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。
1
16.波浪弯矩：船舶静置于波浪上，由于波面下的浮力分布相对于原静水面下的浮力分布
的变化而产生的弯矩。（船舶由静水进入波浪时，重量曲线p(x)并未改变，但水面线发生了变化，从而导致浮力的重新分布。波浪下浮力曲线相对静水状态的浮力增量是引起静波浪剪力和弯矩的载荷。）
17.静水弯矩和波浪弯矩分别与哪些因素有关：静水弯矩是指在静水中船体在重力和浮力
的总载荷作用下发生弯曲变形产生的弯矩。与船体挠度（有利）和货物分布有关。静波浪弯矩与船型、波浪要素以及船舶与波浪的相对位置有关。
18.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。
19.波浪包括哪些要素，在实际计算时各个波浪要素如何选取：波浪要素包括波形、波长
与波高。①在实际计算时，取波长等于船长，并且规定按波峰在船舯和波谷在船舯两种典型状态进行计算。②波长λ和波高h之间没有固定的关系。波高可以按有关规范或强度标准选取（一般随船长而变化）。
20.船舶由静水进入波浪，浮态的变化：若以静水线作为坦谷波的波轴线，①当船舯位于
波谷时，由于坦谷波在波轴线以上的剖面积小于波轴线以下的剖面积，同时船体舯部又比船艏艉两端丰满，所以此时船舶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；②而当船舯位于波峰时，一般此时船舶的浮力要比在静水中大，船舶将上浮ξ值。另外，由于船体艏艉线型不对称，船舶还将发生纵倾。
21.麦卡尔假设的含义：确定船舶在波浪上的平衡位置一般采用直接法，该方法是由麦卡
尔提出的，故也称麦卡尔法。该方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在计算时，1要求船舶在水线附近是直壁（即邦戎曲线在水线附近是直线）2同时船舶没有横倾发生。
22.静波浪剪力和弯矩的标准计算方法：坦谷波理论。在实际计算时，取计算波长等于船
长，并且规定按波峰在船中和波谷在船中两种典型状态进行计算。传统标准计算方法：①将船舶静置于波浪上，即假想船舶以波速在波浪的传播方向上航行，船舶与波浪处于相对静止状态。②以二维坦谷波作为标准波形，计算波长等于船长，计算波高按有关规范或强度标准选取。③取波峰位于船中及波谷位于船中两种状态分别进行计算。
23.计算状态：通常是指在总纵强度计算中为确定最大弯矩所选取的船舶典型的装载状
态，一般包括满载、压载、空载和按装载方案可能出现的最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（针对以上方法↑）当波峰位于船舯时，此时船舯部浮力较大，艏艉处浮力较小，船舶处于中拱状态；当波谷位于船舯时，此时船舯部浮力较小，艏艉处浮力较大，船舶处于中垂状态，如图所示。
静水面
波面
中拱静水面
波面
中垂
24.船体挠度对静水弯矩的影响：前面介绍浮力曲线的绘制时，假定船体梁没有任何变
形。实际上，船体梁在载荷的作用下会产生总纵弯曲变形。因此，当船体梁处于中拱状态时，其中部浮力减小，而艏艉两端浮力增大（相对于不考虑船体变形而言），于是中拱弯曲程度减弱；反之，当船体梁处于中垂状态时，其中部浮力增加，而艏艉两端浮力减小，于是中垂弯曲趋于平缓。因此，船体挠度对静水弯矩的影响是有利的。
第二章船体总纵强度计算
25.船体总纵强度校核时，计算剖面的选取：为了进行总纵强度校核，必须首先确定对哪
些剖面进行计算。显然，仅仅需要对可能出现最大弯曲应力的剖面进行计算，这些剖面称为危险剖面或计算剖面。计算剖面的选择原则：1）由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在船中0.4倍船长范围内，所以计算剖面一般应选择此范围内的最弱剖面，即有最大的舱口或其它开口的剖面，如机舱、货舱开口剖面。2）船体骨架改变处
2
3
的剖面，上层建筑端壁处的剖面，主体材料分布变化处的剖面，以及由于重量分布特殊可能出现相当大的弯矩值的某些剖面。
26. 纵向强力构件：纵向连续并能有效地传递总纵弯曲应力的构件。
27. 间断构件：长度较短不能完全有效的传递总纵弯曲应力的构件.
