船舶结构力学手册PDF电子书下载

目 录第一卷 总论·杆、杆系和板架·板第一篇结构力学的理论、方法、基本概念的简述第一章应用于结构力学中的基本概念、原理和方法 3

1.1结构力学中的基本概念及原理 3

1.1.1结构力学中研究的对象（物体）·物体变形特性的理想化 3

1.1.2变形体中的外力和内力 4

1.1.3反力·静定与静不定 5

1.1.4 相当力系的替代·圣维南（CeH-BeHaH）原理 6

1.2位移及应变 8

1.2.1位移·物体的自然状态 8

1.2.2相对伸长和剪切 8

1.2.3相对伸长与转角的线性关系 10

1.2.4坐标轴变化时应变的变换 10

1.2.5应变张量·主应变 11

1.2.6体积及形状的应变·八面体应变·应变强度 12

1.3应力 13

1.3.1 定义 13

1.3.2坐标系变化时应力分量的变换 13

1.3.3应力张量·最大剪应力·主应力 14

1.3.4应力不变量的物理意义·平均压力·应力强度·八面体应力 15

1.3.5点应力状态的图形表示 15

1.4连续方程 16

1.4.1一般概念 16

1.4.2连续方程的微分形式 16

1.4.3按已知的应变分量确定位移 17

1.5应力与应变的关系 18

1.5.1流变关系 18

1.5.2弹性体·一般特性 18

1.5.3线弹性均匀体·虎克定律 19

1.5.4具有3个正交的弹性对称平面的各向异性线弹性体 20

1.5.5流变关系的有限形式 21

1.6弹性体的势能 22

1.6.1连续介质中的内力功 22

1.6.2弹性体的势能·应变余能 22

1.6.3线弹性体 23

1.6.4线弹性物体的能量关系式及其原理 23

1.7结构力学基本方程式的建立原则·一般观点及方法 24

1.7.1基本方程的组成 24

1.7.2平衡方程 25

1.7.3不同组方程的相容性 29

1.7.4原始方程的简化·运动和力的假设 30

1.7.5结构力学中的离散模型 31

1.7.6求解静不定结构的原则 34

第二章求解结构力学问题的变分方法 38

2.1前言·主要的变分原理·自由度不多的体系的能量原理 38

2.1.1 前言 38

2.1.2虚位移原理 38

2.1.3虚应力原理·最小功原理 39

2.1.4自由度不多的体系的拉格朗日原理、卡斯奇梁诺原理 40

2.1.5能量原理的应用示例 40

2.1.6混合变分原理 43

2.2里兹（PиTц）法 43

2.2.1 基本原理 43

2.2.2对基函数的要求·里兹法的求解过程 43

2.2.3示例 44

2.3.1布勃诺夫－迦辽金法的求解过程 45

2.3布勃诺夫－迦辽金（БyбHOB-гaлepKиH）法·广义的布勃诺夫－迦辽金法 45

2.3.2方法应用的示例 46

2.3.3广义的布勃诺夫－迦辽金法 47

2.3.4应用混合法的示例 48

2.3.5线弹性问题的布勃诺夫－迦辽金法 48

2.4 特列弗次（Tpeффц）法 49

第二篇梁和杆的静力计算第三章基本概念及应变的形式 50

3.1原始假定 50

3.1.1基本概念和定义 50

3.1.2坐标系及符号规则 51

3.1.3外载荷 52

3.1.4杆变形的主要类型 53

3.1.5杆（梁）横剖面的几何特征 54

3.2.1拉—压 55

3.2简单变形类 55

3.2.2扭转 56

3.2.3剪切 56

3.2.4弯曲 57

3.3梁的组合变形 58

3.3.1弯曲与剪切 58

3.3.2弯曲与扭转 61

3.3.3弯曲与拉压 61

第四章梁的横向弯曲 62

4.1弯曲和剪切引起的挠度 62

4.1.1静定梁和静不定梁 62

4.1.2等直梁的一般积分方程及其在静定梁计算中的应用 62

4.1.3初参数法………………………………6？4.1.4叠加原理 65

4.1.5剪切引起的位移 66

4.2.1 总则 67

4.2静不定梁的求解 67

4.2.2支座力偶系数 69

4.2.3三弯矩方程及其解 71

4.2.4五弯矩方程 74

4.2.5变剖面梁的计算 74

4.3梁的弯曲要素表 76

4.3.1两端自由支持梁 77

4.3.2一端固定的梁 84

4.3.3两端固定的梁 87

4.3.4一端固定一端自由支持的梁 94

5.1概念和定义 101

5.1.1定义 101

第五章梁的复杂弯曲 101

5.1.2假定 102

5.1.3平衡方程 103

5.1.4变形位能·外力功 104

5.2小挠度有限刚度梁的方程·在给定轴向力作用下的单跨梁 105

5.2.1复杂弯曲方程 105

5.2.2横向载荷叠加原理·引起非平面弯曲的横向载荷 106

5.2.3在沿长度为常量的轴向力作用下等剖面梁的一般解 106

5.2.4间断载荷·柯西—克雷卜什形式的解 108

5.2.5算例·轴向力对弯曲影响的定性描述 109

5.2.6初挠度的影响 110

5.2.7剪切计算 113

5.2.8变剖面梁·沿长度变化的轴向力 114

5.3单跨梁的弯曲要素表·在已知轴向力的作用下连续梁的计算 116

5.3.1弯曲要素表 116

5.3.3两端具有对称边界条件梁的计算 117

5.3.2应用弯曲要素表对其他端部固定条件梁的计算 117

5.3.4铰接在独立弹性支座上的连续梁 129

5.4受静不定轴向力作用的柔性梁和绝对柔性梁 131

5.4.1 弯曲方程·一般计算方法 131

5.4.2柔性梁与支撑协调变形的特性 132

5.4.3沿长度受均布横向载荷作用的单跨等剖面梁 133

5.4.4单跨梁的近似计算 134

5.4.5绝对柔性梁（柔索）的计算 135

