船舶与海洋工程结构物强度习题集

船舶与海洋工程结构物强度习 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 集 船舶强度部分 1． 依据“建造 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ”与依据“强度规范” 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 船体结构的方 法有什么不同？它们各有何优缺 点？ 2． 为什么要将船体强度划分为“总强度”和“局部强度”？ 其中“局部强度”与“局部弯曲” 的含义有何不同？ 3．如何获得实际船舶的重量分布曲线？ 4．说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。 5.“静置法”对计算波浪的波型、波长、波高以及与船舶的相 对位置作了怎样的规定？ 6．按照“静置法”所确定的载荷来校核船体总纵强度，是否反 映船体的真实强度，为什么？ 7．依据 q-N-M 关系解释：在中拱和中垂波浪状态下，通常船体 波浪弯矩总是舯剖面附近最大。 这一结论是否适用于静水弯矩？ 8．在初步设计阶段，如何应用“弯矩系数法”来决定船体的最 大波浪弯矩和剪力？ 9．试设计依据“静置法”计算船舶波浪剪力、弯矩的计算机程 序框图。 10．区别下列名词的不同含义：静水弯矩；波浪弯矩；波浪附 加弯矩；砰击振动弯矩。 11．船体总纵强度的校核通常包括哪三项主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ？ 12．举例说明船体结构中什么是纵向构件，什么是横向构件？ 它们对船体总纵强度的贡献有何 不同？ 13．划分船体四类纵向构件的依据是什么？结合船体的舯剖面 图指出第 1 至第 4 类纵向构件的 实际应用。 14．船体结构相当于一根“空心梁”，其总纵强度的计算方法 与普通实心梁不同。其中必须考 虑的两个特殊问题是什么？ 1 15．何谓“等值梁”？在计算船体总纵弯曲正应力 1 的过程中， 之所以要逐步近似的主要原 因是什么？ 16．船体总纵强度校核时，应如何选择计算剖面的数目及位置？ 17．船体总纵强度计算中，对船体纵构件（纵桁、纵骨及船体 板）稳定性的一般要求是什么？ 18．计算船体不同部位纵骨的临界应力 cr 时，究竟采用“简单 板架”还是“单跨压杆”的力 学模型主要取决于什么因素？ 19．甲板横梁的“临界刚度”与“必需刚度”的含义有何不同？ 为了保证甲板纵骨的稳定性， 横梁的设计一定要使之达到“临界刚度”吗？ 20．说明船体纵骨的欧拉应力计算公式： E EilA 2 2 中各字母 的含义；当按此公式计算出 的 E 值超过材料的比例极限时，应如何对所得结果进行非 弹性修正？ 21．为什么船体板的临界应力可以简单地取为欧拉应力 E ，而 不做非弹性修正？在计算板的  E 时，为什么要区分纵式骨架和横式骨架？ 22．船体板的失稳不同于“孤立板”，其主要特点表现在哪些 方面？ 23．怎样计算纵式构架中不同部位船体板的减缩系数 ？ 24．在船体底部板架弯曲的静力计算中，如何确定纵桁的“承 载宽度”和“带板宽度”？ 25．说明船体局部弯曲正应力 2 、 3 和 4 的含义，并比较它们 的力学计算模型。 26．在计算船体底部外板的局部弯曲正应力时，为什么要首先 进行板的刚性判别？是否船体板 都属于刚性板（绝对刚性板）？ 27．在计算船底外板的局部弯曲正应力与稳定性时，对板的边 界约束条件取法有何不同？ 