28. 上层建筑参与船体总纵弯曲的程度取决于哪些因素：长度超过15% 船长，且长度大于
6倍自身高度的上层建筑以及同时受到不少于3个横舱壁或类似结构支持的长甲板室，可以认为其中部能完全有效的参加抵抗总纵弯曲，但是其端部参加抵抗总纵弯曲的程度较小，需要扣除不参加抵抗总纵弯曲的构件面积。
29. 最小剖面模数：在一般船舶中，中和轴离船底比较近，一般称强力甲板处的剖面模数
为船体剖面的最小剖面模数。
30. 总纵弯曲应力的第一次近似计算：①画出船体半剖面图；②对纵向强力构件进行编
号；选取参考轴；③进行表格计算；④确定剖面中和轴；⑤计算构件i 的总纵弯曲应力。构件中的总纵弯曲应力是'i i Z I
M =σ，按上式求得的应力称为总纵弯曲应力的第一次近似计算值。总纵弯曲应力的第一次近似计算，仅仅是一种强度方面的计算，其前提就是剖面上的构件没有失稳。
31. 折减系数：i
cr σσ?=，板的临界应力与该板所受到的总纵弯曲的压应力之比来确定该板的折减系数。（1≤?）
32. 刚性构件：受压不失稳的刚性骨架梁、舭列板等相毗连的每一侧宽度等于该板格短边
长度0.25倍的那一部分板。
33. 柔性构件：板格的其余部分在受压后可能失稳，称为柔性构件。只能承受等于临界应
力的压应力。
34. 折减面积i A ：构件i 需要折减的剖面积。该值等于板的剖面总面积减去属于刚性构件
部分的剖面积。
35. 在计算船体总纵弯曲的过程中，逐步近似的原因：从折减系数的计算公式可以看到，
折减系数的大小与总纵弯曲应力有关，而计算总纵弯曲应力时又假定构件的折减系数已知，因此总纵弯曲应力的计算必定是个逐步近似的过程。当然，如果总纵弯曲的压应力均未超过板的临界应力，则不必进行折减计算，因而第一次近似计算求得的总纵弯曲应力，就是进行强度校核的计算应力。
36. 按照纵向构件在传递载荷的过程中产生的应力种类和数目，可将纵向构件分为哪几
类：①只承受总纵弯曲1σ的纵向构件称为第一类构件，如不计甲板横向载荷的上甲板；②同时承受总纵弯曲1σ和板架弯曲2σ的纵向构件称为第二类构件，如船底纵桁、内底板；③同时承受总纵弯曲1σ、板架弯曲2σ以及纵骨弯曲3σ的纵向构件；或者同时承受总纵弯曲1σ、板架弯曲2σ以及板的弯曲4σ（横骨架式）的纵向构件称为第三类构件，如纵骨架式中的纵骨和横骨架式中的船底板；④同时承受总纵弯曲1σ、板架弯曲2σ、纵骨弯曲3σ以及板的弯曲4σ的纵向构件称为第四类构件，如纵骨架式中的船底外板。以上各种弯曲，除总纵弯曲外均称为局部弯曲。
37. 开式剖面弯曲剪应力的计算：由于船体中心线处甲板没有与其它构件相连接，故该处
剪应力等于零，这种结构相当于开式剖面结构，因此按公式It
NS =τ即可求得剖面上各点的剪应力。
38. 许用应力标准是如何确定的：许用应力就是在船体结构设计时预计的各种工况下，结
构构件所容许承受的最大应力值。在理论上，材料的极限应力除以安全系数即得到许用应力值。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。
4
39. 极限弯矩：j j j W M σ=是指船体剖面内离开中和轴最远点的刚性构件中的应力达到结
构材料的屈服极限时（在受拉伸时）或构件的临界应力时（在受压缩时），船体剖面中所对应的总纵弯矩。j σ：船体结构材料的屈服极限γσ，或距中和轴最远点的构件的临界应力cr σ；j W ：距中和轴最远点的构件中的拉应力等于材料的屈服极限时的船体最小剖面模数，或距中和轴最远点的构件中的压应力等于该构件的临界应力时的船体最小剖面模数。
40. 过载系数n ：n M M j
≥，j M 极限弯矩；M 船舶静置于标准波浪上的计算弯矩；n 值
的大小表明船体结构所具有的承受过载能力的大小。对于不同类型的船舶，n 值是不同的，具体要求见相关标准。
41. 为什么船体总纵强度的校核内容需要包括极限弯矩:因为船体结构除保证在正常航行
状态中具有足够的强度外，对某种意外的状态也应具有一定的强度储备，船舶可能遇到的意外情况多种多样，如搁浅，碰撞，水下爆炸等。 这些情况下计算状态的外力难于确定。 因而需要用船体剖面中的极限弯矩来估计船体所需过载能力。
42. 船体总纵强度校核通常包括哪三项内容：（1）总合正应力[]