第六章弹性基础梁的弯曲 137

6.1概念和定义·基本方程 137

6.1.1定义和假定 137

6.1.2平衡方程·几何关系·弹性关系 137

6.2.1一般解的不同形式 138

6.2基础刚度沿长度不变的等剖面梁 138

6.1.3变形位能 138

6.2.2初参数形式的解（考虑集中载荷和外力矩） 140

6.2.3无中间支座的无限长梁 141

6.2.4有限长梁·一般计算方法 143

6.2.5弹性基础对梁弯曲的影响 143

6.3单跨等剖面梁的弯曲要素表·在跨度上具有中间支座梁的计算 145

6.3.1弯曲要素表 145

6.3.2具有跨间支座的梁 152

6.4近似计算方法·变刚度的弹性基础上的变剖面梁 152

6.4.1等剖面梁·傅里叶级数展开 152

6.4.2里兹法 153

6.4.3逐步近似法 154

6.5.1剪切的影响 155

6.5剪切和轴向力对弯曲的影响·单面弹性基础梁 155

6.4.4关于弯矩和剪力的计算 155

6.5.2轴向力的影响 156

6.5.3单向弹性基础梁的计算 157

6.6具有跨间弹性支座的变刚度弹性基础上的变剖面梁的复杂弯曲数值计算方法 157

第七章曲杆的平面变形 161

7.1基本概念和定义·基本方程 161

7.1.1定义·假定 161

7.1.2平衡方程·几何关系·变形位能 162

7.1.3边界条件 163

7.2等剖面圆形杆 163

7.2.1基本方程·一般解 163

7.2.2沿周长受均布载荷q作用的杆 164

7.2.3闭合环的变形 165

7.2.4圆弧形杆受载的特殊情况 168

7.3任意形状的平面曲杆 170

7.3.1静定杆的内力 170

7.3.2杆的位移 171

7.3.3静不定杆 173

7.4有限刚度杆 174

7.4.1定义·假定 174

7.4.2平衡方程·几何关系·边界条件 175

7.4.3方程组的解 175

7.4.4等剖面圆形杆 176

7.4.5杆的有限刚度的影响 177

第八章组合杆 179

8.1基本概念和关系式 179

8.1.1基本概念 179

8.1.2确定杆束中杆变形的基本关系式 181

8.2平面杆系（束） 184

8.3空间杆束 191

第三篇杆系的静力计算第九章平面板架的静力计算 195

9.1板架类型·板架分类·板架的作用载荷 195

9.2静力计算时板架的图解说明 196

9.2.1梁的图解说明 196

9.2.2简化为结构正交各向异性板的板架 200

9.3相交梁的挠度等同法 204

9.3.1挠度等同法的基本关系式 204

9.3.2由两根相交梁组成的体系 207

9.3.3由3根相交梁组成的体系 207

9.3.4由4根相交梁组成的体系 209

9.3.5具有3根同样的主向梁和一根交叉梁的板架 209

9.3.6具有4根同样的主向梁和一根交叉梁的板架 210

9.4具有很多同样的主向梁和一根交叉梁的板架计算 211

9.4.1 如同弹性基础梁一样的板架计算 211

9.4.2外载荷均匀分布在板架上 212

9.4.3外载荷按静水压力规律分布在主向梁上 215

9.4.4外载荷按静水压力规律分布在交叉梁上 215

9.4.5外载荷为作用在交叉梁跨度中点的集中力P 216

9.4.6在交叉梁上距支座三分之一跨度处作用着两个相等的集中力P形式的外载荷 217

9.5具有很多根同样的交叉梁和很多根同样的主向梁的板架计算 218

9.6能量法 223

9.6.1里兹法 223

9.6.2弹性系统的等效变换法 224

9.6.3建立在板架转化为弹性基础梁概念上的计算式 226

10.1平面静定桁架 229

10.1.1概念和定义 229

第十章直杆组成的桁架 229

10.1.2静定桁架的基本特性 230

10.1.3支座反力的确定 231

10.1.4平衡方程的建立方法 231

10.1.5确定桁架变形和节点位移的方法 234

10.2平面静不定桁架 235

10.2.1概念和定义 235

10.2.2静不定桁架中力的确定方法 235

10.2.3计算静不定桁架中的装配应力和温度应力 237

10.3空间桁架 237

10.3.1概念和定义 237

10.3.2空间桁架的计算方法 237

11.1.2典型计算方法·力法的方程 239

11.1.1概念·定义和基本假定 239

11.1任意几何形状的刚架 239

第十一章平面刚架 239

11.1.3位移法的典型方程 242

11.2直杆刚架的计算 243

11.2.1简单刚架 243

11.2.2复杂刚架·角变形法 244

11.2.3节点逐步平衡法 248

11.3空间刚架和平面空间刚架 254

11.3.1 空间和平面空间刚架的特性 254

11.3.2杆系数值计算方法的基本原理 255

第四篇板的计算·弹性力学的若干问题第十二章板变形的概述·板的平面变形 257

12.1基本概念·变形的类型·板的分类 257

12.1.1基本概念 257

12.1.2板应力—变形状态的类型 257

12.2.2多项式解 258

12.2.1 概述 258

12.1.3板按弯曲应力与悬链应力相互影响程度的分类 258

12.2在平面内受载的矩形板 258

12.2.3三角级数解 262

12.2.4受不同形式载荷作用的板的特解 263

12.2.5板的近似计算方法 265

12.3受平面载荷作用的圆形板和圆环形板 267

12.3.1概述 267

12.3.2板的特殊承载情况 270

第十三章刚性板的弯曲 275

13.1基本概念和方程 275