28．四周刚固定的矩形板在均布载荷作用下，其最大弯曲正应 力发生于何处？为什么对纵式骨 2 架的船底外板进行总合正应力计算时，只取板格的中心点 与短边中点？ 29．试说明在船体的一个舱段范围之内，正应力 1 、 2 、 3 和 4 沿纵向和垂向分别如何变 化？ 30．采用“薄壁梁”理论计算弯曲剪应力的基本原理是什么， 包括哪些主要步骤？ 31．在船体横剖面内，最大的总纵弯曲正应力与剪应力分别发 生在何处？ 32．为什么船体总纵强度校核内容需要包括极限弯矩？船体舯 剖面的极限弯矩主要与哪些因素 有关？ 33．举例说明“负面积法”在船体总纵强度计算（ 1 的高次近 似或极限弯矩计算）中的应用。 34．对于不同性质（不变、缓变和迅变）的载荷，怎样选取相 应的 危险 ？目前造船界的做法 如何？ 35．在船体结构的局部强度计算中，对于外部构件和内部构件， 分别需要考虑哪些主要载荷？ 36．在船体结构的局部强度计算中，对于露天甲板、内底板， 分别需要考虑哪些主要载荷？ 37．在纵骨架式的船体底部板架局部强度计算中，怎样选取主 向梁和交叉构件？如何才能相对 准确地确定该板架的边界条件。 38．描述弹性固定端的“柔性系数”和“力偶固定系数”的 各自含义是什么？一般情况下， 二者之间是否存在着固定的转换关系？ 39．举例说明：在船体结构的局部强度计算中，如何应用“相 对刚度 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ”来合理地简化计算 构件的边界条件？ 40．船体局部强度计算中，选择不同许用应力的主要依据是什 么？ 41．何谓“纵式构架”与“横式构架”？在船体结构设计中采 3 用“纵式构架”的主要目的是什 么？ 42．若船体总纵强度满足要求，能否保证其局部强度也自然满 足？为什么局部强度计算的应力 不与总纵强度计算中的应力（ 1 、 2 、 3 和 4 ）相迭加？ 43．对于军船和海船而言，为什么其底部和上甲板骨架的设计 通常采用纵式构架？ 44．横舱壁在船舶设计中起什么作用？ 45．在船体横舱壁上加设的支条通常取作垂向布置，其主要目 的是什么？ 46．在上层建筑与主船体连接处相互作用的垂向力和水平剪力， 它们对上层建筑的单独作用效 果有何不同？ 47．上层建筑参与船体总纵弯曲的程度主要取决于哪些因素？ 48．简述关于上层建筑参与总纵弯曲计算的“组合杆”理论的 基本原理。通常在什么情况下需 要采用这一理论？ 49．何谓“剪切滞后”现象，为什么上层建筑参与总纵弯曲的 计算应考虑“剪切滞后”的影响？ 50．何谓“强力上建”与“轻型上建”，对于这两类上层建筑 的结构设计，应分别注意什么问 题？ 51．应力集中现象的主要特点是什么？结合船体结构举例说明 实际中可采用哪些结构措施来降 低应力集中。 52．如果需要在船体甲板上开一个尺寸一定的矩形孔，那么可 以考虑采取哪些措施来降低应力 集中？ 53．说明上层建筑端部在其与主船体相连接处产生应力集中现 象的原因。 海洋平台强度部分 54．海洋环境载荷主要包括哪些载荷？它们各有何特点？ 4 55．在海洋平台的强度计算中，选用不同波浪理论的主要依据 是什么？ 56．根据什么原则将海洋工程结构物划分为大尺度构件和小尺 度构件，它们所受的波浪载荷成 分有何不同？ 57．说明下列计及结构物运动的 Morison 公式中各字母的含义： f CAuuVuCVuDrr Nn mRr   1 2     又若结构物为固定立柱，则该公式如何简化？ 58．