总和总和σσ≤max （2）剪应力[]ττ≤（3）极限弯矩计算M M n j ≥
第三章 船体结构局部强度计算
43. 带板的宽度有哪两种不同的定义：带板：为估算骨架的承载能力，也应当把一定宽度
的板计算在骨架剖面中，这部分板称为带板或附连翼板。针对骨材的具体计算要求，带板的宽度有两种不同的定义和数值：（1）考虑骨材稳定性时的稳定性带板宽度；
（2）考虑骨材弯曲时的强度带板宽度。
44. 在校核船底外板的局部强度和稳定性时，板的边界条件如何选取：船底板被船底骨架
分成矩形板格，在板的外表面上作用着均布水压力。由于相邻板格的结构以及所承受的载荷均对称于支承周界 ，所以通常可以认为船底板的四边是刚性固定的。如图所示，均布载荷q 作用下长边为a ，短边为b 的四边刚性固定矩形板的挠度和弯矩的计算公式是
45. 在校核船底纵骨的局部强度和稳定性时，纵骨的力学模型如何选取：船底纵骨由肋板
支持，由于纵骨自身结构以及所承受的载荷均对称于肋板，所以可以把纵骨看作两端刚性固定在肋板上的单跨梁进行计算，如图所示。
第五章 型材剖面设计
46. 型材理想剖面：由两个面积各为0.5F 的翼板组成，没有腹板，剖面最小剖面模数最
大。
47. 型材剖面利用系数：实际剖面模数W 和理想剖面模数0W 的比值0W W =
η称为剖面的利用系数，η值越大，剖面材料的利用率就越高。
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48. 型材剖面模数的比面积：剖面面积F 与剖面模数的无因次比值w C 称为型材剖面模数的比面积，即32w W F
C =。
49. 型材惯性矩的比面积：剖面面积F 与剖面惯性矩的无因次比值i C 称为型材惯性矩的比面积，即21i I F
C =。
50. 型材剖面要素的计算：型材要素：剖面面积、剖面模数和剖面惯性矩。剖面中和轴到参考轴的距离：A B e =
；剖面对中和轴的惯性矩：eB C Ae C I -=-=2：剖面模数：e I W =1 e
h I W -=2。在推导公式时，假定板厚比剖面高度小得多，翼板自身的惯性矩可以忽略不计。取通过小翼板形心的轴线作为参考轴，则剖面面积A 以及其
对参考轴的静矩B 可以表示为fh h f B f f f A 21221+
=++=，剖面中和轴到参考轴的距离1h 是f f f f f h A B h +++==212121，剖面对中和轴的惯性矩是2122
22122Ah fh h f h f I -+??? ??+=
，
51.影响型材总稳定性的主要因素：当横向载荷超过某一限度时，型材将会在它的最小刚
性平面内弯曲而丧失整体稳定性。这种丧失稳定性的情况称为型材的侧向失稳。型材的侧向失稳是整体性的，它将导致整个型材的破坏，故常称为型材总稳性。影响型材
b；②腹板的高度h；③型材的跨长l。小总稳定性的主要因素是：①小翼板的宽度
1
b，腹板的高度h越大，型材的跨长l越大，则型材越容易丧失稳定翼板的宽度越小
1
性。
第六章船体中剖面计算法设计
52.相当厚度：船体板厚度与所有纵骨剖面积平铺在其宽度上的假想厚度之和。
53.分级优化的策略思想：船体中剖面的设计问题可以分两步来完成。①计算满足总纵
强度要求的结构相当厚度，即解决材料在整个横剖面上的最优配置。②根据求得的相当厚度，按局部强度与稳定性等要求确定板格及纵骨的尺寸，即解决材料在板与纵骨间的合理分配。
54.差额应力：船底板的合成应力与其许用应力的差额。
55.调整构件尺寸的微分法：
第七章船体结构规范法设计
56.船体结构布置的一般原则：1．结构的整体性原则2．受力的均匀性和有效传递原则
3．结构的连续性和减少应力集中原则4．局部加强原则5．一些基本规定。
57.应力集中：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。
58.减小应力集中的结构措施：①采用圆弧形舱口角隅②采用抛物线或椭圆形舱口角隅③
舱口边缘的甲板纵桁对减小角隅处的应力集中有一定的作用④减小开口间的甲板厚度
⑤采用一种新型的弹性角隅。
59.降低开口的应力集中措施：采用圆弧形角隅，并在角隅处采用加复板或厚板进行加
强。
60.
