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第1章 绪论 1

1.1 船舶结构力学的研究内容和学科体系 1

1.1.1 船舶结构力学的任务和研究内容 1

1.1.2 船舶结构力学学科体系和本书所涉及的内容 2

1.2 船舶结构力学的建立和在中国的传播与发展 2

1.2.1 船舶结构力学的建立 2

1.2.2 船舶结构力学在中国的传播与发展 6

第2章 船舶结构力学计算模型的建立 11

2.1 船舶结构力学基本计算模型简介 11

2.2 船舶结构力学建模的一般原则 12

2.3 船舶结构力学基本计算模型的建立 12

2.3.1 结构计算模型的边界支承条件 12

2.3.2 船体梁和骨架梁计算模型 13

2.3.3 船舶结构的刚架计算模型 16

2.3.4 船舶结构的板架计算模型 16

2.4 船体骨架梁带板计算 18

习题 18

第3章 单跨梁的横向弯曲 20

3.1 直梁及微曲梁弯曲理论 20

3.1.1 坐标系与符号规定 20

3.1.2 梁弯曲基本假设 21

3.1.3 梁弯曲基本微分方程式 21

3.2 纯弯曲单跨梁的求解 25

3.2.1 初参数法及边界条件 26

3.2.2 叠加原理与梁的弯曲要素表 34

3.2.3 剪力对梁弯曲挠度的影响 37

3.3 弹性基础梁的求解 42

3.3.1 弹性基础梁的弯曲微分方程式的解 43

3.3.2 弹性基础梁的计算 44

3.4 复杂弯曲梁的求解 46

3.4.1 复杂弯曲梁的微分方程式 47

3.4.2 微分方程式的解及边界条件 48

3.4.3 梁复杂弯曲的计算 50

3.5 能量法解梁弯曲问题 53

3.5.1 梁的应变能计算 54

3.5.2 泛函与变分的概念 56

3.5.3 虚功原理和势能驻值原理 58

3.5.4 瑞利-里兹法 60

习题 64

第4章 连续梁 68

4.1 概述 68

4.2 力法的基本知识 69

4.2.1 力法的基本原理 69

4.2.2 力法求解的基本步骤 71

4.3 自由支持在刚支座上连续梁的计算 72

4.4 自由支持在独立弹性支座上的连续梁的计算 75

4.5 阶梯形变截面梁的计算 78

习题 80

第5章 平面刚架 82

5.1 刚架的一般概念 82

5.1.1 刚架的分类 82

5.1.2 平面刚架的承载特点 82

5.1.3 对称刚架的简化处理 83

5.2 不可移结点简单刚架 84

5.2.1 不可移结点简单刚架计算与分析 84

5.2.2 弹性固定端的实际概念 87

5.3 不可移结点复杂刚架 89

5.3.1 位移法基本原理 90

5.3.2 例题 93

5.4 可移结点刚架的计算 96

5.4.1 位移法的基本方程（续）——一般情况 96

5.4.2 位移法解可移结点刚架举例 99

5.4.3 杆件刚度矩阵的初步概念 101

习题 102

第6章 平面板架 104

6.1 概述 104

6.2 简单板架计算 105

6.2.1 力法求解简单板架 105

6.2.2 位移法求解简单板架 108

6.3 多根主向梁、一根交叉构件的板架的计算 110

习题 116

第7章 弹性力学基础 119

7.1 弹性力学的基本概念和基本假设 119

7.1.1 基本假设 119

7.1.2 基本概念 120

7.2 弹性力学基本方程 124

7.2.1 平衡微分方程 124

7.2.2 应力边界条件 126

7.2.3 几何方程 126

7.2.4 应变协调方程 127

7.2.5 物理方程 129

7.3 弹性力学问题的基本解法及一般原理 130

7.3.1 位移法解弹性力学问题 131

7.3.2 应力法解弹性力学问题 132

7.3.3 弹性力学的一般原理 133

7.4 弹性力学平面问题 134

7.4.1 平面应力问题与平面应变问题 134

7.4.2 平面应力问题的基本方程 135

7.4.3 平面应变问题的基本方程 137

7.4.4 应力函数解法 138

7.4.5 例题——用应力函数解悬臂梁的弯曲 140

习题 143

第8章 薄板的弯曲 145

8.1 概述 145

8.1.1 基本概念 145

8.1.2 基本假设 146

8.1.3 基本方程 147

8.2 长矩形薄板的柱面弯曲 148

8.3 薄板小挠度弯曲 158

8.3.1 薄板挠曲面微分方程式 158

8.4 矩形薄板小挠度弯曲问题的解析解 164