13.1.1基本假定 275

13.1.2板的位移和变形 275

13.1.3板的应力·力和力矩 276

13.1.5边界条件 278

13.1.4平衡方程 278

13.1.6板的弯曲位能·作用在板上的外力功 279

13.1.7柱坐标系中的方程 280

13.1.8考虑材料的各向异性 281

13.1.9考虑板的横向剪切 282

13.2某些板的解 284

13.2.1 纳维（HaBbe）解 284

13.2.2列维（ЛeBи）解 284

13.2.3克雷卜什（Kлeбш）解 285

13.3矩形薄板弯曲计算表 286

13.3.1列表说明 286

13.3.2承受沿整个表面均布的强度为P的载荷作用的各向同性板 287

13.3.3承受由一个边上为零按静水压力规律变化到对边上最大强度为p的载荷作用的各向同性板 292

13.3.4承受其他形式载荷作用的各向同性板 297

13.4.1沿周界自由支持、半径为b的圆形板 299

13.4圆形板和圆环形板的对称弯曲 299

13.4.2周界刚性固定、半径为b的圆形板 301

13.4.3外周界r=b自由支持、内周界r=α完全自由的圆环形板 302

13.4.4内周界r=α自由支持、外周界r=b完全自由的圆环形板 303

第十四章有限刚性板和柔性板的弯曲 305

14.1基本概念 305

14.1.1概念·假定 305

14.1.2位移和变形 306

14.1.3应力、力和力矩 306

14.1.4平衡方程 306

14.1.6变形位能 308

14.1.7考虑初挠度 308

14.1.5边界条件 308

14.1.8向柱坐标系的转换 309

14.2小挠度有限刚度板 309

14.2.1方程及其解法 309

14.2.2承受强度为q的均布载荷作用的两对边自由支持的矩形板 311

14.2.3轴向力对板弯曲影响的近似评估 319

14.3大挠度有限刚性板 320

14.3.1方程·弯曲特性 320

14.3.2解法 320

14.3.3承受拉伸的矩形板的简形弯曲 321

14.3.4具有初挠度的拉伸板的筒形弯曲 323

14.3.5承受均匀压力q作用的具有有限边长比λ=a/b的矩形板 324

14.3.6承受均匀压力q的圆板（周界半径α） 330

14.4.2按柱面挠曲的板—薄膜 332

14.4.1 方程 332

14.4绝对柔性板—薄膜 332

14.4.3承受均匀压力q的半径为a的圆板—薄膜 333

第十五章若干弹性理论问题的解 334

15.1多连体型材杆的纯扭转 334

15.1.1基本概念和方程 334

15.1.2单连体杆 335

15.1.3多连体杆 337

15.1.4多连体薄壁杆的计算特点 338

15.1.5薄壁杆件的算例 338

15.1.6薄壁杆的位移 339

15.1.7剖面的扇形特性 340

15.2杆的约束扭转 342

15.2.1基本概念和定义 342

15.1.8单连体薄壁杆的翘曲 342

15.2.2约束扭转问题解的程序 343

15.2.3等剖面单连体杆件问题的解 344

15.3弹性理论的平面问题 346

15.3.1基本概念·方程 346

15.3.2圆形薄板条的特解（平面应力状态） 348

15.3.3作用在无限大平面上的集中力 349

15.3.4半平面薄板 349

15.4应力集中 352

15.4.1基本概念和定义 352

15.4.2平面变形状态下板的应力集中 353

15.4.3裂纹顶端和尖切口处的应力集中 357

第一卷参考文献 359

1.1.1弹性与塑性变形·材料密度与物体形状的变化 363

1.1弹性极限外材料变形的规律性 363

第二卷 非弹性系统的计算·稳定性和结构动力学第一篇非弹性系统的计算第一章塑性和蠕变理论的基本方程式 363

1.1.2单向应力状态下金属材料在弹性极限外的变形规律性 364

1.1.3在其他简单应力状态下变形的规律性·塑性理论中变形的近似曲线 365

1.2塑性理论的基本假设及定理 366

1.2.1不同应力状态下的初始屈服 366

1.2.2简单加载与复杂加载 367

1.2.3弹性极限外的变形（强化材料） 367

1.2.4加载与卸载准则 368

1.3塑性理论的类型 369

1.3.1基本方程的组成·应力、应变及其增量的张量和偏量 369

1.3.2塑性状态方程（流变关系） 369

1.3.3流动理论的关系 370

1.4解弹塑性问题的方法 371

1.4.1塑性理论问题的分类 371

1.3.5各种理论的应用范围 371

1.3.4塑性形变理论的关系 371

1.4.2弹塑性变形问题中的逐步近似法 372

1.4.3塑性理论的变分原理 374

1.4.4有关极限状态问题求解的特性 375

第二章梁与板架的极限平衡 376

2.1有限刚塑性系统极限平衡计算的特性 376

2.1.1基本概念·假定 376

2.1.2有限状态下塑性理论的基本关系 376

2.1.3状态的运动和静力许可条件 378

2.1.4确定极限载荷问题的数学表达式 379

2.1.5梁与板结构的离散 380

2.2.1剖面形状和基本几何特性 382

2.2梁剖面的极限状态 382

2.1.6极限载荷问题的求解 382

2.2.2应力·塑性条件·广义应力与广义变形 383

2.2.3极限曲面方程·塑性铰·特例 384

2.3单跨梁弯曲时的极限载荷 386

2.3.1基本关系 386

2.3.2确定极限载荷的静力学方法 386

2.3.3确定极限载荷的运动学方法 387

2.4单跨梁弯曲的极限载荷表 388

2.4.1关于表的说明 388