6
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。 引起船体梁总纵弯曲的外力计算 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。 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。 总纵强度：船体梁抵抗总纵弯曲的能力。 引起船体梁总纵弯曲的主要外力：重力与浮力。 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。 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）。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。 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。 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。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）。 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。 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；
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 （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.
第一章船舶设计概要 1.船舶设计工作具有哪些特点？ 答：（1）必须贯彻系统工程的思想，考虑问题要全面，决策时要统筹兼顾；在总体设计中一定要处理好主要矛盾和次要矛盾的关系，要协调好各部门的工作，既要使船舶的各部分充分发挥自身功能，又要是相互关系达到最佳的配合。 （2）船舶设计的另一个特点是：设计工作是由粗到细、逐步近似、反复迭代完成的。 船舶设计也可以说是一个多参数、多目标、多约束的求解和优化问题。 2.船舶设计有哪些基本要求？ （1）适用、经济 （2）安全、可靠 （3）先进、美观 3.新船设计的基本依据是“设计技术任务书”，它反映了船东对新船的主要要求。请问设 计技术任务书通常是如何制定的？运输船舶的设计技术任务书一般包括哪些基本内容？ 答：（1）设计技术任务书是用船部门根据需要和可能，经船型的技术经济论证后得出的。 船型的技术经济论证是对不同船型方案的投资规模、经济效益和技术上的可行性进行比较和分析。 （2）一般运输船舶的设计技术任务书包括以下基本内容： 1）航区和航线 海船航区是根据航线离岸距离和风浪情况来划分的。航区不同，对船舶的安全性和配备配置要求不同。我国法规对非国际航行海船的航区划分为远海航区、近海航区、沿海航区、遮蔽航区。 内河船的航区根据不同水系或湖泊的风浪情况划分为A级、B级、C级等。 2）船型 这里的船型是指船舶的类型、甲板层数、机舱部位、首尾形状和其他特征。 3）用途 新船的使用要求，通常给出货运的货物种类和数量以及货物的理化性质和其他要求。 4）船籍和船级 船级是指新船准备入哪个船级社，要求取得什么船级标志，确定设计应满足的规范。 船籍是指在哪国登记注册的船舶，确定新船应遵守的船籍国政府颁布的法定检验规则。 5）动力装置 给出主机和发电机组的类型、台数、燃油品质和推进方式。 6）航速和功率储备 对航速一般给出服务航速（kn，节，海里/小时）。 服务航速是指在一定的功率储备下新船满载能够达到的航速。对拖船通常提出拖带航速下拖力的要求或自由航速的要求。 功率储备是指主机最大持续功率的某一百分数，通常低速机取10%，中速机取15%。 7）续航力和自持力 续航力是指在规定的航速（通常为服务航速）或主机功率下，船上所带的燃料储备量可供连续航行的距离（n mile）。 自持力是指船上所带淡水和食品可供使用的天数。运输船舶不给出自持力时，淡水和食
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（）
