船舶与海洋工程结构物强度习题集.doc

1、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

2、，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？115何谓“等值梁”？在计算船体总纵弯曲正应力 的过程1中，之所以

3、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 时，究竟采用“简cr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： 中各字母EilA2的含义；当按此公式计算出的 值超过材料的比例极限时，应如何对所得结果进行E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 ，E而不做

4、非弹性修正？在计算板的时，为什么要区分纵式骨架和横式骨架？E22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 、 和 的含义，并比较它们234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2力发生于何处？为什么对纵式骨架的

5、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 、 、 和123沿纵向和垂向分别如何变4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（ 的高次近1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 ？目前造船界的做法危 险如何？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，

6、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 ”和“力偶固定系数 ”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？341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

7、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（ 、 、 和 ）相迭加？123443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“

8、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454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

9、的 Morison 公式中各字母的含义： fCAuVCuDrNnmRr12又若结构物为固定立柱，则该公式如何简化？58Morison 公式中的拖曳系数 的物理意义是什么，其数值D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 的含义。若已知锚链链态的任意两kx个独立参数（此外，锚链的 为w已知量），能否确定出 的数值？x62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？

10、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5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

11、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？6船舶与海洋工程结构物强度 练习题船舶强度部分1.

12、设某船船长为，船体部分的重量为，其重心位于船舯后 x 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： a4bc6ac xg/L10872. 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 ，分布长度为，重心位置以q0距离表示。(2) 梯形分布重量，三剖面处的分布集度分别为、和。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

13、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50m，宽10m，高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200kN/m，在甲板中部向首、尾各10m 的范围内堆放了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3m ，波长 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

14、。水的比重取为 10kN/m 3。6. 某箱型船长 100m，宽 18m，在淡水中正浮时吃水为 5m。7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/2 范围内堆放单位长度重量为的货物时，为保持船体在水中的正浮状态，问在船艉处所加的集中载？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/2 范围内堆放单位长度重量为 O 的货物，

15、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 O？(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40m 的长方形驳船，其自重沿船长均布。在尾部/4 范围内均匀堆放了重量为50KN 的散货。欲使该船仍保持水中正浮状态，并且尾部/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

16、图 10 所示，其内底高 h 与型深 H 之比H2/7，最小剖面模数为。又已知点和点的总纵弯曲正应力(第一近似)之比为 1:3。若剖面弯矩为，求图中、各点的总纵弯曲正应力。11某船舯横剖面如图 11 所示，型深 5.6m 。已知在总8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50000KN-m，甲板和外底板的正应力分别为80N/mm 2，60N/mm 2。求剖面的中和轴位1a 1b置，全剖面的惯性矩和最小剖面模数 min 。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5000cm 2，中和轴距基线高度6m，剖面惯性矩30000cm 2-m2，甲板剖面

17、模数 6000cm 2-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 215cm 2 的小纵桁，而下甲板装配了 4 根截面积各为 125cm 2 的大纵桁)。若已知型深11m，两层甲板的间距2.5m，试计算实际的甲板剖面模数 d。13. 某船舯半剖面如图 13 所示。其中上甲板为异种材料，与基本材料的弹性模量之比:1:3 ，其面积 120cm 2 (自身惯性矩可忽略不计) 。型深6m。在图示坐标系 o-yz 下，除板之外的半剖面要素如下：面积1960cm 2，对轴的静矩1120cm 2-m，二次矩15140cm 2-m2。又已知该剖面的中拱弯矩540

18、00kN-m，试计算板的实际总弯曲正应力 ？114. 参考图 14，设两构件的形心分别为 1 和 2，其距离为，已知各构件的面积分别为 1 和 2，对各自形心轴 (平行 oy)的惯性矩分别为 1 和 2。证明该组合剖面对其形心轴的惯性矩为：JJ 1 +J2 +d2 /(F11 +F21 )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0.6cm，纵骨为#10球缘扁钢，纵骨间距33cm，纵骨跨长150cm。钢9的弹性模量20000kN/cm 2，其屈服极限 35kN/cm 2。s16. 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 125cm，厚 10.5

19、cm；面板宽 26cm，厚 20.8cm。横骨架间距150cm 。17. 对图 17 所示的甲板板架，计算：(1) 使纵骨的临界应力 时的横梁的必需惯性矩。crs(2) 使横梁可作为纵骨刚性支座时的横梁的临界惯性矩 cr 。已知：船体舱段长度7.5m，甲板板架宽 13m，横梁间距1.5m，纵骨间距0.3m。设横梁两端的固定系数 0 及 0.35。又12给出包含附连翼板的纵骨横截面积为35.15cm 2，惯性矩为524cm 4。钢的弹性模量20000kN/cm 2，其屈服极限 35kN/cm 2。s18. 图 18 所示的纵式构架甲板，纵骨间距600mm，板厚6mm。已知在总纵强度第一近似计算中

20、，甲板板的 100N/mm 2，试计算：1(1) 板的折减系数 。(2) 板应减缩掉的面积 。A19某船甲板为纵式构架，其舯剖面如图 19 所示。甲板板和的尺寸分别为 62100 和8900 (即：板厚 板宽，单位 mm)。型深 7m，内底高2m，纵骨间距60cm。在总纵弯曲正应力 的第一近似计算中，已知中垂状态时1的内底板和外底板的正应力分别为 25N/m m 2， 75N/mm 2。求：1b 1c(1) 甲板板的总纵弯曲正应力(2) 甲板板和的减缩系数和12(3) 甲板板的被减缩掉面积，即非工作面积 (按半剖面计算)A20. 对某船舯舱段进行总强度校核，其剖面如图 20 所示，其中6.3m，0.9m 。已知