2.4.2作用力独立性原理的应用 392

2.4.3载荷作用的特例 392

2.5多跨梁弯曲极限载荷 392

2.5.1连续多跨梁 392

2.6.1梁在复杂弯曲时的极限状态特性 393

2.5.2阶梯变剖面梁 393

2.6在复杂弯曲与剪切时梁的极限平衡 393

2.6.2确定在复杂弯曲与剪切下梁的极限载荷 394

2.6.3当实现梁的剪切塑性机构破坏时翼板的支撑作用计算 396

2.6.4极限后阶段梁的性能 397

2.7板架的极限载荷 398

2.7.1基本假设·极限载荷的计算方法 398

2.7.2具有许多主向梁和交叉构件的规则板架 399

第三章梁和板架的弹塑性弯曲 401

3.1梁弹塑性复杂弯曲的微分方程式 401

3.1.1基本关系与假定 401

3.1.2非对称薄壁工字型剖面梁的微分方程式 402

3.2.1 梁的复杂弹塑性弯曲微分方程的积分 404

3.2梁的复杂弹塑性弯曲及承载能力 404

3.2.2刚性固定梁复杂弹塑性弯曲要素的确定 405

3.2.3集中力作用下的多跨梁的复杂弹塑性弯曲要素 408

3.3板架的复杂弹塑性弯曲和承载能力 408

3.3.1基本假设·计算方法 408

3.3.2板架承载能力的确定 411

3.4板条梁的复杂弹塑性弯曲 412

3.4.1计算方法·微分方程式 412

3.4.2支撑结构中板条梁的工作特性 413

3.4.3确定板条梁的复杂弹塑性弯曲要素的近似方法 413

第二篇结构稳定性第四章结构稳定性的理论基础 419

4.1一般概念·小挠度结构稳定性 419

4.1.1稳定性的一般概念 419

4.1.3静态和动态准则的适用范围 421

4.1.2平衡稳定性·小挠度稳定性准则 421

4.1.4应用静态准则的一般步骤和例子 422

4.1.5应用动态准则的例子 423

4.2大扰动平衡稳定性·结构在后临界状态的性能 423

4.2.1概述 423

4.2.2扰动有限性的作用 424

4.2.3失稳后结构的性能 426

4.3塑性变形条件下的结构稳定性 427

4.3.1考虑塑性变形的一般方法 427

4.3.2相当模数法 427

4.3.3切线模数法 428

5.1.2压杆中性平衡方程·失稳分析的一般方法 430

5.1.1基本概念·基本方程及其求解方法 430

第五章杆的稳定性 430

5.1单跨直杆 430

5.1.3稳定性算例 431

5.1.4弹性基础梁稳定性的中性平衡方程 432

5.1.5梁平面弯曲稳定性的中性平衡方程式 432

5.2刚性支座上直杆稳定性的计算公式 433

5.2.1端面受轴向压力T作用的单跨（长度为ι）等剖面（惯性矩I，剖面积F）杆 433

5.2.2一端（χ=0）刚性固定，一端（χ=ι）完全自由的压力沿长度变化的等剖面（惯性矩I，面积F）悬臂杆 434

5.2.3两端自由支持在刚性支座上的压力沿长度变化的单跨（长度ι）等直杆的稳定性 435

5.2.4刚性支座上单跨等直杆的其他情况 435

5.2.5变剖面单跨杆 436

5.2.6支持在中间刚性支座上的多跨杆 438

5.2.7塑性变形、初始挠度和横向力对稳定性的影响 439

5.3.1沿长度受均匀压力、跨度为ι的单跨等直杆 441

5.2.8单跨等刚度κ的弹性基础上的杆 441

5.3弹性支座上压杆稳定性的计算公式 441

5.3.2支承在弹性支座上的多跨等压杆 443

5.4丧失稳定性的其他情况 445

5.4.1等直梁平面平衡形式的稳定性 445

5.4.2受均布载荷q作用的圆拱在弯曲平面内的稳定性 447

5.4.3均布载荷q作用下抛物线形拱在平面弯曲状态下的稳定性 448

5.4.4均布载荷q作用下半径为R的圆拱在平面弯曲状态下的稳定性 448

第六章薄板的稳定性 450

6.1各向同性矩形板的稳定性 450

6.1.1基本概念和方程 450

6.1.2两对边承受分布压应力作用的薄板 450

6.1.3 一个方向受压（沿χ轴，图2.6.1）、压应力σ1在χ=0和χ=a边上线性分布（压应力为正值）的板 454

6.1.5沿四边均匀分布的剪应力作用的板 456

6.1.4双向受压、应力沿边界均匀分布（图2.6.2）的板 456

6.1.6在剪应力与正应力共同作用下矩形板的稳定性 457

6.1.7集中压力作用下四边自由支持板的稳定性 459

6.2用弹性加强筋加强的矩形板的稳定性 460

6.2.1概述 460

6.2.2加强筋沿压力作用方向布置的矩形板 460

6.2.3加强筋垂直于压力作用方向布置的矩形板 462

6.2.4四边自由支持并有纵向加强筋加强的、承受均匀剪切载荷τ作用的长板 463

6.2.5两长边刚性固定并受均布剪切载荷τ的极长板 464

6.3圆形板和环形板的稳定性 464

6.3.1 均匀受压的等厚度圆形板 464

6.3.2周边受剪应力作用的环形板（外半径R处为τ，内半径r处为τ1=τR/r） 464

7.1.2由等距布置的相同纵梁和等距布置的相同横梁组成的板架 465

7.1.1基本概念 465

7.1基本概念·构件规则布置的矩形板架 465

第七章板架的稳定性 465

7.1.3纵向构件由普通纵梁和加强纵梁（纵桁）组成的板架 468

7.2用支柱加强的板架 476

7.2.1纵向构架由相同且等距的纵梁组成、在中间纵梁与横梁的交点上用支柱加强的板架 476

7.2.2 7.2.1节所述板架等距布置两根以上加强纵梁 478

7.2.3中间纵梁为加强纵梁、并在其与横梁相交处有支柱支撑的板架 479

7.2.4算例 479

第三篇结构的动力计算第八章振动的理论基础 481