《船体结构与强度设计》复习题 一、判断题 1、长期以来，总强度一直是船体结构强度校核的主要方面。（√） 2、强度标准设计又称为计算设计方法，是目前应用比较广泛的方法。（√） 3、船舶除具有一定的强度外，还必须具有一定的刚度。（√） 4、对那些抗扭刚度较低的船体来说，扭转强度的研究就显得十分必要。（√） 5、在单跨梁的弯曲理论中，我们规定弯矩在梁的左断面逆时针为正，在梁的右断面顺时针为正，反之为负。（√） 6、在材料力学中，多数是根据剪力方程与弯矩方程或根据载荷、剪力与弯矩三者之间的微积分关系来画剪力图与弯矩图，在结构力学中也是一样。（×） 7、通过在方程中引入初始点的弯曲要素值来求解梁挠度曲线方程的方法叫做“初参数法”。（√） 8、如果梁上受到几个载荷共同作用时，就可以用“叠加原理”来进行计算。（√） 9、求解静不定梁往往是利用弯曲要素表，并通过变形协调条件来进行，而不能利用“初参数法”。（×） 10、在船体结构中，除了少数的桁架结构外，大多数的结构都是以弯曲变形为主的静不定杆系，例如连续梁、刚架及板架等属于这类杆系。（√） 11、变形连续条件就是变形协调条件。（√） 12、交叉梁系中不受任何外载荷作用的杆系称为无载杆。（√） 13、从原则上讲，力法可以解一切静不定结构。（√） 14、在船体结构计算中，常将甲板纵骨与船底纵骨视作连续梁，而甲板横梁与船底肋板作为它们的弹性支座。（×） 15、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。（√） 16、位移法中关于弯曲要素正负号的规定与力法中的规定一样。（×） 17、节点平衡方程又叫位移法方法，且此方程为正则方程。（√） 18、在弯矩分配法基本结构下，连接于节点的各杆杆端的固端弯矩一般来说相互平衡，即作用于节点上的固端弯矩之和等于零。（×） 19、和位移法相比，弯矩分配法可以使问题简单化，因为绕过了求节点转角这一步而直接求出杆端弯矩。（×） 20、正则方程就是力的互等定理的反应。（√） 21、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。（√） 22、最小变形能定理，又称最小功原理，是莫尔定理的特殊情况。（×） 23、广义位移应理解为杆件在变形中广义力作用点处沿力作用方向的位移，广义力与广义位移永远成线性关系。（×） 24、运用能量法能够解决结构的位移问题，也能解决静不定问题。（√） 25、若杆件横断面对于两个主对称轴的惯性矩不同，则杆在失稳时总是在刚度最大的平面中弯曲。（×） 26、在造船界，通常把杆件在弹性范围外失稳的力叫做临界力，以区别弹性范围内失稳的欧拉力。（√） 27、对于高强度钢与普通钢，虽然具有相同的弹性模量，但具有不同的屈服极限，因此用这两种材料做成的杆件，尽管其断面形式相同、跨度相同、固定情况相同，他们的欧拉力是不同的。（×） 28、对于任意多跨连续梁，只要其每个跨度是等距、等断面的，并且两端是自由支持的，这时不论跨度有多少，其欧拉力都等于每跨单独时的欧拉力。（√）
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？
《船体结构》复习材料 一、选择填空 第一章船舶类型及结构的一般知识 1、船舶按航行区域可分为海船和内河船；按航行状态可分为排水型船、潜艇、 滑行艇、水翼艇和气垫艇；按推进动力可分为风帆船、蒸汽机船、内燃机船、燃气轮机船和核动力船；按推进器可分为螺旋桨船、喷水推进船，空气螺旋桨推进船和明轮船；按建造材料可分为钢船、木船、水泥船，铝合金船和玻璃钢船等。 通常一般是按船舶的用途来分类，可分为如下几种：运输船、工程船、渔业船、港务船、海洋调查船、战斗舰艇、辅助舰艇。 2、船体发生扭转变形的时机：①船舶在斜浪航行；②首尾装载对中心线左右不对称时。 3、船体的四大板架：甲板板架、舷侧板架、船底板架和舱壁板架。 第二章外板和甲板板 1、通常在首尾端将外板板列数目减少，而把原有的两列板并成一列板。 2、并板的两种形式：双并板和齿形并板。 3、外板的端接缝应布置于1 /4或3/4肋距处。 4、钢板长边与长边之间的接缝称为边接缝： 5、舷边连接的三类形式：舷边角钢铆接、圆弧舷板连接、舷边直角焊接。 6、角隅应做成圆形、椭圆形或抛物线形。 7、一般首舷弧是尾舷弧的2倍。 第三章船底结构 1、内底边板的结构形式：水平式、下倾式（普通干货船）、上倾式（散货船）、 折曲式。 2、箱型中底桁主要用于集中布置管系，避免管子穿过货舱而妨碍装货。 3、中底桁是水密的连续构件。 4、横骨架式单底结构由内龙骨与肋板组成。 5、横骨架式双层底结构肋板的三种形式：主肋板（实肋板）、水密肋板、框架肋板（组合肋板）。 6、内龙骨分为中内龙骨和旁内龙骨。 7、中底桁在中部0.75L区域范围内应连续，并尽可能向首尾柱延伸。 第四章舷侧结构 1、多层甲板船上的肋骨有主肋骨和甲板间肋骨。 2、强肋骨每隔几档肋距设置一道，用于局部加强或支撑舷侧纵桁。 第五章甲板结构 1、横骨架式甲板骨架由横梁和甲板纵桁等构件组成。 2、纵骨架式甲板骨架由甲板纵骨、甲板纵桁和强横梁等构件组成。 3、甲板纵桁的剖面尺寸较大，常用T型材制成，它作为横梁的支点，可以减小横梁的尺寸。 4、舱口前后、左右端的横梁名称分别为：舱口端横梁，舱口端纵桁。 5、支柱的作用是支撑甲板骨架，主要承受轴向的压缩力，但在特殊情况下，如 液体深舱内的支柱也可能受到轴向拉伸力。 6、支柱的剖面形状：圆管剖面，方管剖面，工字型剖面。
