工程力学丛书 船体强度与结构设计PDF电子书下载

绪论 1

0.1船体强度 1

0.2结构设计 2

0.3本书内容 4

第1章 船体结构基础 5

1.1船体结构间载荷传递和结构的变形 5

1.2作用在船体上的载荷 7

1.2.1载荷的分类 7

1.2.2波浪引起的动载荷 8

1.2.3冲击载荷 9

1.3结构响应分析模型与载荷 10

1.3.1总强度分析模型与载荷 10

1.3.2横向强度分析模型与载荷 11

1.3.3局部强度载荷 13

1.4船体结构各构件的作用 13

1.5典型船舶的结构特点 17

1.5.1散货船 17

1.5.2双壳油轮 19

1.5.3集装箱船 20

1.5.4汽车运输船 21

1.5.5MOSS球罐型LNG船 23

1.5.6薄膜型LNG船 24

1.5.7矿砂船 25

第2章 船体外载荷 27

2.1概述 27

2.1.1船体梁的受力与变形特征 27

2.1.2剪力、弯矩计算步骤 29

2.2静水剪力和弯矩计算 30

2.2.1重量曲线 30

2.2.2浮力曲线 36

2.2.3载荷曲线 38

2.2.4静水剪力和弯矩曲线 39

2.2.5计算状态的选取 40

2.2.6船体挠度及货物分布对静水弯矩的影响 41

2.3静波浪剪力和弯矩 42

2.3.1传统计算方法 42

2.3.2静波浪剪力和弯矩计算 43

2.3.3斜置在波浪上的静波浪弯矩 47

2.3.4波浪浮力修正 48

2.4总纵弯矩和剪力计算 49

2.4.1公式计算总纵弯矩和剪力 49

2.4.2计算机计算总纵弯矩和剪力 50

2.5总纵弯矩和剪力的近似估算公式 56

2.5.1总纵弯矩的近似估算公式 56

2.5.2剪力的近似估算公式 60

2.5.3总纵弯矩和剪力衡准 61

2.6总纵弯矩和剪力计算实例 63

2.6.1主要数据及原始资料 63

2.6.2波型与波浪参数 64

2.6.3压载到港状态的静水剪力和弯矩计算 65

2.6.4静波浪剪力Nw及弯矩Mw计算 68

2.6.5总纵弯矩与剪力计算 71

第3章 船体总纵强度 73

3.1船体总纵弯曲应力第一次近似计算 73

3.1.1计算剖面与纵向强力构件 73

3.1.2船体剖面模数的计算及第一次近似总纵弯曲应力 74

3.2船体构件的稳定性和总纵弯曲应力的第二次近似计算 76

3.2.1船体构件的工作特征 76

3.2.2船体构件的稳定性检验 78

3.2.3船体板折减系数的计算 84

3.2.4总纵弯曲应力的第二次及更高次近似计算 86

3.3船体构件的多重作用及按合成应力校核总纵强度 88

3.3.1船体构件的多重作用 88

3.3.2底部构件中的应力合成 90

3.4船体梁弯曲剪应力的计算 92

3.4.1船体梁弯曲剪应力的一般公式 92

3.4.2开式剖面构件的剪应力 94

3.4.3多闭室剖面的剪应力 95

3.4.4多闭室剖面剪流的计算示例 97

3.5许用应力 99

3.6船体挠度的计算 102

3.6.1弯曲挠度曲线 102

3.6.2剪切挠度曲线 104

第4章 船体局部强度 106

4.1局部强度计算的力学模型 106

4.1.1建立计算模型的原则 106

4.1.2构件几何尺寸的简化 107

4.1.3骨架支撑条件的简化 107

4.1.4结构处理模型化 111

4.1.5载荷模型化 113

4.2船体骨架的带板 114

4.3典型船体结构的局部强度计算 117

4.3.1船底结构的强度计算 117

4.3.2甲板结构的强度计算 120

4.3.3舷侧结构的强度计算 123

4.3.4舱壁结构的强度计算 125

第5章 船体扭转强度计算 133

5.1船体扭转强度计算分析 134

5.1.1船体扭转强度计算的方法与步骤 134

5.1.2作用在船体上的扭转外力 134

5.2具有长大开口的船体扭转变形 137

5.2.1自由扭转变形和翘曲变形 137

