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船舶结构力学习题集答案

选择题

1.船舶结构中，以下哪种构件主要承受横向载荷？（）

A.纵骨B.横梁C.强肋骨D.舱壁扶强材

答案：B

解析：横梁主要布置在甲板和船侧等结构中，主要承受横向载荷，如甲板上的货物重量、横向水压力等。纵骨主要承受纵向载荷；强肋骨虽然也承受横向载荷，但它更侧重于加强局部结构；舱壁扶强材主要是加强舱壁的稳定性，承受舱壁平面内的载荷。所以答案选B。

2.船体梁的总纵弯曲应力计算中，中性轴是（）。

A.正应力为零的轴B.剪应力为零的轴

C.弯矩为零的轴D.挠度为零的轴

答案：A

解析：在船体梁的总纵弯曲中，中性轴是指梁在弯曲变形时，正应力为零的轴。在中性轴一侧的纤维受拉，另一侧的纤维受压。剪应力在横截面上有一定的分布；弯矩在梁的不同位置有不同的值；挠度是梁的变形量，与中性轴的定义无关。所以答案选A。

3.船舶在波浪中航行时，会产生（）。

A.总纵弯曲B.扭转C.横向振动D.以上都是

答案：D

解析：船舶在波浪中航行时，由于波浪的作用，船体受到复杂的外力。波浪的起伏会使船体产生总纵弯曲，即船体像一根梁一样在纵向发生弯曲变形；波浪的斜向作用可能导致船体产生扭转；同时，波浪的冲击还会引起船体的横向振动。所以答案选D。

填空题

1.船舶结构强度包括总纵强度、横向强度和______强度。

答案：扭转

解析：船舶结构强度主要从三个方面来考虑，总纵强度是指船体抵抗纵向弯曲的能力；横向强度是指船体抵抗横向载荷的能力；扭转强度是指船体抵抗扭转力的能力。所以此处应填扭转。

2.船体梁的剖面模数越大，在相同弯矩作用下，其最大弯曲应力______。

答案：越小

解析：根据弯曲应力计算公式$\sigma=\frac{M}{W}$（其中$\sigma$为弯曲应力，$M$为弯矩，$W$为剖面模数），当弯矩$M$相同时，剖面模数$W$越大，弯曲应力$\sigma$就越小。所以此处应填越小。

3.船舶结构中的肘板主要作用是______和传递载荷。

答案：加强连接

解析：肘板通常用于连接不同的构件，如甲板与舱壁、肋骨与横梁等。它可以增强连接部位的强度和刚性，起到加强连接的作用，同时将一个构件上的载荷传递到另一个构件上。所以此处应填加强连接。

判断题

1.船舶在静水中不会产生总纵弯曲。（）

答案：错误

解析：即使船舶在静水中，由于船体自身重量和浮力的分布不均匀，也会使船体产生总纵弯曲。例如，船舶装载货物时，货物分布不均匀会导致船体各部分的重量分布不同，从而产生总纵弯曲力矩。所以该说法错误。

2.增加船体梁的剖面惯性矩可以提高船体的总纵强度。（）

答案：正确

解析：船体梁的总纵强度与剖面惯性矩密切相关。根据总纵弯曲应力公式$\sigma=\frac{My}{I}$（其中$\sigma$为弯曲应力，$M$为弯矩，$y$为计算点到中性轴的距离，$I$为剖面惯性矩），在相同弯矩作用下，剖面惯性矩$I$越大，弯曲应力$\sigma$越小，船体抵抗总纵弯曲的能力越强，即总纵强度越高。所以该说法正确。

3.船舶结构中的横舱壁只起到分隔舱室的作用，不参与船体的强度计算。（）

答案：错误

解析：横舱壁不仅可以分隔舱室，还参与船体的强度计算。它可以增强船体的横向强度和扭转强度，在船体受到横向载荷和扭转力时，横舱壁能够承受和传递部分载荷，对保证船体的整体强度起着重要作用。所以该说法错误。

解答题

1.已知某船体梁的剖面模数$W=5000\mathrm{m}^3$，所受的总纵弯矩$M=1000000\mathrm{kN}\cdot\mathrm{m}$，求该船体梁的最大弯曲应力。

解：根据弯曲应力计算公式$\sigma=\frac{M}{W}$。

将$M=1000000\mathrm{kN}\cdot\mathrm{m}$，$W=5000\mathrm{m}^3$代入公式可得：

$\sigma=\frac{1000000}{5000}=200\mathrm{kN}/\mathrm{m}^2=200\mathrm{kPa}$。

答：该船体梁的最大弯曲应力为$200\mathrm{kPa}$。

2.简述提高船体总纵强度的主要措施。

答：提高船体总纵强度的主要措施有以下几点：

合理布置强力构件：增加甲板、船底等部位的纵骨数量和尺寸，使它们能够更好地承受纵向载荷。例如，加大船底纵骨的尺寸可以提高船底结构的纵向承载能力。

增加剖面惯性矩：通过增大船体梁的外形尺寸，如增加船宽和型深，或者合理布置结构，使材料尽量远离中性轴，从而增大剖面惯性矩。例如，采用双层底结构可以增加船底部分的剖面惯性矩。

优化结构形式：采用纵骨架式结