毕业答辩——船舶结构力学

结构力学1．船体结构中，那些构件是承受总纵弯曲的？哪些是承受横向弯曲和局部弯曲的？哪些是既承受总纵弯曲又承受局部弯曲的１）承受总纵弯曲构件：连续上甲板，船底板，甲板及船底纵骨，连续纵桁，龙骨等远离中和轴的纵向连续构件（舷侧列板等）；２）承受横弯曲构件：甲板强横梁，船底肋板，肋骨；３）承受局部弯曲构件：甲板板，平台甲板，船底板，纵骨等；４）承受局部弯曲和总纵弯曲构件：甲板，船底板，纵骨，底纵桁，龙骨等；2．试概述船体结构中甲板板，舷侧外板，内底板，外底板及舱壁板各受什么载荷？甲板板：纵横力（总纵弯曲应力沿纵向，横向货物或上浪水压力，横向作用）。舷侧外板：横向水压力等骨架限制力沿中面。内底板：主要承受横向力货物重量，骨架限制力沿中面为纵向力。舱壁板：主要为横向力如水，货压力也有中面力。3．简述结构力学中梁弯曲理论的三个基本假设。1）平断面假设，梁在弯曲前的断面在弯曲后仍为平面2）刚性足够大，各向同性的弹性材料3）两个弯曲主平面4．分别说明结构力学中梁弯曲要素和板弯曲要素的符号规定。梁弯曲要素的符号规定：梁的挠度：向下为正；梁的断面转角：顺时针方向为正；梁的弯矩：在左断面逆时针方向为正，在右断面顺时针方向为正；梁断面的剪力：在左断面向下为正，在右断面向上为正；5．梁的弯曲中剪切为什么会引起挠度。26从梁的微段的两个断面上的剪应力分布可知，在剪应力作用下，微段将发生歪斜，于是就产生了由于剪切力的存在而产生的挠度。6．简述结构力学中的力法原理。以力的大小为未知参数，通过变形连续条件建立方程，最后求出力。有两种方式一种是去支座加力，一种是将多支座连续梁从中间支座处断开，将连续杆件离散。7．简述计算杆系弹性固定端柔性系数的方法。（实际结构中杆件的弹性固定端是与其相邻的不受外载荷的杆件作用的结果；换言之，受载杆与不受载杆相连时，不受载杆相当于受载杆的弹性固定端）为计算弹性固定端的柔性系数，只需把受载杆与不受载杆在相交处切开，并加上相互作用的弯矩，计算不受载杆在弯矩M作用下的转角θ，θ与M的比值就是柔性系数。8．简述位移法的原理。94将杆系拆分为两端刚性固定的单跨梁，（这种两端刚性固定的单跨梁是位移法中的基本结构）在固定端强迫添加一个转角（或还有位移），并根据截面力平衡列方程，求出固定端转角或位移等未知数。【力法将杆系拆分为两段自由支持的单跨梁，而位移法将杆系拆分为两端刚性固定的单跨梁。】9．简述矩阵法的主要计算过程。151（1）将结构离散为杆元与节点，并建立杆元坐标系与结构坐标系；（2）建立杆元坐标系中的杆元刚度矩阵；（3）坐标转化得结构坐标系中的杆元刚度矩阵；（4）组合各杆元刚度阵得结构坐标系下的总刚度阵；（5）计算节点外载荷矩阵；（6）约束处理；（7）求解平衡方程的节点位移；（8）计算杆元端点力求杆元的内力与变形。10．说明纵骨架式和横骨架式船体板临界应力的计算方法。P274纵骨架式船底板：公斤力/厘米2，或牛顿/毫2横骨架式船底板：公斤力/厘米2，或牛顿/毫米211．简述板的筒形弯曲概念及其发生的条件。203条件：板的边长比相当大（大于或等于2.5到3），外载荷沿板的长边不变化。概念：板沿短边有曲率，沿长边无曲率的弯曲方式为筒形弯曲。12．说明什么是板条梁？它与普通梁的不同点是什么？（203）在板的筒形弯曲部分沿弯曲方向取一个单位宽度的狭长梁，这个狭条梁称为板条梁。板条梁与普通梁的弯曲方式是一样的，但是板条梁的两个侧面受到约束，这就使板条在变形后的截面仍为矩形，而普通梁弯曲后截面不再保持矩形（受压部位扩大，受拉部位缩小）。13．什么受力状态下甲板板架可能出现稳定性问题？262在船体总弯曲的压应力作用下可能失稳。14．说明什么是杆件的临界力？什么是欧拉力？它们有什么区别？249，251，255杆件失稳时的相应的压力叫做杆的临界力。