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。
思考题 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 答：建造规范：根据规范确定最小尺寸，设计尺寸不应小于最小尺寸 优点：安全、简便。缺点：不易反应具体船舶的特点及新技术成果。 强度规范：又分直接设计和间接设计，前者是依据]/[max σM W =来确定构件尺寸，后者参考母型取定构件尺寸，再计算max σ与][σ相比较，修改尺寸。 优点：合理，反映具体的船舶特点。缺点：计算工作量大 2.为什么要将船体强度分为“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？ 答：总强度是把整个船体看做一个整体来研究其强度，局部强度是研究组成船体的某些部分结构、节点及其组成构件的强度问题，一般在总强度校核已进行的前提下，对局部强度进行分析，以确定结构布置原则和决定构件尺寸。局部弯曲是考虑将总纵弯曲应力计入的总应力，而局部强度还得将总应力与][σ相比较，进行强度校核。 3.如何获得实际船舶的重量分布曲线？ 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。 4.说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。 答：原理：认为船是在重力、浮力作用下平衡于波浪上一根梁 步骤：（1）确定平衡水线位置（2）根据梯形法、围长法等得出船舶重量分布曲线w(x)，根据邦戎曲线得出某一吃水下的浮力曲线b （x ），计算载荷曲线q(x)=w(x)-b(x)，根据∫=x dx x q x N 0)()(计算船舶静水剪力，∫∫=x x dxdx x q x M 00)()(计算静水弯矩 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？ 答：对于“静置法”，标准波浪的波形取为坦谷波，计算波长等于船长，波高则随波长变化。波船相对位置：中拱（波峰在船舯）和中垂（波谷在船舯）两种典型状态。 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？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 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？ 答：适用于静水弯矩，将船近似为自由－自由梁，受垂向载荷作用，易知船体弯矩是舯剖面附近最大 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？ 答：在初步设计阶段，通过参考母型船，估计一个主尺度D 、L ，在中拱、中垂两种情况下，由max )/(w M DL K =，得出K DL M w /)(max =其中中垂K ，中拱K 的值约15－35，而max )(w N 由max )(w N =L M w /)(5.3max 得出
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，所以船在此位置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置。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
船舶总纵强度计算 班级：船海1301 姓名：禹宗昕 学号：U201312263 完成日期：2016.4.18 一．计算依据 1.横剖面图和尺寸 图1.1 横剖面图和尺寸 注：6,18分别为全部的甲板纵骨和船底纵骨；20,21分别为统一水平高度的加强筋。 2.计算载荷 中垂，计算弯矩M=9.0×107N·m 3.船体材料 计算剖面所有的构件均采用低碳钢，屈服极限σr=350N/mm2 4.总纵弯曲许用应力[σ]=0.5σr 二．总纵弯曲正应力
