〔次重點〕識記：納維葉解法，李維解法，應用疊加原理的解法，教材附錄的薄板彎曲的計算公式及相應的數(shù)值表，能量解法〔李茲法〕。理解：各種解法的條件和過程，結(jié)論。應用：利用教材附錄D:矩形平板的彎曲要素表來解決板的彎曲要素計算。第8章桿及板的穩(wěn)定性一、學習目的與要求本章是受壓桿及板的穩(wěn)定性的根本理論，為爭論解決薄壁構(gòu)造的穩(wěn)定性問題打下理論根底。通過學習，要求學生把握構(gòu)造失穩(wěn)的根本概念、求出構(gòu)造的臨界壓力或臨界載荷。把握計算船體板、船體骨材及甲板構(gòu)造的穩(wěn)定性臨界載荷。為船體強度與構(gòu)造設(shè)計爭論解決穩(wěn)定性問題作預備。二、考核學問點與考核目標〔一〕根本概念〔重點〕識記：失穩(wěn)現(xiàn)象，中性平衡，臨界載荷。理解：構(gòu)造失穩(wěn)也是一種破壞形式。應用：船體構(gòu)造的失穩(wěn)?！捕硢慰鐗簵U的穩(wěn)定性〔重點〕識記：解析法，中性平衡微分方程，失穩(wěn)外形，半波形。壓桿的穩(wěn)定性方程式。歐拉力。能量法求壓桿的歐拉力。不同固定狀況的等截面單跨壓桿的歐拉力。歐拉公式的適用范圍，壓桿的柔度，非彈性穩(wěn)定性問題，臨界力。理解：歐拉力和臨界力的涵義。應用：利用解析法及能量法求壓桿的歐拉力或臨界力?！踩扯嗫鐗簵U的穩(wěn)定性〔次重點〕識記：在剛性支座上等跨度等截面多跨壓桿的穩(wěn)定性，在中間彈性支座上兩端自由支持的等跨度、等截面多跨壓桿的穩(wěn)定性。彈性支座的剛性系數(shù)，臨界剛度，穩(wěn)定性曲線。理解：多跨壓桿求解歐拉力的方法和過程，為什么僅使用穩(wěn)定性曲線的實線局部。應用：利用附錄E:穩(wěn)定性曲線及數(shù)值表求解多跨壓桿?！菜摹澈啙嵓装灏寮艿姆€(wěn)定性〔一般〕識記：把甲板板架化成中間彈性支座上的連續(xù)壓桿來計算，。理解：如何化出中間彈性支座，非彈性穩(wěn)定性的處理。應用：看懂教材上的算例?！参濉嘲宓闹行云胶馕⒎址匠淌郊捌浣?，板穩(wěn)定性的能量解法〔次重點：有用公式的應用〕識記：板的穩(wěn)定性問題，板的中性平衡微分方程式〔8-43〕的構(gòu)成規(guī)律和涵義。理解：板的彎曲剛度D在穩(wěn)定性中的作用。穩(wěn)定性與板的哪些要素有關(guān)。應用：有用公式〔8-50〕、〔8-51〕、〔8-55〕〔8-57〕、〔8-61〕及〔8-638-70〕?！擦场泊沃攸c〕識記：板失穩(wěn)后還能連續(xù)承載，板失穩(wěn)后的應力分布，板的有效寬度，折減系數(shù)。板的柔度系數(shù)，板的極限載荷。理解：板失穩(wěn)后的現(xiàn)象與壓桿不同。第9章薄壁桿件扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象和規(guī)律，截面上的應力分布和規(guī)律，截面常數(shù)以及相應的這些力學量計算公式的推導和計算。〔一〕根本概念〔一般〕識記：薄壁桿件的定義，薄壁截面的類型，薄壁桿件受扭矩時的變形和應力。理解：翹曲。為什么薄壁桿件約束扭轉(zhuǎn)是比較簡單的?！捕潮”跅U件的自由扭轉(zhuǎn)〔次重點〕識記：開口薄壁桿件的自由扭轉(zhuǎn)，兩個假定，扭率、扭轉(zhuǎn)慣性矩及扭轉(zhuǎn)剪應力的計算公式。單閉室及多閉室薄壁桿件的自由扭轉(zhuǎn)，剪應力的分布和剪流計算，環(huán)流方程式。理解：單閉室及多閉室截面的扭轉(zhuǎn)常數(shù)和剪流計算公式的推導及涵義。