船舶结构力学

发布 2021-05-30 21:56:28 阅读 6336

1、 强度:是指船体结构在正常的使用过程和一定的年限内具有不破坏或不发生过大变形的能力。

2、 总纵强度:是把船舶整体当作空心薄壁梁计算出来的强度。

3、 局部强度:指船体的横向构件以及船体的局部构件在局部载荷作用下的强度。

4、 船体强度的内容:总纵强度体、局部强度、稳定问题、扭转问题、应力集中问题、船体在运动的波浪上的外力计算,船体的振动,船体的低周期疲劳等。

5、 船舶结构力学的内容:阐明结构力学的基本原理与方法;应用它们解决船舶结构力学所要研究的问题。

6、 船体结构是由板和骨架等构件组成的空间复杂结构。

7、 计算图形:船体结构是由板和骨架等构件组成的空间复杂结构,在进行结构计算之前需要对实际的船体结构加以简化,简化后的结构图形即为计算图形。

8、 与骨架相连的那一部分叫做骨架的“带板”。

9、 板架应该是指由板与纵、横骨架所组成的板、梁组合结构; 由于杆系中各杆相互刚性连接,并受到杆系平面内的载荷作用,故称这种杆系为“刚架”或“肋骨框架”。

10、 梁是受外荷重作用而发生弯曲的杆件;单跨梁是仅在梁的两端有支座的梁;悬臂梁是单跨梁的一种特殊的情形。

11、 梁端的边界条件就是梁端弯曲要素的特定值或弯曲要素之间的特定关系式。

12、 梁的复杂弯曲是同时考虑横向和轴向这两种载荷作用的梁的弯曲。

13、 梁的弯曲公式是在小变形及材料符合虎克定律的前提下导出的,所以梁的弯曲要素与梁上的外力呈线性关系。

10、当梁受任何横向荷重及轴向拉力或轴向压力作用而发生复杂弯曲时,不论梁端固定情况怎样,总归是轴向拉力将使梁的弯曲要素的值减小;轴向压力将使梁的弯曲要素的值增大,且使弯曲变形去向无限大的轴向压力就是压杆的临界压力。

11、几何不变体系是指如果不考虑材料应变所产生的变形,体系在受到任何载荷作用后能够保持其固有的几何形状和位置的体系。超静定结构则是几何不变但却存在多余联系的体系,其全部反力和内力仅凭静力平衡方程是不能完全确定的。

12、多余联系:对保持体系的几何不变来说是不必要的联系。多余约束力:多余联系中所产生的力。

13、超静定结构的几何特征是具有多余联系,而其静力特征是具有多与约束力。通常将多余联系或多与约束力的数目称为结构的超静定次数。

14、船体结构中,相互交叉的梁系叫做板架。板架受垂直于杆系平面的载荷作用而弯曲,板架中梁的交叉点又叫做板架的节点。

15、船体结构中的板架,为双向正交梁系。并且双向梁的数目一般是不相等的。其中数目较多的一组梁叫做主向梁,与其正交的数目较少的梁叫做交叉构件。

16、简单板架:为主向梁于交叉构件都是等截面的板架。

17、力法:把多余约束力作为基础未知量的计算方法。

18、矩阵位移法:把位移法分析杆系结构的全过程以矩阵形式来表示。

18、位移法:就是以杆系结构节点处的位移作为基本未知量的方法。

19、位移法的基本原理是:通过在节点处增加约束来获得由一系列超静定单跨梁组成的基本结构,以节点位移作为基本未知量,由节点静力平衡条件列位移法方程,求解节点位移,而后再依据节点位移求出结构内力。

20、叠加原理:当梁上同时受到几个不同的横向荷重及一定的轴向力作用时,分别求出在该轴向力作用下的各个横向荷重单独作用于梁时的弯曲要素,然后进行叠加,即得到在该轴向力作用下几个不同的横向荷重同时作用于梁时的弯曲要素。

