船舶結構力概念題習題集

2022-05-29 11:12:02 字數 4008 閱讀 3551

船舶結構力學習題集

第一章緒論

思考題1. 什麼叫做船體總縱彎曲?船體的總縱強度與區域性強度有什麼區別與聯絡?

2. 船體結構中有哪些受壓構件?為什麼說船在總彎曲時船體受壓的構件(主要是中垂狀態時的上層甲板)因受壓過度而喪失穩定性後,會大大減低船體抵抗總彎曲的能力?

3. 船舶在航行時為什麼會發生扭轉現象?船體結構中還有哪些構件在受載後會發生扭轉?

4. 應力集中是由什麼因素引起的?船體結構中哪些部位會發生應力集中?應力集中可能導致什麼後果?

5. 何謂骨架的帶板?帶板的寬度(或面積)與什麼因素有關,如何確定?試分析帶板寬度對骨架斷面幾何要素的影響。

第二章單跨梁的彎曲理論

思考題1. 梁彎曲微分方程序是根據什麼基本假定匯出的,有什麼物理意義,適用範圍怎樣?

2. 單跨梁初引數法中的四個引數指什麼引數?它們與座標系統的選擇有沒有關係?

3. 為什麼當單跨樑兩端為自由支援與單跨樑兩端為彈性支座支援時,在同樣外荷重作用下兩梁斷面的彎矩和剪力都相等;而當梁兩端是剛性固定與梁兩端為彈性固定時,在同樣外荷重作用下兩梁斷面的彎矩和剪力都不同?

4. 梁的邊界條件與梁本身的計算長度、剖面幾何要素、跨間荷重有沒有關係?為什麼?

5. 梁複雜彎曲時的邊界條件與梁橫彎曲時的邊界條件有何不同?它反映了什麼問題?

6. 梁的彈性支座與彈性固定端各有什麼特點?它們與梁本身所受的外荷重(包括大小、方向及分布範圍)有沒有關係?

7. 為什麼梁在橫彎曲時,橫荷重引起的彎曲要素可以用疊加法求出,而梁在複雜彎曲時,橫荷重與軸向力的影響不可分開考慮?

第三章桿件的扭轉理論

思考題1. 何謂自由扭轉,何謂約束扭轉,各有什麼特點?

2. 非圓斷面的自由扭轉有什麼變形特徵?

3. 剛周邊假定的具體內容如何?它有什麼作用?

4. 何謂剪流?何謂布雷特公式?何謂環流方程式?

5. 多閉室斷面桿件的自由扭轉慣性矩如何計算?

6. 桿件在約束扭轉時有哪幾種應力成份?為什麼會出現翹曲正應力?

7. 薄壁圓管在自由扭轉時,平行於管縱軸的截面上是否有剪應力存在?如果有,它會不會使薄壁圓管繞垂直於縱軸轉動?

第四章力法

思考題1. 什麼叫力法?如何建立力法方程式?

2. 什麼是力法的基本結構和基本未知量?基本結構與原結構有什麼異同?力法正則方程序的物理意義是什麼?

3. 用力法計算某些支座有限定位移的連續梁或平面剛架時應注意什麼問題?

4. 剛架與板架的受力特徵和變形特徵有何區別?

5. 僅有肋骨組成的橫骨架式船側板架,為提高其強度,加設一根船側縱桁。試從板架兩向梁之間的相互關係分析,是否恰當?

6. 如果一根交叉構件板架中有一根主向梁的尺寸或固定情況與其餘的不相同,應如何計算?此時交叉構件將是怎樣的彈性基礎梁?

第五章位移法

思考題1. 試舉例說明位移法的基本原理。

2. 位移法的基本結構是什麼樣的結構?

3. 何謂「結構的動不定次數」?如何決定位移法中的基本未知數?

4. 根據位移法的基本原理,試舉例寫出節點有集中力或集中彎矩的平衡方程式,列出彈性支座處或開口端為彈性固定端處的節點力平衡方程式。

5. 與力法相比,位移法有何優點與缺點?

6. 在位移法計算中,剛架或連續梁的開口端是否一定要剛性固定住?如果不需要,試匯出相應的由轉角引起的杆端彎矩的關係式。

第六章能量法

思考題1. 一樑上同時受到兩個集中力時,應變能可否分別計算每一力作用時的應變能再相加,為什麼?一桿繫結構承受拉(壓)、彎曲、剪下與扭轉四種載荷時,應變能可否分別計算每一種載荷作用時的應變能再相加,為什麼?

2. 何謂應變能,何謂余能,有何區別?

3. 何謂體系總位能、力函式?

4. 為什麼李茲法的基函式只要求滿足結構的位移邊界條件?

5. 迦僚金法與李茲法的主要差別有哪些?

6. 試說明虛位移原理與虛力原理兩者的區別。

7. 「虛位移原理代表了結構體系的靜力邊界條件和內部協調條件」此論斷正確嗎?

8. 「虛力原理代表了結構體系的位移邊界條件及內部協調條件」此論斷正確嗎?

9. 作為位能駐值原理的近似解法,李茲法和迦僚金法算出的結果是否總是近似解?

10. 應用能量法時,線性體系與非線性體系的差別是什麼?