應用：求薄壁桿件自由扭轉(zhuǎn)時，截面的扭轉(zhuǎn)常數(shù)和剪流。〔三〕薄壁桿件自由扭轉(zhuǎn)時截面的翹曲〔一般〕識記：扇性坐標，扇性零點，扇性極點，縱向翹曲位移。理解：導出的翹曲位移計算公式〔9-22〕、〔9-26〕。應用：翹曲的計算。〔四〕開口薄壁桿件約束扭轉(zhuǎn)〔一般〕識記：翹曲及扇性正應力，縱向翹曲位移，扇性剪應力，二次剪應力，二次扭矩與雙力矩，主扇性坐標，約束扭轉(zhuǎn)微分方程和邊界條件，扭角方程式。理解：二次扭矩、彎曲扭轉(zhuǎn)雙力矩產(chǎn)生的緣由。應用：讀懂教材上的例題?！参濉抽]口薄壁桿件約束扭轉(zhuǎn)〔一般〕識記：翹曲及扇性正應力，雙力矩，扇性剪應力和二次扭矩，約束扭轉(zhuǎn)微分方程和邊界條件。理解：與開口薄壁桿件約束扭轉(zhuǎn)不同的地方，一樣的地方。第三局部有關(guān)說明與實施要求力量層次要求為遞進等級關(guān)系，后者必需建立在前者的根底上，其含義是：與選擇。區(qū)分，并能做出正確的表述和解釋。第58頁應用：要求考生對大綱中的概念、定理、公式、法則等生疏和理解的根底上，能解決簡潔的計算、證明或應用問題，也可運用多個學問點，分析、計算或推導解決稍簡單的一些問題。二、教材1、指定教材：《船舶構(gòu)造力學》 蘇恒煜譚林森，華中科技大學出版社， 1993年8月第1版2023年11月第3次印刷三、自學方法指導1、在開頭閱讀指定教材某一章之前，先翻閱大綱中有關(guān)這一章的考核學問點及對學問點的力量層次要求和考核目標，以便在閱讀教材時做到心中有數(shù)，有的放矢。2弄清，對根本方法必需結(jié)實把握。3、在自學過程中，既要思考問題，也要做好閱讀筆記，把教材中的根本概念、原理、方法等加以整理，這可從中加深對問題的認知、理解和記憶，以利于突出重點，并涵蓋整個內(nèi)容，可以不斷提高自學力量。4練習之前，應認真閱讀教材，按考核目標所要求的不同層次，把握教材內(nèi)容，在練習過程中對所學學問進展合理的回憶與發(fā)揮，留意理論聯(lián)系實際和具體問題具體分析，解題時應留意培育規(guī)律性，針對問題圍繞相關(guān)知識點進展層次〔步驟〕清楚的論述或推導，明確各層次〔步驟〕間的規(guī)律關(guān)系。四、對社會助學的要求1234、輔導時，應對學習方法進展指導，宜提倡 “認真閱讀教材，刻苦鉆研教材，主動爭取幫助，依靠自己學通 方法。56、留意對應考者力量的培育，特別是自學力量的培育，要引導考生逐步學會獨立學習，在自學過程中擅長提出問題，分析問題，做出推斷，解決問題。7、要使考生了解試題的難易與力量層次凹凸兩者不完全是一回事， 在各個力量層次中會存在著不同難度的試題。&助學學時：本課程共4學分，建議總課時72學時，其中助學課時安排如下：章次1章1.1-1.22章次1章1.1-1.222.122.22章2.3-2.422.53章3.1-3.233.3內(nèi)容內(nèi)容與任務、船體構(gòu)造的計算圖形彎曲微分方程式及其通解梁的支座和邊界條件梁的彎曲要素表及其應用，梁的簡單彎曲彈性根底梁的彎曲超靜定構(gòu)造與超靜定次數(shù)，力法根本原理及典型方程剛性支座上連續(xù)梁與不行動簡潔剛架計算學時22242223章3.4-3.644.144.244.344.4-4.544.6-4.844.955.155.355.4-5.566.1-6.2彈支與彈固端實際概念，彈性支座上連續(xù)梁計算，簡潔板架計算位移法矩陣位移法概述桿元分析