Morison 公式中的拖曳系数CD的物理意义是什么，其数值 主要与哪些因素有关？ 59．如何应用“F-K 法”计算作用于大尺度构件上的波浪力？ 60．试依据功能关系导出流冰对直立桩柱撞击力的计算公式。 61．解释链端刚度系数 k xx 的含义。若已知锚链链态的任意两个 独立参数（此外，锚链的w为 已知量），能否确定出 k xx 的数值？ 62．结合计算框图说明，如何应用牛顿迭代法来确定系泊平台 在已知外力作用下的平衡位置。 63．在自升式平台的强度校核计算中，如何对环境载荷(风、浪、 流)进行搜索？其主要目的是 什么？ 64．自升式平台的结构主要由哪几部分组成，该类平台结构的 薄弱环节是什么？ 65．对于具有桁架式桩腿的自升式平台，在总体强度分析和桩 腿局部强度分析中，桩腿的模型 化有何不同？ 66．分析自升式钻井平台在正常作业和拖航等不同工况下，所 受环境载荷的差异。 67．对半潜式平台进行总体强度校核时，通常需考虑哪些主要 工况？为什么要选择多种计算工 况来进行强度校核？ 68．半潜式平台的结构可分为哪几部分，其中哪一部分是平台 结构的薄弱环节。 69．圆柱壳构件的整体稳定性与局部稳定性问题有何不同？ 5 70．海洋平台总体强度分析中通常采用“设计波法”或“设计 谱法”，二者的主要区别是什么？ 71．简要说明“设计谱法”中，如何对结构物的响应进行短期 和长期统计预报。 72．在导管架平台应力分析中，通常引入”等效桩”的概念。描 述等效桩的主要参数有哪些？所 谓”等效”是指等效桩与实际桩基在什么方面二者彼此相 同。 73．在导管架平台的运输和吊装过程中，高应力构件分别是什 么？ 74．怎样理解节点在海洋平台强度中的重要地位？ 75．什么是简单管节点？由撑杆和弦杆连接形成的 T 型管节点， 其应力分布有何特点？ 76．“冲剪破坏”经历的 3 个不同阶段是什么？撑杆和弦杆最 终是如何被破坏的？ 77．通常用于管节点静强度计算的两种主要方法是什么？ 78．说明“S-N 曲线”的含义。为什么选用该曲线的试验资料 进行疲劳分析计算时要特别慎重？ 6 船舶与海洋工程结构物强度 练习题 船舶强度部分 1. 设某船船长为Ｌ，船体部分的重量为Ｗ，其重心位于船舯后 xｇ处。若该船体重量分布可由图 1 所示梯形曲线表示，其中 艏、舯和艉处三剖面的重量集度分别为 cW/L，bW/L 和 aW/L。试证明： a＋4b＋c＝6 a－c＝ 1 0 8 7 xg/L 2. 试按静力等效原则，分别将图 2 所示的局部重量在相应的理 论分段内均布。 (1) 均布重量，其重量集度为 q0，分布长度为ｂ，重心位置以距 离ａ表示。 (2) 梯形分布重量，三剖面处的分布集度分别为ａ、ｂ和ｃ。 3. 长方形浮码头，长 20m，宽 5m，深 3m，空载时吃水为 1m (淡水)。当其中部 8m 范围内承受均布载荷时，吃水增加至 2m。假定浮码头船体重量沿其长度方向均布。试绘出该载荷 条件下的浮力曲线、载荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线，并求 出最大剪力和最大弯矩值。 4. 长方形货驳长Ｌ＝10m，均匀装载正浮于静水中。若假定货 驳自重沿船长均匀分布，且在货驳中央处加一集中载荷Ｐ＝ 100kN，如图 4 所示。试绘出其载荷、剪力和弯矩曲线。 5. 长方形驳船，长Ｌ＝50m，宽Ｂ＝10m，高Ｈ＝6m，如图 5 所示正浮于静水中。已知自重沿船长均布，其集度为ｗ＝ 200kN/m，在甲板中部向首、尾各ｌ＝10m 的范围内堆放了 ｑ＝500kN/m 的均布荷重。 (1) 试绘出静水中的载荷、剪力和弯矩曲线，并求船舯处的弯 矩值。 (2) 若船体静置于一波高ｈ＝3m，波长  ＝50m 的正弦波中， 试计算当波峰位于船舯时的 波浪附加弯矩和合成弯矩。水的比重取为 ＝10kN/m3。 6. 某箱型船长 100m，宽 18m，在淡水中正浮时吃水为 5m。 假定船体重量沿船长均匀分 布。兹将一质量为 150t 的物体置于艉端处。 7 (1) 求船体平衡时的平均吃水和纵倾角。 (2) 计算船体的最大剪力和最大弯矩值。 7. 如图 7 所示，长度为 L 的长方形货驳，其自身重量沿船长均 匀分布。当船舯前方的Ｌ/2 范围内堆放单位长度重量为ｑ的 货物时，为保持船体在水中的正浮状态，问在船艉处所加的 集中载Ｐ＝？并绘出相应的剪力和弯矩图，标明最大剪力和 弯矩的数值。 8. 长度为Ｌ＝40m 的长方形货驳，其自身重量沿船长均匀分 布。设船体中部的Ｌ/2 范围内 堆放单位长度重量为ｑO 的货物，如图 8 所示。若假想将 上述货物全部集中于船舯处， 则船舯静水弯矩（绝对值）会相应增大 250kN-m。 (1) 确定上述货载集度ｑO＝？ (2) 绘出该船原来在静水中的载荷、剪力和弯矩图，并标明最 大剪力和弯矩的数值。 9. 长度为Ｌ＝40m 的长方形驳船，其自重沿船长均布。在尾部 Ｌ/4 范围内均匀堆放了重量 为Ｑ＝50KN 的散货。欲使该船仍保持水中正浮状态，并 且尾部Ｌ/4 范围内的船体剪 力和弯矩皆为零，如图 9 所示。 (1) 应该在舯前方何处加一个多大重量的压载(视压载为集中 重量)，即求图中集中力 P=? 距离 a=？ (2) 绘出该情况下的载荷、剪力和弯矩图，并求最大弯矩的数 值和相应的剖面位置。 10. 船舯横剖面如图 10 所示，其内底高 h 与型深 H 之比ｈ／H ＝2/7，最小剖面模数为Ｗ。 又已知ｂ点和ｃ点的总纵弯曲正应力(第一近似)之比为 1:3。若剖面弯矩为Ｍ，求图中 ａ、ｂ、ｃ各点的总纵弯曲正应力。 11．某船舯横剖面如图 11 所示，型深 Ｈ＝5.6m。已知在总纵 弯曲正应力 1 的第一近似计 算中，剖面计算弯矩(波峰位于船舯)为Ｍ＝50000KN-m， 8 甲板和外底板的正应力分别为  1a ＝80N/mm2， 1b ＝－60N/mm2。求剖面的中和轴位置， 全剖面的惯性矩Ｉ和最 小剖面模数Ｗmin 。 12. 某船舯剖面设计如图 12 所示，其几何特性如下：全剖面面 积Ａ＝5000cm2，中和轴距基 线高度ｅ＝6m，剖面惯性矩Ｉ＝30000cm2-m2，甲板剖面 模数Ｗｄ＝6000cm2-m。因加工 装配时发生差错，误将上下甲板的纵桁互相调换 (即上甲 板装配了 4 根截面积各为 ｆ2＝15cm 2 的小纵桁，而下甲板装配了 4 根截面积各为ｆ 1＝25cm 2的大纵桁)。若已知 型深Ｈ＝11m，两层甲板的间距ｄ＝2.5m，试计算实际的 甲板剖面模数Ｗ'd。 13. 某船舯半剖面如图 13 所示。其中上甲板①为异种材料，与 基本材料的弹性模量之比 Ｅ':Ｅ＝1:3，其面积ａ'＝120cm2 (自身惯性矩可忽略不计)。 型深Ｈ＝6m。在图示坐标 系 o-yz 下，除板①之外的半剖面要素如下：面积Ａ＝ 1960cm2，对ｙ轴的静矩 Ｂ＝－1120cm2-m，二次矩Ｃ＝15140cm2-m2。又已知该剖 面的中拱弯矩Ｍ＝54000kN-m， 试计算板①的实际总弯曲正应力  1 ＝？ 14. 参考图 14，设两构件的形心分别为Ｃ1和Ｃ2，其距离为ｄ， 已知各构件的面积分别为 Ｆ1 和Ｆ2，对各自形心轴 (平行 oy)的惯性矩分别为Ｊ1 和 Ｊ2。