5.2.2剖面扭转惯性矩 137

5.3规范关于波浪扭矩及波浪弯矩的公式 138

5.3.1波浪扭矩的规范计算 138

5.3.2斜浪下波浪弯矩的规范计算 139

5.3.3弯扭组合合成正应力 140

5.4大开口船舶弯扭组合分析的有限梁法 142

5.4.1迁移矩阵法原理 143

5.4.2计算实例 143

第6章 船中剖面结构优化设计 148

6.1船体结构优化设计概述 148

6.1.1材料选择 149

6.1.2尺寸优化 149

6.1.3形状优化 150

6.1.4拓扑优化 150

6.2优化算法原理及其在船舶结构优化中的应用 150

6.2.1准则法 151

6.2.2数学规划法 151

6.2.3智能优化方法 151

6.3中剖面计算法设计 153

6.3.1基本任务 153

6.3.2设计要求与目标 153

6.4按规范要求的船中剖面优化设计 154

6.4.1建立数学模型 155

6.4.2数学优化方法 156

6.4.3规范优化实例 157

6.5基于直接计算的船中剖面优化设计 159

6.5.1分级优化技术的基本思想 159

6.5.2建立数学模型 160

6.5.3直接计算优化实例 162

6.6中剖面结构优化设计的遗传算法实例 163

第7章 船体结构规范法设计 168

7.1规范法设计基本思路 169

7.1.1规范法设计的步骤 169

7.1.2建造规范的选用 169

7.1.3结构布置的一般原则 170

7.1.4结构设计通则 171

7.1.5船体构件的材料级别和钢级 176

7.2规范对船体纵向强度的要求 180

7.3外板及甲板的设计 185

7.3.1外板 185

7.3.2甲板板 188

7.4船体骨架的设计 190

7.4.1船体骨架设计计算的一般注意事项 190

7.4.2规范对船体骨架要求的基本意义 191

7.5应力集中区的结构设计 194

7.5.1应力集中 194

7.5.2开口的应力集中及降低角隅处应力集中的措施 194

7.5.3肘板的应力集中 199

第8章 上层建筑设计 201

8.1上层建筑的变形特征 201

8.2上层建筑设计 203

8.2.1强力上层建筑的设计 204

8.2.2轻型上层建筑的设计 206

8.2.3轻合金上层建筑的设计 207

8.2.4上层建筑结构的一般布置 211

8.3上层建筑端部的应力集中及加强设计 212

8.3.1应力集中系数 212

8.3.2端部应力集中的加强 212

8.4上层建筑振动计算分析 215

8.4.1计算模型 215

8.4.2质量分布及边界条件 217

8.4.3计算结果及评价 218

第9章 船体结构直接计算 221

9.1船体结构直接计算的基本考虑 221

9.1.1通则 221

9.1.2船舶结构有限元模型 222

9.1.3计算工况 223

9.1.4边界条件 226

9.1.5结果提交 228

9.2船体结构直接计算所用载荷 228

9.2.1设计载荷 228

9.2.2运动和加速度 228

9.2.3载荷计算 235

9.2.4载荷分量及其施加 238

9.3船体结构直接计算结果分析 238

9.4板格屈曲校核 239

9.4.1屈曲校核方法 239

9.4.2校核区域 240

9.4.3腐蚀厚度 240

9.4.4屈曲因子计算 241

第10章 共同结构规范 242

10.1共同结构规范介绍 242

10.2共同结构规范设计 243

10.2.1共同结构规范设计原则 243

10.2.2共同结构规范设计方法 243

10.3船体梁极限强度 246

10.3.1概述 246

10.3.2船体梁极限强度计算方法 246

10.3.3极限强度衡准 249

10.4船体结构疲劳强度 250

10.4.1概述 250

10.4.2疲劳强度评估方法 251

10.4.3疲劳强度衡准 259

参考文献 265