船舶与海洋工程结构物强度习题集.doc
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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,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?
15.何谓“等值梁”?
在计算船体总纵弯曲正应力的过程中,之所以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,而不做非弹性修正?
在计算板的
时,为什么要区分纵式骨架和横式骨架?
22.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,其最大弯曲正应力发生于何处?
为什么对纵式骨
架的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、、和沿纵向和垂向分别如何变
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
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,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?
41.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?
43.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“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
54.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的Morison公式中各字母的含义:
又若结构物为固定立柱,则该公式如何简化?
58.Morison公式中的拖曳系数的物理意义是什么,其数值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个独立参数(此外,锚链的为
已知量),能否确定出的数值?
62.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?
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?
船舶与海洋工程结构物强度练习题
船舶强度部分
1.设某船船长为L,船体部分的重量为W,其重心位于船舯后xg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:
a+4b+c=6
a-c=xg/L
2.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b,重心位置以距离a表示。
(2)梯形分布重量,三剖面处的分布集度分别为a、b和c。
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L=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P=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L=50m,宽B=10m,高H=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w=200kN/m,在甲板中部向首、尾各l=10m的范围内堆放了
q=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h=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。
水的比重取为=10kN/m3。
6.某箱型船长100m,宽18m,在淡水中正浮时吃水为5m。
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L/2范围内堆放单位长度重量为q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P=?
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L=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L/2范围内
堆放单位长度重量为qO的货物,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qO=?
(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L=40m的长方形驳船,其自重沿船长均布。
在尾部L/4范围内均匀堆放了重量
为Q=50KN的散货。
欲使该船仍保持水中正浮状态,并且尾部L/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.船舯横剖面如图10所示,其内底高h与型深H之比h/H=2/7,最小剖面模数为W。
又已知b点和c点的总纵弯曲正应力(第一近似)之比为1:
3。
若剖面弯矩为M,求图中
a、b、c各点的总纵弯曲正应力。
11.某船舯横剖面如图11所示,型深H=5.6m。
已知在总纵弯曲正应力的第一近似计
算中,剖面计算弯矩(波峰位于船舯)为M=50000KN-m,甲板和外底板的正应力分别为
=80N/mm2,=-60N/mm2。
求剖面的中和
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- 船舶 海洋工程 结构 强度 习题集