第七章矩陣法

思考題1. 何謂節點自由度、杆元的杆端力及節點外載荷?

2. 何謂單元剛度矩陣?它們的階數是由什麼決定的?

3. 由單元剛度矩陣組成結構剛度矩陣的物理意義是什麼?當組集總剛度矩陣時可遵循的規律是什麼?

4. 矩陣法中為什麼要進行約束處理?

5. 根據什麼原則劃分杆繫結構中的節點、杆單元及確定節點編號?

6. 怎樣理解「節點位移和端點力一一對應」?為什麼矩陣法中節點位移和端點力的排列次序一經確定就不要改變了?為什麼要建立結構座標系和杆元區域性座標系兩套座標系統?

7. 總剛度方程是什麼性質的方程?在求出節點位移後,如何求未知的支座反力?

8. 矩陣法中對「結構對稱,載荷對稱」的結構如何處理?對位於對稱面上的結構件及彈性支座應如何處理?對計算結果又應如何處理?

第八章平面應力問題的有限元法

思考題1. 何謂平面應力問題,船體結構計算中有哪些問題可以簡化為平面應力問題處理?

2. 位移函式為線性的三角形單元和矩形單元各有哪些主要特點?試比較其優缺點。

3. 怎樣把平面應力單元邊上的分布外載荷化為等效節點載荷,等效節點載荷與位移函式是否有關?

4. 求出節點位移後應如何計算支座反力?

5. 有限元法和矩陣法有哪些相同點和不同點?

6. 怎樣由單元剛度矩陣合成總剛度矩陣?總剛度矩陣中每個元素的物理意義是什麼?

7. 總剛度矩陣有什麼特點?研究總剛度矩陣的特點有什麼用處?

第九章矩形板的彎曲理論

思考題1. 何謂剛性板,何謂柔性板,何謂正交異性板?

2. 剛性板彎曲的基本假定是什麼?與梁彎曲時的基本假定相比有何異同?

3. 試述板彎曲問題的受力和變形特徵,船體結構計算中哪些問題可化為板的彎曲問題求解?

4. 在什麼條件下發生板的筒形彎曲,其受力和變形有何特徵?板條梁與普通梁有何異同?

5. 船體板在筒形彎曲時如受有外加中面力,是否一定要考慮中面力對板彎曲要素的影響?如果板邊不可趨近是否一定要考慮大撓度彎曲產生的中面力對板彎曲要素的影響?

6. 板的邊界條件與梁的邊界條件寫法有何異同?為什麼在板的自由邊緣要匯出剪、扭合一的邊界條件?

7. 船體板的彎曲一般來說為什麼可以視為四周為剛性固定的剛性板?四周為剛性固定的矩形板可以用什麼方法求解?精確性如何?

8. 船舶雙層底結構作為結構上的正交異性板計算時作了哪些假定?這些假定用在推導過程中有什麼作用?

9. 為什麼說矩形板單元是非協調元,它與所取的位移函式有沒有關係?

第十章桿及板的穩定性

思考題1. 何謂結構的穩定性問題?為什麼說「失穩」也是一種破壞形式?

2. 船體結構中主要考慮哪些構件的穩定性問題?

3. 試比較結構的臨界應力或臨界荷重,結構在彎曲時斷面上的正應力,梁彎曲時的極限荷重的意義,它們分別有什麼特點?

4. 何謂桿件的尤拉力?它與桿件的臨界力有什麼區別?

5. 增加或減少杆端的約束剛度,對壓桿的折算長度和尤拉力值有何影響?

6. 為什麼在結構失穩時只能求出失穩的臨界載荷和失穩時的形態,而不能確定失穩時的變形值?

7. 何謂壓桿的非彈性穩定性問題,工程上可以用哪些方法解決這一問題?

8. 根據壓桿和板穩定性的計算公式,試分析它們的臨界應力各與哪些因素有關,為什麼?

9. 在船體結構中為什麼高強度鋼的採用增加了結構構件失穩的可能性?採用高強度鋼時如何處理強度與穩定性的矛盾?

10. 在甲板板架的穩定性計算中,何謂橫樑的臨界剛度?如果橫樑已達到臨界剛度,提高甲板板架的穩定性有何辦法?

11. 用李茲法計算杆或板的臨界載荷時應注意什麼問題?求得的臨界載荷與精確值相比總是偏大還是總是偏小,為什麼?

12. 如何判別甲板板架失穩時是屬於彈性失穩還是屬於非彈性失穩?計算甲板板架臨界應力的「試演算法」含義及步驟如何?

13. 為什麼船體板在失穩後還能繼續承載?板在受壓時的極限荷重是如何定義的?

14. 何謂板失穩後的「有效寬度」和「折減係數」?何謂「剛性構件」板和「柔性構件」板?

船舶結構力學概念題習題集

第四章力法 思考題1.什麼叫力法?如何建立力法方程式?2.什麼是力法的基本結構和基本未知量?基本結構與原結構有什麼異同?力法正則方程序的物理意義是什麼?3.用力法計算某些支座有限定位移的連續梁或平面剛架時應注意什麼問題?4.剛架與板架的受力特徵和變形特徵有何區別?5.僅有肋骨組成的橫骨架式船側板架,...

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