8.1运动学·机械系统的各种形式·振动类型 481

8.1.1振动概念·振动类型 481

8.1.2谐和振动的合成·谐波分析 483

8.1.3振动按专有的特征分类 485

8.2.1牛顿第二定律的运动静力学分析 486

8.2原始方程建立原则·运动静力学概念·准静态模拟 486

8.1.4线性与非线性系统 486

8.2.2推导机械系统振动方程式的实例 487

8.2.3稳定振动研究中的准静态模拟 489

8.3阻尼的类型和作用·振动理论方程式的复数形式 490

8.3.1 与变形、变形速度或位移成比例的阻尼 490

8.3.2在研究线性振动时各关系式的复数形式 491

8.4一个自由度系统的自由振动 493

8.4.1最简单的具有一个自由度的系统 493

8.4.2利用能量法确定系统的振动频率 494

8.4.3相当法 495

8.4.4拉格朗日方程 496

8.4.5考虑阻尼时系统的自由振动 496

8.5.2在任意干扰力作用下系统的运动 497

8.5一个自由度系统的强迫振动 497

8.5.1在脉冲作用下系统的运动 497

8.5.3在谐和力作用下系统的运动 498

8.5.4在任意周期力作用下系统的运动 498

8.5.5应用相当法和拉格朗日方程求解强迫振动问题 499

8.5.6某些强迫振动的特例·按正弦规律变化的短时载荷 499

8.5.7突加载荷 501

8.5.8按线性规律增长的载荷 501

8.5.9缓慢变化的力的作用 501

8.5.10短时间作用力 502

8.5.11 考虑阻尼时任意力对系统的作用 503

8.5.12考虑阻尼时谐和力对系统的作用 503

8.5.13共振现象的物理概念 504

8.5.14谐和扰动力作用下振动的形成过程 505

8.5.15具有一个自由度系统的运动激励 506

8.6一个自由度系统的非线性振动 507

8.6.1基本方程式·非线性的类型 507

8.6.2 自由振动 507

8.6.3强迫振动 510

第九章具有有限自由度的线性系统的振动 513

9.1具有两个自由度系统的自由振动 513

9.1.1最简单的具有两个自由度的系统；具有两个集中质量的无重量梁 513

9.1.2同一问题的第二种解法 514

9.1.3同一问题的第三种解法 515

9.2具有多自由度系统的自由振动 515

9.2.1具有多自由度系统的最简单例子 515

9.2.3总的对比关系 517

9.2.2多自由度系统的特性 517

9.3具有n个自由度系统的主自由振动的频率和振型的某些确定方法 518

9.3.1能量法 518

9.3.2道恩开尔列依（ДoHKepлeи）方法 520

9.3.3逐次逼近法 521

9.3.4根分离法 521

9.4系统的强迫振动 523

9.4.1在任意扰动力作用下的振动·主坐标法 523

9.4.2在谐和扰动力作用下的振动 524

9.4.3相当法的应用 524

9.4.4实例 525

第十章杆的横向振动 528

10.1弹性变形系统的振动·基本概念 528

10.2概论 529

10.3具有分布参数的直杆振动 530

10.3.1 等直杆的弯曲振动 531

10.3.2非等直杆的横向振动 539

10.3.3考虑非弹性阻尼时杆的横向振动 549

10.4杆横向振动的近似计算方法 552

10.4.1 固有频率的确定 552

10.4.2强迫振动 556

10.5具有集中质量的阶梯形变剖面无重量杆的横向振动 559

10.5.1无阻尼振动 559

10.5.2考虑非弹性阻尼的振动 563

第十一章杆的纵向振动 564

11.1杆的纵向振动的微分方程式 564

11.2等直杆的纵向振动 565

11.2.1 自由振动 565

11.2.2强迫振动 566

11.3非等直杆的纵向振动 567

11.3.1部分响应法 567

11.3.2有限元法 568

11.4计入非弹性阻尼的非等直杆的纵向振动 569

11.4.1微分方程式 569

11.4.2部分响应法的基本关系式 569

11.4.3动刚度矩阵 570

11.5具有集中质量的阶梯形变剖面无重量杆的纵向振动 570

11.5.1不考虑阻尼的振动 570

11.5.2考虑非弹性阻尼的振动 571

第十二章杆的扭转振动 573

12.1杆扭转振动的微分方程式 573

12.2等直杆的扭转振动 574

12.2.1考虑扭转约束时杆的自由扭转振动 575

12.3.1部分响应法 576

12.3非等直杆的扭转振动 576

12.3.2有限元法 577

12.4考虑非弹性阻尼的非等直杆的扭转振动 578

12 4.1微分方程式 578

12.4.2部分响应法的基本关系式 579

12.4.3动刚度矩阵 579

12.5具有集中质量的阶梯形变剖面无重量杆的扭转振动 580

第十三章杆的弯曲—扭转振动 582

13.1杆的弯曲—扭转振动微分方程式 582

13.2等直杆的弯曲—扭转振动 583

13.2.1 自由支持杆 583

13.2.2无支持杆 584

13.3.1部分响应法 586

13.3非等直杆的弯曲—扭转振动 586

13.3.2有限元法 588

13.4考虑非弹性阻尼的非等直杆的弯曲—扭转振动 589

13.4.1微分方程式 589

13.4.2部分响应法的基本关系式 590

第十四章平面刚架的振动 592

14.1由等直杆组成的刚架的振动 592

14.1.1 弯曲振动 592

14.1.2扭转—弯曲振动 605

14.2非等直杆组成的刚架的振动 609

14.2.1部分响应法 609

14.2.2有限元法 611