8.4.1 四边自由支持矩形薄板的纳维叶解 164

8.4.2 一对边自由支持矩形薄板的列维解法 168

8.4.3 应用叠加原理的解法 172

8.5 薄板小挠度弯曲问题的能量解法（里兹法） 174

8.6 薄板的大挠度弯曲 178

8.6.1 几何关系 178

8.6.2 弹性关系 180

8.6.3 平衡关系 182

习题 185

第9章 圆柱形薄壳的弯曲 188

9.1 概述 188

9.2 闭合的圆柱壳的弯曲微分方程及其通解 188

9.2.1 基本概念和假设 188

9.2.2 受力分析 189

9.2.3 壳带的弯曲微分方程 191

9.2.4 微分方程的解 192

9.3 在均匀外压下环肋圆柱壳弯曲问题的解 193

9.3.1 边界条件 194

9.3.2 应力和位移计算 195

习题 200

第10章 舰船结构的稳定性 201

10.1 概述 201

10.2 轴向压杆的稳定性计算 203

10.2.1 中性平衡法 203

10.2.2 能量法 208

10.2.3 非弹性稳定性 210

10.3 连续压杆的稳定性 213

10.3.1 在刚性支座上连续压杆的稳定性 213

10.3.2 在中间弹性支座上连续压杆的稳定性 215

10.3.3 弹性基础上单跨压杆的稳定性 219

10.4 甲板板架的稳定性计算 220

10.4.1 只有一根纵桁的甲板板架 220

10.4.2 具有两根或两根以上交叉构件的甲板板架 221

10.5 矩形薄板的稳定性计算 225

10.5.1 板屈曲的特点 225

10.5.2 中性平衡法求板的弹性屈曲载荷 226

10.5.3 能量法求解板的弹性屈曲载荷 233

10.6 板的后屈曲强度 237

10.6.1 单向均匀受压简支板的后屈曲强度 238

10.6.2 板的极限载荷与有效宽度 242

10.7 圆环在均匀外压作用下的稳定性计算 245

习题 247

第11章 有限元法基础及应用 251

11.1 有限元法基本原理 251

11.1.1 结构离散化 251

11.1.2 单元位移模式与形函数 252

11.1.3 单元刚度矩阵 255

11.1.4 结构刚度矩阵 257

11.1.5 外载荷的移置 260

11.1.6 有限元法的实施步骤与注意事项 262

11.1.7 算例分析 262

11.2 有限元法基本单元 266

11.2.1 等截面梁单元 266

11.2.2 平面应力矩形单元 272

11.2.3 板-壳单元 278

11.3 稳定性问题的有限元方法 282

11.3.1 压杆稳定性问题的有限元法 283

11.3.2 受面内载荷作用下板的稳定性问题有限元法 285

11.4 结构分析有限元软件在船舶设计领域的应用 286

11.4.1 CAE技术的发展历程与结构分析有限元软件现状 286

11.4.2 应用实例 289

第12章 大开口船舶弯扭强度基础 296

12.1 概述 296

12.2 等截面直杆的圣维南扭转 298

12.2.1 基本关系 299

12.2.2 应力函数 300

12.2.3 扭矩及扭矩常数 301

12.2.4 椭圆形截面直杆的扭转 302

12.2.5 狭长矩形截面直杆的自由扭转 303

12.3 薄壁杆件的自由扭转 304

12.3.1 开口薄壁杆件的自由扭转 304

12.3.2 闭口薄壁杆件的自由扭转 306

12.4 开口薄壁杆件的约束扭转 312

12.4.1 基本概念 312

12.4.2 约束扭转的扭角微分方程式 313

12.5 简单船体剖面的约束扭转 315

12.5.1 约束扭转翘曲正应力 316

12.5.2 约束扭转翘曲剪应力 318

12.5.3 确定扇性坐标 319

12.5.4 Kollbrunner和Hajdin修正的薄壁梁理论 325

12.6 多闭室船体薄壁梁剖面特性参数计算 327

12.6.1 剖面剪切中心位置计算 328

12.6.2 圣维南扭转刚度GIt的计算 331

12.6.3 约束扭转刚度EIω的计算 332

习题 333

附录 337

附录A 单跨梁的弯曲要素表 337

附录B 弹性基础梁的弯曲要素表及辅助函数 345

附录C 单跨梁复杂弯曲的弯曲要素表及铺助函数 358

附录D 船用球扁钢截面要素 363

附录E 矩形平板的弯曲要素 364

附录F 在中间弹性支座上连续压杆的稳定性曲线 366

习题答案 369

参考文献 382