21、弹性基础梁:支承于弹性基础上的梁;弹性基础的刚性系数:设梁的挠度为v,则弹性基础给梁的单位长度上的反力为kv。其中k是比例系数,称为弹性基础的刚性系数。

22、在超静定结构上去掉多余联系的基本方法:a、撤去一个活动铰支座或在支座处切断一根梁,相当于去掉一个联系,切断一根链杆也相当于去掉一个联系。b、撤去一个固定铰支座或一个单铰,相当于去掉两个联系。

c、切断一根梁式杆或撤去一个刚性固定端,相当于去掉三个联系。d、将一个刚性联接或将刚性固定端改为固定铰支座,相当于去掉一个联系。固定铰支座改为活动铰支座,也相当于去掉一个联系。

23、力法:把多余约束力作为基本未知量的计算方法。

力法的基本原理:把去掉原结构上的多余联系后得的静定结构作为基本结构,以多余约束力作为基本未知量,根据原结构在多余联系处的变形条件列力法方程,解之即得多余约束力;而以后的计算与静定结构相同。必须指出,基本结构的选取虽然可以不同,但它必须是几何不变的。

24、力法与位移法的不同:力法是把杆系拆为两端自由的单跨梁来研究,即是去掉杆系多余联系后,代之以多余约束力的静定结构作为计算模型;位移法则是把杆系拆为两端刚性固定的单跨梁来研究,即是增加杆系多余联系,用一系列单跨超静定梁作为原结构的基本结构。

25、矩阵位移法:把位移法分析杆系结构的全过程以矩阵形式来表示。

26、如果刚架中汇交于任何一个节点的杆件都只有两根,则这种刚架就叫做简单刚架, 如果刚架汇交于节点的杆件有多余两根的,则这种刚架就叫做复杂刚架。 实际结构中,大多数刚架受力变形后节点线位移可以不计,于是计算强度时在节点处可加上固定铰支座,故称为不可动节点刚架; 计算强度时在横梁端处只能加弹性支座或给定一个已知的线位移,这种刚架称为可动节点刚架。

27、弯曲杆元的刚度方程:求两端刚性固定弯曲杆元因杆端发生线位移和角位移而引起的杆端弯矩、剪力与线位移、角位移的关系式。

28、整体装配:把建立以矩阵形式表示的位移法方程组的过程。

29、矩阵位移法主要包括:杆元分析、编号约定与杆元定位向量、坐标转换、整体装配、弹性约束和强迫位移处理、求解位移法方程组、杆元内力计算等。

31、刚度矩阵有以下性质:a、杆元刚度矩阵是对称矩阵;b、杆元刚度矩阵的主对角线上的元素均为正数;c、杆元刚度矩阵是奇异矩阵,因为刚度矩阵的行列式等于零。这是因为杆元的刚度方程包含了描述杆元发生刚体运动的情形。

32、固端轴力:两端刚性固定的拉(压)杆元,在轴向外载荷作用下将在杆元两端引起轴力。

33、两个向量:结构节点未知位移向量和杆元定位向量。

34、结构节点未知位移向量:把杆系结构节点的各个未知位移分量,按其编号的大小,依次排列起来成为一个向量。

35、强迫位移:就是给定的非零节点位移分量。

36、能量原理:在变形固体力学中把与能量概念有关的一些原理、定理的统称。

37、能量法:通常把直接应用能量原理来进行结构分析的方法称之为能量法。

38、两个基本的能量原理:虚位移原理和虚力原理。

39、**弹性问题中,由于应力与应变之间以及载荷与位移之间都是线性关系,所以余能与应变能在数值上是相等的。

40、虚位移:设结构在外力作用下处于平衡状态,如果从平衡位置算起给结构一个可能发生的微小位移,即满足结构位移边界条件和变形连续条件的微小位移,称之为虚位移,则外力对虚位移所做的功比等于结构因虚变形而获得的虚应变能虚位移原理既不限定用于弹性问题,也不限定用于线性问题。虚位移原理是结构在外力作用下处于平衡状态的必要和充分条件。

41、卡氏第一定理既适用于线性弹性体,又适用于非线性弹性体。

42、虚力原理:虚力对外力引起的位移所做的功比等于结构的虚余能。和虚位移原理一样,虚力原理既不限定用于弹性问题,也不限定用于线性问题。虚力原理是结构变形协调的必要和充分条件。

