船舶结构的屈曲强度PDF电子书下载

第一章 绪论 1

第二章 船舶结构屈曲分析需要的材料性能参数 8

2.1 材料应力—应变关系的重要性 8

2.2 材料应力—应变关系的数学形式 9

2.3 材料应力—应变关系的相似准则 14

2.3.1 材料曲线的相似准则 16

2.3.2 相似材料曲线的性质和推论 16

2.4 材料曲线相似准则的应用实例 17

2.5 计及残余应力后的平均应力—应变曲线 19

2.5.1 不受外力时，具有焊接残余应力构件的内应力平衡条件 20

2.5.2 平均工作应力与工作应变的关系 21

2.5.3 平均工作应力与工作应变曲线关系的分析 22

2.6 计及残余应力后的压杆修正曲线 27

2.7 在工程计算中计及残余应力的处理方法 28

参考文献 29

第三章 矩形剖面偏心压杆的极限承压能力 30

3.1 压杆稳定性 30

3.2 在弹塑性范围内偏心压杆的轴向压力与弯矩的关系 33

3.2.1 压杆材料的应力—应变关系 33

3.2.2 对数幂函数的两个积分与辅助函数 34

3.2.3 b×h矩形剖面压杆弹塑性复杂弯曲时的轴向力与弯矩计算 34

3.3 压杆的位移函数与轴向力及弯矩的关系 37

3.4 偏心压杆屈曲的一般准则 38

3.5 轴向力偏移量δp及偏心距δ的取法 39

3.6 对矩形剖面压杆稳定性试验结果的分析 40

3.6.1 对压杆试验的理论分析 40

3.6.2 不计轴向力偏移量δp的理论分析 43

3.6.3 材料性能改为渐变屈服平台后的解 43

3.6.4 σcr<0.85σy压杆试验值偏高原因的分析 46

3.7 分析与结论 47

参考文献 47

第四章 矩形板的弹塑性屈曲与加筋板的极限压缩强度 48

4.1 弹塑性矩形板屈曲理论中的物理关系 49

4.1.1 弹性物理关系 51

4.1.2 Stowell理论的物理关系 52

4.1.3 Bleich理论的物理关系 52

4.2 计及焊接残余应力弹塑性矩形板临界应力公式的推导 53

4.2.1 焊接残余应力沿板宽方向的分布及有关参数的选取 53

4.2.2 短边受压长矩形板临界应力公式的导出 54

4.3 带板纵骨临界应力公式 57

4.4 板的极限压缩强度 58

4.5 纵骨的带板宽度与带板的有效宽度 58

4.5.1 等值带板宽度 59

4.5.2 极值带板宽度 59

4.5.3 带板纵骨的承压能力 60

4.5.4 对σup=σcx条件的分析 60

4.5.5 极值带板宽度的优点 60

4.6 对文献［4.3］试件的计算分析 61

4.7 对两种带板宽度的分析 65

参考文献 66

第五章 弹塑性屈曲的板条有限元理论及复杂加筋板结构的屈曲(极限)强度 67

5.1 板条有限元的基本理论 68

5.1.1 本书板理论的板条有限元单元矩阵方程的导出 68

5.1.2 修正的Stowell板理论的板条有限元矩阵方程 72

5.1.3 Stowell板理论的板条有限元矩阵方程 73

5.1.4 Bleich板理论的板条有限元矩阵方程 73

5.1.5 弹性板理论的板条有限元矩阵方程 74

5.2 梁(杆)元与板条有限元单元矩阵方程的关系 74

5.3 板条有限元的边界约束处理 75

5.4 焊接残余应力在板条有限元中的处理 78

5.4.1 加筋板结构屈曲时的承压能力和临界应力 79

5.4.2 加筋板结构的极限承压能力和极限应力 80

5.4.3 加筋板结构的极限应力σu和平均极限应力？u 80

5.5 关于加筋板结构采用板条元离散的说明 81

5.6 复杂加筋板结构屈曲强度和极限强度的提法 82

5.7 算例 82

5.8 评述 88

参考文献 89

第六章 舱壁扶强材在弯矩作用下的侧向扭转屈曲 90

6.1 T形舱壁扶强材侧向扭转屈曲的微分方程及其通解 90

6.1.1 三角函数表示的形函数 92

6.1.2 双曲函数表示的形函数 92

6.1.3 三角函数和双曲函数共同表示的形函数 93

6.2 在弯矩作用下T形剖面梁元稳定性矩阵方程的解析形式 93

