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绪论 1

0.1 课程综述 1

0.2 课程内容 2

第1章 船体外载荷 4

1.1 重力分布曲线 4

1.1.1 概述 4

1.1.2 局部性重力分布 5

1.1.3 总体性重力分布 7

1.2 静水浮力曲线 8

1.2.1 浮态第1次近似计算 8

1.2.2 浮态第2次近似计算 9

1.2.3 浮力曲线计算 9

1.3 载荷、剪力及弯矩曲线 10

1.3.1 载荷曲线 10

1.3.2 静水剪力曲线与静水弯矩曲线 10

1.4 静置波浪附加剪力和弯矩计算 11

1.4.1 概述 11

1.4.2 波浪附加剪力及弯矩 12

1.4.3 波浪载荷的规范计算 15

1.5 合成弯矩与合成剪力 16

1.5.1 许用静水弯矩 16

1.5.2 许用静水剪力 17

1.6 计算实例 18

第2章 船体总纵强度 20

2.1 船体屈服强度 20

2.1.1 船体剖面要素 20

2.1.2 总纵弯曲正应力 21

2.1.3 总纵弯曲剪切应力 22

2.2 船体屈曲强度 22

2.2.1 板的欧拉应力 22

2.2.2 纵骨的欧拉应力 23

2.2.3 临界应力 23

2.2.4 屈曲强度校核 24

2.3 船体极限弯矩 24

2.3.1 基本概念 24

2.3.2 船体极限弯矩 25

2.4 计算实例 26

第3章 船体局部强度 38

3.1 计算模型 38

3.1.1 支座的简化 38

3.1.2 结构的简化 39

3.1.3 载荷的简化 39

3.2 板架计算 40

3.2.1 船底板架 40

3.2.2 甲板板架 43

3.2.3 舷侧板架 46

3.2.4 舱壁板架 46

3.3 计算实例 48

第4章 船体纵向扭转强度 50

4.1 船体在斜浪中的波浪扭矩 50

4.1.1 波浪扭矩产生的机理 50

4.1.2 波浪扭矩的理论表示 51

4.1.3 波浪扭矩计算的标准状态 52

4.1.4 斜浪波浪扭矩的规范计算 52

4.1.5 斜浪波浪弯矩的规范计算 53

4.2 甲板具有长大开口的船体扭转变形 54

4.2.1 自由扭转变形和翘曲变形 54

4.2.2 剖面扭转惯性矩计算 55

4.3 弯扭组合的合成正应力 55

4.3.1 静水弯矩Ms产生的正应力 56

4.3.2 垂向波浪弯矩产生的正应力 56

4.3.3 船舶处于斜浪状态时的合成应力 56

4.4 计算实例 56

第5章 船体结构规范法设计 60

5.1 规范设计的基本思路 60

5.1.1 规范设计步骤 60

5.1.2 建造规范的选用 61

5.1.3 结构布置的一般原则 61

5.1.4 船体构件设计通则 62

5.2 船体构件的基本材料 67

5.2.1 正常气温下船体结构用钢的要求 67

5.2.2 冷藏舱室结构用钢的要求 68

5.2.3 冰区航行船舶结构用钢的要求 69

5.2.4 暴露于低气温下船体结构用钢的要求 69

5.3 规范对船体纵向强度的要求 70

5.4 设计实例 71

5.4.1 船体外板与甲板 71

5.4.2 船体骨架设计 75

5.4.3 上层建筑设计 91

第6章 船舶舯剖面结构优化设计 100

6.1 概述 100

6.2 离散变量的结构优化设计 100

6.2.1 结构优化的数学模型 100

6.2.2 结构优化的方法 101

6.3 按“规范”要求的船舯剖面优化设计 101

6.3.1 建立数学模型 102

6.3.2 数学优化方法 103

6.3.3 计算实例 104

6.4 基于直接计算的船舶舯剖面结构优化 105

6.4.1 分级优化技术的基本思想 105

6.4.2 建立数学模型 106

6.4.3 设计实例 108

第7章 应力集中 109

7.1 甲板开口的应力集中 109

7.1.1 应力集中系数 109

7.1.2 甲板开口应力集中的影响因素 110

7.1.3 甲板上开口的加强 111

7.1.4 下甲板开口的加强 112

7.2 肘板的应力集中 113

7.3 上层建筑端部的应力集中 114

7.3.1 应力集中系数 114

7.3.2 端部应力集中的加强 114

第8章 有限元法在船体结构设计中的应用 118

8.1 概述 118

8.2 船体结构有限元模型 119

8.3 CSR载荷计算 122

8.3.1 通则 122

8.3.2 船体梁载荷 122

8.3.3 载荷工况 123

8.3.4 外部压力 125

8.3.5 内部压力和力 126

8.4 边界条件 128

8.5 强度准则 128

8.5.1 屈服强度评估 129

8.5.2 主要支撑构件的挠度 129

8.6 详细应力评估 129

8.7 屈曲分析 132

8.7.1 板格屈曲模型 132

8.7.2 基本板格的屈曲衡准 133

8.7.3 基本板格应力 137

8.8 实船分析 138

8.8.1 结构有限元模型 139

8.8.2 计算工况 140

8.8.3 应力云图 141

8.8.4 屈曲计算结果分析和屈曲结果云图 142

第9章 疲劳强度 144

9.1 引言 144

9.2 线性累积损伤理论 145

9.2.1 Minner线性累积损伤理论 145

9.2.2 连续型载荷谱作用下的疲劳累积损伤 145

9.3 散货船CSR的疲劳强度适用范围与工况 146

9.4 散货船CSR的疲劳强度计算 147

9.4.1 热点应力 147

9.4.2 等效热点应力范围 150

9.4.3 疲劳损伤 151

9.5 疲劳强度分析实例 152

9.5.1 标准工况 152

9.5.2 载荷计算 153

9.5.3 计算模型与结果 153

参考文献 156