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船舶结构力学课后答案
选择题
1.以下哪种结构形式不属于船舶主要的结构形式?()
A.横骨架式B.纵骨架式C.混合骨架式D.斜骨架式
答案:D。船舶主要的结构形式有横骨架式、纵骨架式和混合骨架式。横骨架式结构横向构件布置较密,纵向构件布置较疏;纵骨架式结构纵向构件布置较密,横向构件布置较疏;混合骨架式则结合了前两者的特点。而斜骨架式不是船舶主要的结构形式。
2.计算船体梁总纵弯曲时,把船体看作是()。
A.变断面梁B.等断面梁C.薄壁梁D.实体梁
答案:C。在计算船体梁总纵弯曲时,把船体看作是薄壁梁。因为船体结构实际上是由板和骨架组成的薄壁结构,其受力和变形特点符合薄壁梁的特征,而不是实体梁,且船体沿船长方向断面是变化的,不能简单看作等断面梁,变断面梁表述不准确,所以选C。
3.下列关于骨材稳定性的说法正确的是()。
A.骨材的惯性矩越大越容易失稳
B.骨材的长度越短越容易失稳
C.骨材的端部约束越强越不容易失稳
D.骨材所受压力越小越容易失稳
答案:C。骨材的稳定性与多个因素有关。惯性矩越大,骨材抵抗变形的能力越强,越不容易失稳,A错误;骨材长度越短,其临界压力越大,越不容易失稳,B错误;骨材端部约束越强,其临界压力越高,越不容易失稳,C正确;骨材所受压力越小,离失稳状态越远,越不容易失稳,D错误。
填空题
1.船体结构中的主要构件有______、______等(至少写出两个)。
答案:肋骨、横梁、纵骨、强肋骨、强横梁、舱壁扶强材等(任填两个即可)。这些构件在船体结构中起到支撑、传递载荷等重要作用。肋骨和横梁构成横向框架,增强船体横向强度;纵骨增加船体纵向强度。
2.船舶结构力学中,计算船体梁总纵弯曲应力的基本公式是______。
答案:\(\sigma=\frac{My}{I}\)。其中\(\sigma\)是总纵弯曲正应力,\(M\)是船体梁所受的弯矩,\(y\)是计算点到中和轴的距离,\(I\)是船体梁横剖面对于中和轴的惯性矩。
3.骨材的临界应力与骨材的______、______和______等因素有关。
答案:惯性矩、长度、端部约束条件。惯性矩反映了骨材抵抗弯曲变形的能力,惯性矩越大,临界应力越高;骨材长度越长,临界应力越低;端部约束越强,临界应力越高。
判断题
1.横骨架式船体结构比纵骨架式船体结构更适合于大型油船。()
答案:错误。大型油船通常采用纵骨架式船体结构。因为大型油船的纵向载荷较大,纵骨架式结构纵向构件布置较密,能更好地承受纵向载荷,而横骨架式结构更适用于一些横向载荷相对较大、船长较短的船舶。
2.在计算船体梁总纵弯曲时,只考虑参与总纵弯曲的构件的面积。()
答案:正确。在计算船体梁总纵弯曲时,只有那些能够有效参与总纵弯曲变形、共同承受总纵弯曲载荷的构件的面积才被考虑,那些不参与总纵弯曲的局部结构面积不参与计算。
3.骨材失稳后,其承载能力会立即降为零。()
答案:错误。骨材失稳后,其承载能力会显著降低,但不会立即降为零。在失稳后的一定阶段,骨材仍能承受一定的载荷,直到达到其极限承载能力。
解答题
1.已知某船体梁横剖面的惯性矩\(I=2000m^4\),所受弯矩\(M=50000kN\cdotm\),计算距离中和轴\(y=5m\)处的总纵弯曲正应力。
解:根据总纵弯曲正应力计算公式\(\sigma=\frac{My}{I}\)。
将\(M=50000kN\cdotm\),\(y=5m\),\(I=2000m^4\)代入公式可得:
\(\sigma=\frac{50000\times5}{2000}=125kN/m^2=125kPa\)。
2.简述船舶结构力学的研究内容。
答:船舶结构力学主要研究以下内容:
船体结构的力学性能:包括船体梁的总纵弯曲、扭转,研究船体在各种载荷作用下的应力、变形情况,确定船体结构的强度和刚度是否满足要求。
结构构件的稳定性:如骨材、板的稳定性,分析构件在受压等情况下是否会发生失稳现象,以及如何提高构件的稳定性。
结构的疲劳问题:船舶结构在长期交变载荷作用下会产生疲劳裂纹,研究疲劳裂纹的产生、扩展规律,评估结构的疲劳寿命。
结构的动力响应:考虑船舶在波浪、机器振动等动载荷作用下的动力响应,避免结构发生共振等不利情况。
结构的优化设计:根据力学分析结果,对船舶结构进行优化,在满足强度、刚度等要求的前提下,减轻结构重量,降低成本。
3.分析影响船体梁总纵弯曲强度的因素。
答:影响船体梁总纵弯曲强度的因素主要有以下几个方面:
载荷大小:船体所受的总纵弯曲载荷越大,如波浪引起的弯矩越大,