欧拉力是弹性范围内的临界力。在造船界，通常将杆件在弹性范围外的失稳的力叫做临界力，以区别于在弹性范围内的失稳的欧拉力。15．简述杆件的非弹性稳定概念。255压杆在失稳时，材料已经超出了弹性范围，这种失稳叫做非弹性失稳。16．简述位能驻值原理。125总位能等于应变能与力函数之差，；表示总位能有一驻值（有极值），故此原理称为位能驻值原理；17．说明李兹法求解梁弯曲问题的思路。127李兹法利用位能驻值原理把变分问题看做是求一个包含有限个变量的普通函数的极值问题，对于梁的弯曲，具体作法是将挠曲线写成级数形式式中为选取的不破坏梁端位移边界条件的函数，称为形状函数或基函数为待定系数，然后将带入总位能中，使总位能称为含参多元函数，接着对总位能求偏导，令其为0，即可得出参数值，然后将参数带入挠曲函数中即可得到挠曲函数。18．说明板的后屈曲概念及其所考虑的因素。285板在失稳后，不是立即破坏，还能继续承受一定程度的压缩载荷，这一现象称为板具有后屈曲强度。需要考虑板的中面力，板的大挠度，材料在超过比例极限之后的非线性问题；（船体板是连续的，板格不孤立，有骨架支撑，产生了中面力）19．说明板的弯曲中板的分类及其主要区别。211刚性板：中面力对弯曲要素的影响可以忽略；柔性板：中面力对弯曲要素的影响不可忽略；薄板：板的中面力远较弯曲力大，板主要靠中面拉力承载。20．举例说明海底管道跨越一个障碍物的力学计算模型。将障碍物简化为刚性自由支持，将管道简化为梁。所受载荷考虑为均布载荷（沿着管的轴向方向）21.船舶与海洋工程结构力学与结构动力学的区别？船舶结构力学是研究船体结构静力响应的一门课程；船舶结构动力学是研究船体结构动力响应的一门课程。22.船舶与海洋工程结构力学与船舶与海洋工程结构强度的关系船舶结构强度是泛指研究船体结构强度的科学，它包括外力、结构在外力作用下的反应，即内力研究和许用应力的确定等一系列问题；而船舶结构力学则是专指研究船体结构内力的问题，不包括外力及许用应力等方面的问题。23.何谓“梁”，梁的自由支持边界条件是什么？受外荷重作用而发生弯曲的杆件叫做梁；挠度和弯矩为零。24.采用船舶与海洋工程结构力学中的力学进行多跨梁的求解，常用两种方法，请简要叙述。力法和位移法。力法：在计算时以力为未知数，根据变形连续条件建立方程式，最后解出力来。位移法：以杆系节点处的位移为基本未知数的方法。25.简述采用船舶与海洋工程结构力学中的位移法求解杆系问题时的基本步骤。1）分析结构的节点，看一下有几个节点可以发生转角，从而决定有几个未知数；2）然后设想在可能有转角发生的节点处全加上扛转约束，这样结构中各杆均成了两端刚性固定的单跨梁，计算这种梁在外力作用下的杆端弯矩即固端弯矩；3）假想将加固的各节点强迫转动，使发生转角θ1θ2θ3。。。θn，按公式写出各干因转角而发生的杆端弯矩，并写出各干的杆端总弯矩；4）对发生转动的各节点建立节点弯矩平衡方程式；5）解弯矩平衡方程式组，得θ1θ2θ3。。。θn，于是可计算出各干的杆端弯矩，从而求出各干的弯曲要素26.对于一单跨梁小挠度弯曲，拟采用船舶与海洋工程结构力学中的初参数法和能量法中的李兹法求解，试问哪种方法计算结果更精确？27.简述船舶与海洋工程结构力学中有限元法的计算步骤？1）结构的离散2）计算单元的刚度矩阵3）计算结构总刚度矩阵4）建立外力矩阵5）约束处理6）求解节点位移7）计算单元应力8）支座反力计算和节点力平衡的检验28.简述杆的稳定性中欧拉应力与临界应力的区别，孰大孰小？杆件失稳时的相应的压力叫做杆的临界力。欧拉力是弹性范围内的临界力。29.对于船体板架，在不更换现有构件的前提下，试提出提高板格稳定性的有效措施。30.说出5种船舶与海洋结构力学中常用的分析方法？1)有限元法；2)力法；3)位移法；4)能量法；5)初参数法；