证明该组合剖面对其 形心轴的惯性矩Ｊ为：J＝J1 +J2 +d 2 /(F1 －1 +F2 －1) 15. 计算图 15 所示的船舷纵骨的欧拉应力和临界应力。已知： 板厚ｔ＝0.6cm，纵骨为#10 球缘扁钢，纵骨间距ｂ＝33cm，纵骨跨长ａ＝150cm。钢 的弹性模量Ｅ＝20000kN/cm2， 其屈服极限 s ＝35kN/cm 2。 9 16. 计算图 16 所示的船舷纵桁的腹板和面板的欧拉应力。已知 腹板宽ｂ1＝25cm，厚 ｔ1＝0.5cm；面板宽ｂ2＝6cm，厚ｔ2＝0.8cm。横骨架间 距ａ＝150cm。 17. 对图 17 所示的甲板板架，计算： (1) 使纵骨的临界应力 cr ＝ s 时的横梁的必需惯性矩Ｉ。 (2) 使横梁可作为纵骨刚性支座时的横梁的临界惯性矩Ｉcr 。 已知：船体舱段长度Ｌ＝7.5m，甲板板架宽Ｂ1＝3m，横 梁间距ａ＝1.5m，纵骨间距 ｂ＝0.3m。设横梁两端的固定系数 1 ＝0 及 2 ＝0.35。又给 出包含附连翼板的纵骨横 截面积为Ａ＝35.15cm2，惯性矩为ｉ＝524cm4。钢的弹性 模量Ｅ＝20000kN/cm2，其屈 服极限 s ＝35kN/cm 2。 18. 图 18 所示的纵式构架甲板，纵骨间距ｂ＝600mm，板厚ｔ ＝6mm。已知在总纵强度第 一近似计算中，甲板板①的 1 ＝－100N/mm 2，试计算： (1) 板①的折减系数 。 (2) 板①应减缩掉的面积A。 19．某船甲板为纵式构架，其舯剖面如图 19 所示。甲板板①和 ②的尺寸分别为 62100 和 8900 (即：板厚板宽，单位 mm)。型深Ｈ＝7m，内底高 ｈ＝2m，纵骨间距ｂ＝60cm。 在总纵弯曲正应力 1 的第一近似计算中，已知中垂状态时 的内底板和外底板的正应力 分别为 1b ＝25N/m m 2， 1c ＝75N/mm 2。求： (1) 甲板板的总纵弯曲正应力 1 (2) 甲板板①和②的减缩系数 1 和 2 (3) 甲板板的被减缩掉面积，即非工作面积A (按半剖面计算) 20. 对某船舯舱段进行总强度校核，其剖面如图 20 所示，其中 Ｈ＝6.3m，ｈ＝0.9m。已知  1b ＝－40N/mm 2， 1c ＝－60N/mm 2。假定 2 可按两端刚固 定的单跨梁进行简化计算， 10 计算出舱壁 处的 2 b ＝－10N/mm 2， 2 c ＝10N/mm 2。又给 定许用应力 [ ] 1 ＝120N/mm 2，[ ] 1 2 ＝144N/mm 2。试校核舱壁及跨中 剖面处ａ、ｂ、ｃ三点 的总和正应力。 21. 如图 21 所示对某船舯舱段进行总纵强度校核。设型深Ｈ＝ 6.3m，舱段长Ｌ＝7.5m，横 骨架间距ａ＝1.5m，船底板架宽Ｂ＝9.6m，龙骨间距Ｂo ＝1.6m。纵骨间距ｂ＝0.32m， 纵骨为#12 球缘扁钢。内、外底板厚均为ｔ＝0.8cm。中央 龙骨腹板尺寸为 90cm×0.8cm， 其上面有 2 根均布的纵骨。舱内固定重物的重量为Ｐ＝ 700kN，水的比重 ＝10kN/m3。 (1) 中拱状态。假定构件无一失稳。已求得内、外底板中面的 总弯曲正应力 1 分别为-4kN/cm 2 和-6kN/cm2，舱段内波面最 大高度ｈ＝5.34m。试计算上甲板、内底板中面和外底板中 面的总合正应力。 (2) 中垂状态。假定亦无构件失稳。舱段内波面最大高度ｈ＝ 0.82m，且已知中垂与中拱状态的舯剖面波浪弯矩之比为 -1.1: 1，问上述构件的总合正应力如何变化？ 22. 