15.1可求得精确解的最简单的板架振动问题 614

15.1.1由两根相交杆组成的板架 614

第十五章板架的振动 614

15.1.2由一个交叉构件和多根主向梁组成的板架 618

15.1.3由多根交叉构件组成的板架 620

15.1.4板架强迫振动问题精确解的一种可能形式 620

15.2板架的近似计算方法 622

15.2.1相当法 622

15.2.2能量法 626

15.3板架的数值计算方法 628

15.3.1有限元法 629

15.3.2有限元法与部分响应法的组合方法 631

16.1.1 组成船体的两种形式的平板 635

16.1.2平板自由振动的一般方程 635

16.1自由振动方程式 635

第十六章平板的振动 635

16.1.3周边自由支承的矩形平板 636

16.1.4两对边自由支承的矩形平板 637

16.2平板自由振动的近似解 638

16.2.1 四周刚性固定的矩形板 638

16.2.2一对边自由支承另一对边刚性固定的矩形板 638

16.2.3两相邻边刚性固定另两邻边自由支承的矩形板 638

16.2.4一边刚性固定另三边自由支承的矩形板 638

16.2.5三边刚性固定第四边自由支承的矩形板 639

16.3船体外板自由振动不对称振型时骨架扭转的影响 639

16.3.1船体外板振动的两种形式 639

16.3.2计及构架扭转影响的平板振动问题的近似解 639

16.4支承在弹性加强筋上的外板对称形的自由振动 640

16.4.1 问题的提出与求解结果 640

16.4.2确定弹性支承平板频率的另一种近似方法 641

16.5接触液体对平板振动的影响 643

16.6有限刚度平板的振动 644

16.6.1振动微分方程式 644

第十七章振动的特殊形式·流体中杆的振动 647

17.1翼形剖面杆在流体中的弯扭振动微分方程式 647

17.2弯扭颤振的临界速度值的确定 649

17.3翼形剖面杆在流体中强迫振动参数的确定 650

第二卷参考文献 653

第三卷船体结构计算第一篇作用在船体上的载荷第一章计算载荷（静力载荷和局部载荷） 657

1.1载荷种类与分级 657

1.2船体在静水中的载荷 658

1.2.1确定载荷的一般方法 658

1.2.3船舶载荷变动时中横剖面静水弯矩的变化 661

1.2.2确定船体中横剖面弯矩的简化方法 661

1.2.4船中横剖面静水弯矩与总布置的基本特征、重量载荷以及线型肥胖度之间的关系 662

1.3局部载荷 664

1.3.1局部载荷的分类 664

1.3.2静水力和水动力外载荷 664

1.3.3货物作用载荷 673

第二章在规则波中的总载荷 679

2.1对波浪的基本认识 679

2.1.1基本概念和定义 679

2.1.2规则长峰波 680

2.1.3有限波高（幅度）波 682

2.2总波浪载荷 683

2.2.1初始假设 683

2.2.2决定波浪载荷的原则程序 683

2.2.3垂向波浪弯矩 685

2.2.4作用在船体水平面内的波浪弯矩与波浪扭矩 689

2.3在波浪中船体的总动力载荷和应力 690

2.3.1动力载荷的组成 690

2.3.2迎面规则波的冲击弯矩 691

2.3.3波激振动 697

第三章不规则波浪载荷 701

3.1不规则海浪 701

3.1.1概述 701

3.1.2波浪幅值·波高及周期·海浪强度参数 702

3.1.3海浪等级 704

3.1.4海浪的重复性·极值波高 705

3.1.5谱密度 710

3.2.1波浪载荷的幅—频特性 713

3.2船体与不规则波浪间的相互作用力 713

3.2.2等效波浪和有效波浪 714

3.2.3定常海浪中等效波高的分布 715

3.2.4载荷的长期分布 718

3.2.5载荷极值分布 724

3.3几个随机载荷作用结果的叠加 724

3.3.1概述 724

3.3.2波浪载荷的叠加（线性问题） 725

3.3.3波浪载荷的叠加（非线性问题） 727

3.3.4波浪载荷和冲击载荷所引起应力的叠加 729

3.3.5船体波浪载荷与波激振动动载荷的叠加 731

3.4动力载荷 731

3.4.1砰击 731

3.4.2波激振动 734

4.1.1 概述 737

第二篇船体结构强度和承载能力第四章船体结构的理想化·总纵应力和变形 737

4.1船体结构理想化的一般原则 737

4.1.2各种不同建造结构类型船体的变形特性 739

4.1.3船舶板架的理想化和特点 742

4.2船体总纵弯曲 743

4.2.1 基本前提 743

4.2.2基于平剖面假定的总纵弯曲应力和变形的确定 743

4.2.3考虑偏离平剖面假定的船体总纵弯曲 745

4.3船体扭转 747

4.4船体立体变形和扭曲 752

4.4.1无舱壁型船舶 752

4.4.2大吨位油轮 755

第五章船体间断构件 759

5.1引言 759

5.2间断构件的变形 760

5.3上层建筑参与船体总纵弯曲 763

5.3.1与船体一起弯曲的、横剖面要素沿长度不变的单层上层建筑在船体总纵弯曲中的参与 764

5.3.2考虑上层建筑反向弯曲 771

5.4应力集中 773

5.4.1基本概念 773

5.4.2矩形甲板开孔 774

5.4.3甲板—舷侧开孔 778

5.4.4上层建筑端部 779

第六章结构稳定性和船体总极限强度 781

6.1结构单元的稳定性 781

6.1.1 概述 781

6.1.2临界应力的确定 781

6.1.3板的欧拉应力 782

6.1.4梁腹板稳定性的试验资料 784