43、余位能驻值原理:在所有满足平衡条件和静力边界条件的支座反力中,真实的支座反力,即满足结构变形协调条件和位移边界条件的支座反力,使总余位能取得驻值。

44、最小余能原理:在稳定平衡的超静定结构中,真实的多余约束力使结构的余能去极小值。该定理对于线性弹性结构和非线性弹性结构都是有效的。

45、传统的弹性力学解题方法有三种:位移法、应力法和混合法。

46、收敛准则:a、位移函数必须包含单元的刚体位移;b、位移函数必须包含单元的应变;c、位移函数要在单元内连续并使相邻单元间的位移协调。

47、矩形薄板发生筒形弯曲的条件是:当矩形薄板的长边与短边之比至少大于2.5—3。

48、板的筒形横弯曲:是指板仅仅在横向载荷作用下发生筒形弯曲。

49、板的筒形复杂弯曲:是指板在横向载荷和板中面力共同作用下发生的筒形弯曲。

50、薄板弯曲:板只承受垂直板面的载荷,没有外加中面力,且薄板弯曲时挠度是很小的,挠度远小于板的厚度。此即薄板小挠度弯曲。

51、失稳:如果当压力t达到某一极限值te时,压杆丧失其直线形状的平衡而过渡到曲线形状的平衡,则这种现象称为压杆丧失了稳定性或简称失稳,又称屈曲,压力的极限值te称为临界压力。

52、结构丧失稳定性的特征是:当载荷达到某一临界值时,原来的平衡形式成为不稳定的,而可能出现新的有质的区别的平衡形式。

53、根据船舶结构的实际情况,甲板骨架和甲板板格失稳的可能性比船底的大得多。

54、确定结构临界载荷的方法很多,其中最重要的是解析法和能量法。

55、解析法:指直接求解结构的中性平衡微分方程式来确定结构临界载荷的方法。

56、在压杆长度、截面尺寸及材料均相同的条件下,杆端的约束越大,即两端的固定程度越大,则欧拉力也越大。约束越大,欧拉力就越大,因此用李兹法得出的欧拉力总是偏大的。

57、临界力:在造船界中,通常把压杆在弹性范围外失稳的力叫做临界力。

58、简单甲板板架:甲板板架的所有纵骨相同,且等间距布置,纵骨两端自由支持;板架的所有横梁也是相同和等间距布置的。

59、板失稳的应力就称为临界应力。

60、翘曲:材料力学中已指出,非圆截面杆件扭转变形后,杆件的截面已不再保持为平面,而是变为曲面,这种现象称为翘曲。

61、薄壁杆件扭转分为自由扭转和约束扭转两种。

62、自由扭**如果一根等截面薄壁杆件仅在两端受到扭矩作用,并不受任何约束,扭转时可以自由变形,则称为自由扭转。特点:

非圆截面薄壁杆件自由扭转时,其横截面虽将发生翘曲,但由于扭转不受阻碍,所以各横截面的翘曲程度相同。因此,杆件上平行于杆轴的直线在变形后长度不变且仍为直线;杆件各横截面上没有正应力而只有扭转而引起的剪应力。

63、约束扭**如果薄壁杆件受到扭矩作用,由于存在支座或其他约束,扭转时不能自由变形,则称为约束扭转。薄壁杆件约束扭转时,各横截面的翘曲程度是不相同的,这将引起相邻两截面间纵向纤维的长度改变,于是横截面上除了有扭转而引起的剪应力之外,还有因翘曲而产生的正应力。

由于翘曲正应力在横截面上分布不均匀,这就要使薄壁杆件发生弯曲,并伴随产生弯曲剪应力。这样,薄壁杆件约束扭转时,截面上就存在两种剪应力,一种是自由扭转剪应力,另一种是因弯曲而产生的剪应力,后一种剪应力称为二次剪应力。二次剪应力又将在截面上形成一个附加的扭矩,称之为二次扭矩,于是杆件截面上的扭矩就等于自由扭转扭矩与二次扭矩之和。

由此可见,薄壁杆件约束扭转是比较复杂的。

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