6.2.1 形函数为三角函数的稳定梁元矩阵方程 93

6.2.2 形函数为双曲函数的稳定梁元矩阵方程 96

6.2.3 形函数为混积函数的稳定梁元矩阵方程 96

6.3 工字形剖面梁的几何参数 97

6.4 作用在扶强材上的弯矩的选取及对纯弯曲解的讨论 97

6.4.1 三种形函数与舱壁扶强材特征根的关系 97

6.4.2 舱壁扶强材侧向扭转屈曲的重根与群根 98

6.4.3 侧向扭转屈曲的首阶失稳半波数 100

6.4.4 实例计算对上述理论的验证 101

6.4.5 失稳波形的不正则性 102

6.4.6 a1=b1和a3=0或b3=0的稳定性解 102

6.5 舱壁板的刚度对舱壁扶强材侧向扭转屈曲的影响 103

6.6 变弯矩作用下的解 104

6.7 材料非线性对承载能力的影响 105

6.8 轴向力与横向载荷共同作用下的承载能力 106

6.9 舱壁结构稳定性的提法 106

6.9.1 不计轴向压力时，舱壁结构在水压力作用下的T形扶强材的侧向扭转屈曲分析 106

6.9.2 计及轴向压力时，舱壁结构在水压力作用下的T形扶强材的侧向扭转屈曲分析 107

参考文献 107

第七章 纵向受压平面板架的弹塑性稳定性 108

7.1 压杆的中性微分方程及其通解 109

7.2 混合解法单元矩阵方程的形式 110

7.2.1 压杆单元矩阵方程的解析形式 110

7.2.2 弯曲杆元矩阵方程的解析形式 112

7.2.3 在单向受压平面正交板架中应用的两种混合杆元矩阵方程 113

7.2.4 混合解法稳定杆元单元矩阵方程的解析性 114

7.3 位移解法单元矩阵方程的形式 115

7.3.1 压杆单元矩阵方程的解析形式 115

7.3.2 弯曲杆元单元矩阵方程的解析形式 116

7.3.3 在单向受压平面正交板架中应用的两种稳定杆元矩阵方程 116

7.3.4 位移解法稳定杆元单元矩阵方程的解析性 117

7.4 多项式位移函数压杆的单元矩阵方程 117

7.4.1 杆单元的刚度矩阵方程 117

7.4.2 杆单元的初应力矩阵方程 117

7.4.3 解的近似性 118

7.5 两种解法优缺点分析 119

7.6 平面板架模型稳定性计算的边界约束处理 119

7.6.1 第一类边界约束处理 119

7.6.2 第二类边界约束处理 120

7.6.3 结构对称性条件的处理 121

7.6.4 特殊约束处理 121

7.7 特征方程的求解 121

7.7.1 混合解法中的屈曲特征值与特征指数的关系 122

7.7.2 位移解法中的屈曲特征值与特征指数的关系 122

7.7.3 失稳波形的分布 122

7.7.4 在本书中应用的特征方程解法 123

7.8 本章方法的可靠性 123

7.8.1 对支撑在独立弹性支座上连续梁稳定性的考证 123

7.8.2 对文献［7.2］中所示的一些平面板架稳定性例题的分析 124

7.8.3 对文献［7.2］中设有支柱板架稳定性解的讨论 126

7.8.4 对文献［7.2］中？值的讨论 129

7.8.5 关于柔性系数A的讨论 130

7.8.6 对文献［7.2］解法的评价 131

7.9 本章小结及在船舶结构稳定性计算中的应用 133

参考文献 134

第八章 船体空间杆系结构的弯曲屈曲理论 135

8.1 计及均布质量和轴向力梁的微分方程及其通解 136

8.1.1 计及剪力、剖面转动惯量等直梁的弹性振动微分方程的导出 136

8.1.2 考虑中面力和材料物理非线性的梁的固有振动微分方程的导出 138

8.1.3 式(8.1.15)微分方程的解 139

8.1.4 计及轴向力和均布质量等直梁纵向振动的微分方程及其通解 140

8.1.5 计及轴向力和均布质量等直梁自由扭转振动的微分方程及其通解 141

8.2 局部坐标系下空间解析复合梁元矩阵方程的导出 141

8.2.1 梁元轴向拉压的单元矩阵方程 142

8.2.2 梁元圣维南扭转的单元矩阵方程 143

8.2.3 梁横剖面绕oy主轴弯曲的单元矩阵方程 143