6.1.5皱折板的稳定性 786

6.1.6纵向构架梁的稳定性 786

6.2板架稳定性 788

6.2.1横向构架体系 788

6.2.2纵向构架体系 789

6.2.3带纵桁的板架 790

6.2.4大开口区的板架 790

6.3船体总纵极限强度 791

6.3.1传统的计算方法 791

6.3.2 考虑横向载荷在船体总极限强度准则结构中的影响 792

第七章局部强度计算 798

7.1目的·内容和计算模式 798

7.1.1 概述 798

7.1.2局部强度计算时所采用的计算模型 799

7.1.3关于选择计算模型要素的建议 800

7.2受均布载荷的均匀板架和转化成它们的方法 802

7.2.1 均匀板架 802

7.2.2考虑板架各种不均匀因素的方法 806

7.3船底板架 809

7.3.1结构特点和计算模式 809

7.3.2梁支座固定的条件 809

7.4甲板板架 811

7.4.1载荷和结构 811

7.4.2大开口区域 811

7.4.3具有规则结构的区域 815

7.5舷侧板架 816

7.5.1载荷和结构的简单概括 816

7.5.2与假定支持结构不可移动有关的误差估算步骤和考虑它们可移动的结果修正 818

7.5.3对舷侧板架不同造型方案可能的计算模式 819

7.6水密舱壁板架 821

7.6.1结构·载荷·计算状态 821

7.6.2具有中间垂直桁板架的典型计算模式 822

7.6.3基本计算关系式 822

7.6.4皱折舱壁 825

7.7按极限状态的梁和板架计算 829

7.7.1概述和建议 829

7.7.2连续梁的极限强度 832

7.7.3板架的极限载荷 833

第三篇材料和船体结构的承载能力第八章造船材料及其要求 836

8.1材料在结构中工作的特殊性·破坏的形态·基本特性 836

8.1.1 概述 836

8.1.2结构中材料破坏的形态 837

8.1.3金属材料的主要参数·拉伸图 838

8.1.4工艺性参数 841

8.2金属材料的同种异性现象·促使脆性化的条件·金属的耐寒性 842

8.2.1 金属材料强度的双重属性（同种异性现象） 842

8.2.2影响金属由塑性转化为脆性（或反之）状态的因素 843

8.2.3应力状态形式对脆性破坏倾向性的影响 844

8.2.4预防脆性破坏的实用措施 844

8.3关于断裂力学的一些论述 846

8.3.1断裂力学的基本概念 846

8.3.2线性断裂力学的公式 847

8.3.3非线性断裂力学方程 849

8.3.4材料的循环耐裂性（韧性）·耐腐蚀性 851

8.4.1在拉伸试验时测定参数的方法 852

8.4确定金属材料承载能力的方法·船用钢的基本和特殊性能参数 852

8.4.2确定韧性参数和脆性临界温度的方法 853

8.4.3确定耐裂性若干参数（断裂力学方程常数）的方法 854

8.4.4特殊类型的试验·试验结果处理 855

8.4.5船用钢的分级及其性能的基本参数 856

第九章周期性交变载荷条件下材料和结构的承载能力 858

9.1引言 858

9.2金属疲劳综述 859

9.3影响钢材疲劳强度的主要因素 864

9.3.1循环载荷的非对称性（指标R） 864

9.3.2载荷类型和试样尺度 865

9.3.3试样的材料机械性能和表面 866

9.3.4应力集中 867

9.3.5金属材料中的微型缺陷和电焊 870

9.3.6载荷频率和腐蚀作用 872

9.3.7双频率载荷 873

9.4结构节点的疲劳强度（试验评估） 874

9.4.1疲劳强度的综合指标 874

9.4.2试验结果的统计分析 876

9.5在不稳定载荷条件中的疲劳强度 876

第十章结构节点 879

10.1一般要求和强度衡准 879

10.2梁结构节点的极限（静力）强度 880

10.2.1角型（肘板）连接 880

10.2.2船体构架梁的相交节点 883

10.3结构节点的疲劳强度 884

10.3.1试验研究结果 884

10.4有效应力集中的计算评估 893

11.1强度衡准 897

11.1.1概述 897

第四篇结构的强度衡准及优化第十一章强度衡准和强度储备 897

11.1.2船舶结构强度衡准 900

11.2局部强度衡准 900

11.3疲劳强度衡准 903

11.4总纵强度衡准 906

11.4.1 疲劳强度 906

11.4.2极限强度 908

11.4.3总纵疲劳强度和极限强度衡准的比较 911

15.1强度计算和强度衡准中构件锈蚀的考虑 912

12.1问题的一般特性 914

12.1.1基本概念 914

第十二章优化和船体金属耗量 914

12.1.2基于经济衡准的金属耗量和强度标准的优化 915

12.1.3船体优化总则 917

12.2船体金属耗量的主要因素和指标 918

12.2.1降低金属耗量的途径 918

12.2.2船体金属耗量指标 920

12.3最简单构件的优化 923

12.3.1构架梁剖面要素的选择 923

12.3.2最简单的优化问题 928

第五篇船体强度的特殊问题第十三章船舶进坞及下水强度计算 932

13.1船舶进干船坞的船体强度计算 932

13.1.1概述 932

13.1.2坞座参数的确定 932

13.1.3坞座反力及船体弯曲要素的确定 937

13.2.1概述及船—坞座—浮坞系统参数的确定 940

13.2进浮坞的船舶强度计算 940

13.2.2坞支座装置反力及船与浮坞弯曲要素的确定 942

13.3纵向下水船舶强度计算 948

13.3.1概述 948

13.3.2下水装置反力和船舶弯曲要素的确定 949