1.总纵弯曲正应力第一次近似计算 剖面简图如上图所示，和图中编号对应的各强力构件尺寸已表明。第一次近似总纵弯曲应力的计算在下表中完成，参考轴取在基线处。 表2.1 总纵弯曲正应力第一次近似计算 第一次近似中和轴参考轴（基线）距离： Δ=2275.61/1756.59=1.580 m 船体剖面对水平中和轴的惯性矩为 I=2*[9928.905+154.262-Δ2 *1756.59]=11394.7448 cm2m2 总纵弯曲应力为 σi=M/I*Z i*10 N/mm2 2.临界应力计算 因为处于中垂状态，下面只列出了中和轴以上部分受压板，纵骨，纵桁的临界应力。 （1）纵骨架式板格按下式计算： σcr=76*（100t/b）2 N/mm2 表2.2.1 纵骨架式板格临界应力计算 （2）.纵骨剖面要素及临界应力计算入下表，其中欧拉临界应力计算式： σcr=π2Ei/a2（f+b e t）N/mm2 式中，a为实肋板间距，a=120cm，b e为带板宽度平均值 b=40cm < a/6 =20cm, 因而带板的计算依据a/6. 带板受到压缩应力大于临界应力时应做折减，带板宽度按下式确定： b e=a/6/2*（1+φ） 带入可得，
1.极限弯矩：是指在船体剖面内离中和轴最远点的刚性构件中引起的应力达到结构材料屈服极限（在受拉伸时）或构件的临界应力（在受压缩时）的总纵弯曲力矩。 2.总强度:从整体上研究船体梁变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为总强度。 3.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。 4.剖面模数：W=I/Z,表征船体结构抵抗弯曲变形能力。 5.纵向强力构件：纵向连续并能够有效地传递总纵弯曲应力的构件习惯上被称为纵向强力构件。 6.安全系数：是考虑强度计算中的许多不确定性，为保证设计结构必要的安全度而引入的强度储备。 7.许用应力：是指在结构设计预计的各种工况下，船体结构构件所容许承受的最大应力值。 8.强度储备系数：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,Mj/M也表明船体结构所具有的承受过载的能力的大小。 9.局部强度：从局部上研究船体梁变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。 10.带板：为估算骨架的承载能力，把一定宽度的板计算在骨架剖面中，即作为它的组成部分来计算骨架梁的剖面积、惯性矩和剖面模数等几何要素，这部分板称为带板。 11.剖面利用系数：实际剖面模数与理想剖面模数的比值，表明了材料在剖面中分布的合理程度。 12.剖面模数比面积：产生单位剖面模数（W2/3)所需的剖面积。Cw=F/W2/3
13.计算剖面：可能出现最大弯曲应力的剖面。 14.甲板室：上层建筑中宽度与船宽相差较大的围蔽建筑物。 1.集装箱船为什么要进行扭转强度计算，产生扭矩的原因是什么？ 集装箱船具有大开口的技术特征，舱口宽度一般达到甚至超过船宽的85%，舱口长度可以达到舱壁间距的约90%，使得扭转强度的重要性上升到与总纵强度同等的地位。船舶在斜浪中航行、船舶倾斜、船舶横摇 2.船体强度计算应包括下述内容： （1）确定作用在船体和各个结构上的载荷的大小及性质，即所谓外力问题。（2）确定结构剖面中的应力与变形，即结构的响应分析（亦称载荷效应分析）；或者求使结构失去它应起的各个作用中的任何一种作用时的载荷，即结构的极限状态分析（亦称求载荷效应的极限值），即所谓内力问题。 （3）确定合适的强度标准，并检验强度条件。 3.简述计算船体梁所受剪力弯矩的步骤。P10 （1）计算重量分布曲线； （2）计算静水浮力曲线； （3）计算静水载荷曲线； （4）计算静水剪力及弯矩； （5）计算静波浪剪力及弯矩； （6）将静水剪力及弯矩和静波浪剪力及弯矩叠加，即得总纵弯矩和剪力 4.简述坦谷波绘制步骤。P23 5.纵向强力构件分为四类： （1）只承受总纵弯曲的纵向强力构件，称为第一类构件，如不计甲板横荷重
船体强度与结构答案 【篇一：《船体结构与强度设计》复习题】 txt>一、判断题 1、长期以来，总强度一直是船体结构强度校核的主要方面。（√） 2、强度标准设计又称为计算设计方法，是目前应用比较广泛的方法。（√） 3、船舶除具有一定的强度外，还必须具有一定的刚度。（√） 4、对那些抗扭刚度较低的船体来说，扭转强度的研究就显得十分必要。（√） 5、在单跨梁的弯曲理论中，我们规定弯矩在梁的左断面逆时针为正，在梁的右断面顺时针为正，反之为负。（√） 7、通过在方程中引入初始点的弯曲要素值来求解梁挠度曲线方程的 方法叫做“初参数法”。（√） 8、如果梁上受到几个载荷共同作用时，就可以用“叠加原理”来进行 计算。（√） 10、在船体结构中，除了少数的桁架结构外，大多数的结构都是以 弯曲变形为主的静不定杆系，例如连续梁、刚架及板架等属于这类 杆系。（√） 11、变形连续条件就是变形协调条件。（√） 12、交叉梁系中不受任何外载荷作用的杆系称为无载杆。（√） 13、从原则上讲，力法可以解一切静不定结构。