8.2.4 梁横剖面绕oz主轴弯曲的单元矩阵方程 145

8.2.5 在局部坐标系下的梁元单元矩阵方程 146

8.3 空间解析复合梁元矩阵方程的一般形式 147

8.4 计及焊接残余应力的船体空间杆系结构屈曲分析方法 149

8.5 算例及其分析 151

8.5.1 试验模型的基本概况 152

8.5.2 计算结果 154

8.5.3 对计算结果的分析 155

8.6 载荷频率对结构屈曲强度的影响 158

参考文献 159

第九章 计及T形材定轴约束扭转屈曲的船体空间杆系结构的屈曲理论 160

9.1 轴压T形材定轴约束扭转的微分方程及其通解 161

9.1.1 A1>0时杆的形函数 162

9.1.2 A1<0时杆的形函数 163

9.1.3 几种特殊情况下的形函数 164

9.1.4 形函数小结 166

9.2 单元矩阵方程的导出 167

9.2.1 三角函数形函数的单元矩阵方程 167

9.2.2 混合函数形函数的单元矩阵方程 169

9.2.3 双曲函数形函数的单元矩阵方程 170

9.2.4 混积函数形函数的单元矩阵方程 170

9.2.5 几种特殊形函数单元矩阵方程的确定 171

9.3 T形材带板抗扭约束系数Co的确定 171

9.3.1 有中面应力时，带板的微分方程及其通解 172

9.3.2 Do>0时，带板抗扭约束系数Co的确定 173

9.3.3 Do≤0时，带板抗扭约束系数Co的确定 175

9.3.4 式(9.3.30)的两个重要推论 176

9.3.5 Co值与板长l的关系 177

9.3.6 Co值的实际应用表达式 178

9.4 计及轴向力T形材定轴约束扭转屈曲在局部坐标系下的杆单元矩阵方程 180

9.5 翘曲约束及其重要性 181

9.6 算例及其分析 182

9.6.1 板架的尺寸及材料性能参数 182

9.6.2 对试件1的计算及其分析 183

9.6.3 对图9.5六只试件的计算及分析 187

9.6.4 载荷频率对板架屈曲极限承载能力的影响 188

参考文献 189

第十章 空间杆系结构弯扭耦合屈曲理论 190

10.1 压杆弯扭耦合的一般微分方程组 190

10.2 压杆横剖面只有一个对称轴时的解 192

10.2.1 弯扭相互独立微分方程解的一般形式 193

10.2.2 四次代数方程根的分离及相关微分方程式的建立 194

10.2.3 单元矩阵方程的一般形式 194

10.2.4 弯扭耦合对压杆屈曲承载能力的影响 196

10.3 压杆横剖面没有对称轴时的解 197

10.4 边界约束的重要性 199

10.5 T形组合型材剖面几何参数的确定 201

10.6 例题 202

10.7 压杆弯扭耦合屈曲理论在船舶结构设计中的应用 204

10.7.1 关于船舶板架结构临界刚度概念的讨论 204

10.7.2 横向构件刚度对弯扭耦合屈曲承载能力的影响 205

参考文献 205

第十一章 船舶结构的总纵极限强度 206

11.1 材料性能参数的决定 206

11.2 船舶总纵弯矩的确定 209

11.2.1 由板架结构或板格临界应力所确定的船舶总纵屈曲弯矩 209

11.2.2 给定船舶横剖面基准点应变时的总纵弯矩计算 210

11.2.3 给定船舶横剖面基准点应变时的总纵屈曲弯矩计算 211

11.2.4 平面板架结构所承受的屈曲压力计算 212

11.3 完整船舶结构屈曲强度的提法 212

11.4 不完整船舶结构屈曲强度的处理方法 214

11.5 结构屈曲强度的非破坏测量 215

11.5.1 微振动测量法 215

11.5.2 根据试验测量应变分布的理论推算法 216

11.5.3 例题 216

11.6 船舶结构屈曲强度的合理力学模型的探讨 219

11.7 船舶结构的极限强度与结构的高阶屈曲特征值的关系 225

11.7.1 结构屈曲失效过程分析 226

11.7.2 船舶结构各阶屈曲特征值和特征向量的分离 226

11.7.3 屈曲构件的有效承压能力 227

11.7.4 例题 228

11.8 结束语 233

参考文献 234