13.4进坞和纵向下水船体总纵强度及局部强度校核 950

13.4.1总纵强度校核 950

13.4.2总横强度校核 951

13.4.3船体局部强度校核 953

13.4.4前支架压力作用下的首部强度校核 954

第十四章船体结构计算的非传统问题 960

14.1作为“发动机—基座—板架”系统组成部分的基座的刚度计算 960

14.2舷侧防护结构在船舶碰撞时有效程度的评估 967

14.3海上系泊船船体加强区构件尺寸的选择 971

第十五章温度对结构的作用 977

15.1概述 977

15.2结构的温度 977

15.3温度变形和应力 979

15.4冰区航行船舶结构的温度应力和脆性强度 982

第十六章船舶抗冰强度 985

16.1冰载荷 985

16.1.1概述 985

16.1.2撞击冰载荷 985

16.1.3挤压冰载荷 990

16.1.4破冰载荷 991

16.2冰区加强结构 993

16.2.1骨架体系 993

16.1.5冰的物理—机械性能 993

16.2.2冰加强区 994

16.2.3梁和节点结构 994

16.2.4板结构的加强 998

16.3冰区加强结构的强度衡准 998

16.3.1冰区加强结构的损坏 998

16.3.2极值冰载荷的一次性作用原则 999

16.3.3极限强度和稳定性衡准 999

16.4舷侧板架设计 999

16.4.1概述 999

16.4.2带强肋骨的板架 1000

16.4.3均匀骨架体系板架 1005

16.4.4舷侧板架骨材剖面要素的综合要求 1007

16.4.5舷侧板架骨材横剖面尺寸的优化 1009

16.5.1外板 1010

16.5冰区加强结构板构件设计 1010

16.5.2板结构 1011

第六篇船体动力计算第十七章船体总振动 1014

17.1概述 1014

17.2初步设计阶段船体振动特性的确定 1015

17.2.1船体自由振动频率的近似分析计算 1015

17.2.2剪切变形对船体频率谱影响的近似估计 1016

17.2.3干扰力 1016

17.2.4耗散力 1017

17.2.5船体尾端强迫振动振幅的近似分析计算 1018

17.2.6在计算机上进行精确计算的船体离散模型 1019

17.3作为梁结构的船体总振动 1021

17.3.1附连水质量 1021

17.3.2船体—维模型的刚度特性 1021

17.3.3船体自由振动的部分响应法（MпO） 1024

17.3.4船体自由振动的有限元法 1025

17.3.5应用部分响应法计算船体强迫振动 1029

17.3.6应用有限元法的船体强迫振动算法 1032

17.4作为空间结构的船体总振动 1032

17.4.1概述 1032

17.4.2双体船最简单的有限元模型 1032

17.4.3离散的三维模型 1034

17.4.4考虑非弹性阻力 1039

17.4.5考虑附连水质量 1041

17.5降低船体航行总振动水平的方法 1044

18.1.2支持在刚性边界上的平板自由振动 1045

18.1.1概述 1045

18.1板架及其各构件的振动 1045

第十八章局部振动及其衡准 1045

18.1.3考虑液体附连质量对船体平板自由振动频率的影响 1047

18.1.4考虑液体附连质量时支持在弹性边界上的平板自由振动频率的确定 1047

18.1.5支持在刚性边界上的平板的强迫振动 1050

18.1.6由弹性扶强材加强的平板的强迫振动 1051

18.1.7采用诱导法计算板架自由振动频率 1052

18.1.8采用诱导法计算板架共振振幅 1054

18.1.9采用有限元法计算板架自由振动频率和强迫振动振幅 1054

18.2桅杆振动 1055

18.2.1 概述 1055

18.2.2确定桅杆自由振动频率的算法 1055

18.2.3计算桅杆振动的原始数据 1057

18.2.4确定桅杆固定的刚性系数 1057

18.3.1概述 1064

18.3总振动和局部振动的相互联系 1064

18.3.2船体—上层建筑系统振动相互联系影响的工程衡准 1065

18.3.3船体—轴系系统振动相互联系的工程衡准 1066

18.3.4与船体弹性连接的大型集中质量影响的考虑 1067

18.4机座振动 1069

18.4.1概述 1069

18.4.2采用有限元法计算机座振动 1070

18.4.3计算机座振动的近似方法 1070

18.5制订标准的一般原则和振动强度标准 1071

18.5.1概述 1071

18.5.2衡准参数 1071

19.1.1问题的现状 1075

19.1.2决定居住和服务舱室甲板振动级的因素 1075

19.1概述 1075

第十九章船舶居住和服务舱室振动的防治 1075

19.1.3对确定居住和服务舱室甲板振动级的计算要求 1076

19.2上层建筑纵向振动基本频率的确定 1077

19.2.1概述 1077

19.2.2上层建筑的计算模型 1077

19.2.3补充说明 1078

19.2.4初步设计阶段上层建筑纵向振动基本频率值的近似估计 1079

19.2.5上层建筑结构形式的特殊情况 1082

19.3居住和服务舱室甲板振动基本频率的确定 1082

19.3.1确定舱室甲板基本频率的计算步骤 1082

19.3.2上层建筑居住和服务舱室甲板振动的计算模型 1083

19.4上层建筑居住和服务舱室甲板强迫振动级的计算预报 1084

19.4.1确定上层建筑甲板振动级的计算步骤 1084

19.4.2船体—上层建筑系统的计算模型 1085

第三卷参考文献 1089