（√） 15、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。（√） 17、节点平衡方程又叫位移法方法，且此方程为正则方程。（√） 20、正则方程就是力的互等定理的反应。（√） 21、所谓“位移法”就是以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。（√） 24、运用能量法能够解决结构的位移问题，也能解决静不定问题。（√） 26、在造船界，通常把杆件在弹性范围外失稳的力叫做临界力，以 区别弹性范围内失稳的欧拉力。（√） 28、对于任意多跨连续梁，只要其每个跨度是等距、等断面的，并 且两端是自由支持的，这时不论跨度有多少，其欧拉力都等于每跨 单独时的欧拉力。（√）
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。
234 5 a p P 1P2 234 P1 P11P12 34 5 P2 P21P22 3、一海船垂线间长Lpp=160m，设计时将分为20个理论站，机舱内有一主机，机电设备重量P=1000KN，主机跨2-3,3-4,4-5三个理论站，距离3-4站跨中位置a=3m，现要将该船进行局部性重力调整，使其主机重量分布2-3,3-4,4-5三个理论站，根据局部重力分配原则，试问分布到2-3,3-4,4-5三个理论站的均布重力分布分别为多少。 解：将三个理论站等分为2个理论站。 将P1分布列2-3,3-4两个理论站 将P2分布列3-4,4-5两个理论站 分配到2-3,3-4,4-5的重力分别为 10、某箱型船，长l=120m，宽b=20m，在淡水中正浮时吃水为6米，假设船的质量沿船长均匀分布，将一个100t的载荷加在船中后50米处的一点上，试画出其载荷，剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的弯矩值 4、一海船垂线间长Lpp=100m，设计时将其分为20个理论站，其尾部超出理论站L0站后的船体重量P=1000kn，超出0站的距离a=2m，现将其对该船进行局部重力调整，使其尾部重量分布到0-1，1-2理论站，根据局部重力分配原则，试0-1.1-2站的重力分布为多少? 5、某矩形剖面钢船，其剖面尺寸如图：船长L=72米，型宽B=12米，舱口边板b=3米，型深D=7.5米，吃水d=5.0米(淡水中)，假定船重量曲线为三角形(首尾端为零，船中最大)，分别画出重量曲线、浮力曲线、载荷曲线、静水力曲线、静水弯矩曲线图；同时求最大的静水弯矩。取甲板的许用应力为[σ]=1000kgf/cm2,试求刚好满足许用应力时的甲板厚度。(假设甲板是等厚的) 解：船在静水受力平衡： 重力方程：
第一章船舶与海洋平台一般类型及结构的一般知识 一、名词解释 1、总纵弯曲：作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等引起的船体绕水平横轴的弯曲，它是由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两部分叠加而成。 2、中拱弯曲：当波峰在船中时，会使船体中部向上弯曲。 3、中垂弯曲：当波谷在船中时，会使船体中部向下弯曲。 4、总纵强度：船体结构抵抗纵向弯曲不使整体结构遭受破坏或不发生不允许的变形的能力。 5、横向强度:横向构件抵抗横向载荷的能力。 6、局部强度：个别构件对局部载荷的抵抗能力。 7、主船体:上甲板以下的部分，由船底、舷侧、上甲板围成的水密空心结构。 8、上层建筑:上甲板以上的围蔽建筑物部分，它分为首楼、桥楼、艉楼以及甲板室。 9、纵骨架式：板格的长边沿船长方向，短边沿船宽方向，纵向骨材的间距小而密横向桁材的间距大而疏。 10、横骨架式：板格的长边沿船宽方向，短边沿船长方向，横向骨材的间距小而密纵向桁材的间距大而疏。 11、混合骨架式：纵横方向的骨材间距相差不多，板格的形状接近正方形。 12、弯矩的最大值在船体中部，向首尾部逐渐减小。 13、一般认为当波浪的波长等于船长时，船体的弯曲最为严重。 14、组成船体的四种板架结构：甲板板架、舷侧板架、船底板架和舱壁板架。 二、简答题 1、作用在船体与海洋平台上的外力有哪些？ 答：①船体的总纵弯曲：作用在船体上的重力、浮力、波浪水动力和惯性力等引起的船体绕水平横轴的弯曲，它是由静水总纵弯曲和波浪总纵弯曲两部分叠加而成； ②横向的局部载荷：局部的水压力和货物的横向载荷等； ③局部载荷：机器和螺旋桨运转时的振动力、船首端的波浪砰击和水面漂浮物的撞击等局部外力、油船的油货舱内液体的晃动载荷等局部外力； ④波浪惯性力：船舶横摇时引起肋骨的歪斜和船体的扭转。（发生扭转的原因：①船舶在斜浪中穿行；②首尾载荷分布不均。）