根据图 22 所示的船体结构和已知的部分正应力数据，按四 类纵向构件的应力成分特性，完成下述中拱状态的构件应力合 成表。 计算点及其所在的剖面位 置 σ １ σ 2 σ 3 σ 4 σ 总合 a: 舱壁处,中央龙骨下缘外 板中面 －6 b: 舱段跨中处,中央龙骨下 缘外板中面 －1.5 c: 舱壁处,中央龙骨的纵骨 外板中面 2 d: 舱段跨中处,龙骨的纵骨 外板外表面 －1 11 e: 上甲板 8.5 注： 1) 表中应力单位为 kN/cm2 2) 假定底部板架弯曲正应力 2 可按两端刚固定的单跨梁 计算 23. 某船舯剖面如图 23 所示。设型深为Ｈ，全剖面面积为Ｆ。 则中和轴距基线高度为 0.4Ｈ，剖面对中和轴的惯性矩为 0.11408ＦＨ2 。若在中拱 极限弯矩校核中，仅内底 板失稳。设内底板距基线高度为 0.2Ｈ，其面积为 0.05Ｆ。 已知内底板的欧拉应力  1 ＝0.2 s ，其中 s 为钢材的屈服极限。试计算： (1) 内底板的减缩系数 。 (2) 剖面的中拱极限弯矩Ｍｊ与 s FH 之比是多少？ 24. 某船舯横剖面如图 24 所示，型深Ｈ＝5.6m，全剖面面积Ｆ ＝4000cm2，甲板横梁间距 ａ＝150cm，纵骨间距ｂ＝40cm。已知在总纵弯曲正应力 1 的第一近似计算中，剖面 计算弯矩(波峰位于船舯)为Ｍ＝50000KN-m，甲板和外底 板的正应力分别为  1a ＝80N/mm 2， 1b ＝－60N/mm 2。 (1) 求剖面的中和轴位置，全剖面的惯性矩Ｉ和最小剖面模数 Ｗmin。 (2) 中垂极限弯矩校核中，仅①号甲板板失稳(该板尺寸为 6mm×2000mm)。设船体钢材的 屈服极限 σ s ＝240N/mm2。问：剖面中和轴将如何移动？ 极限剖面模数ＷS 是多少？ 这里只要求作一次近似计算即可。 25. 某船体舯剖面等值梁草图如图 25 所示。型深Ｈ＝5.2m，甲 板横梁间距ａ＝150cm，纵 骨间距ｂ＝40cm，①号上甲板尺寸为 6×2000 (即：板厚 板宽，单位 mm)，图中焊缝 距甲板纵桁 200mm。已知第一近似中和轴位置距基线高ｅ ＝2.3m，等值梁全剖面面积 12 Ｆ1=4000cm 2，对中和轴惯性矩Ｉ1＝19200cm 2m2。设在中 垂极限弯矩校核中，仅①号 甲板板失稳。船体钢材的屈服极限 s ＝240N/mm 2。 试计 算： (1) ①号甲板板的减缩系数 1 (2) ①号甲板板的被减缩掉面积(即非工作面积)A1 (3) 舯剖面的中垂极限剖面模数ＷS (4) 舯剖面的中垂极限弯矩ＭJ 26. 图26所示一个对称的三跨铰支连续梁，仅中跨承受均布载。 已知每个边跨的长度为 l0， 截面惯性矩为 I0；中跨的长度为 l ，截面惯性矩为 I。 (1) 若将两个边跨简化为中跨梁的弹性固定端，证明：力偶固 定系数     1 1 2 EI l ，其中柔性系数  l EI 0 03 （E为弹性模量） (2) 根据上述结果说明，在什么情况下两个边跨可以视作中跨 梁的刚性固定端。 【附】 10 号球缘扁钢截面特性数据：h cm 10 ， y cmo  6.29 ， f cm 8.63 2 ， i cmx85.23 4 12 号球缘扁钢截面特性数据：h cm12 ，y cmo7.55 ， f cm11 2.15 ， i cmx158 4 海洋平台强度部分 27. 定常海流中的固定立拄如图 27 所示。已知水域深度为ｈ， 水的密度为 ，拄长Ｌｈ， 直径Ｄ，无因次的曳力系数为ＣD，惯性系数为ＣM，海流 速度在水面处的值为ｕo， 且沿深度线性递减至零。 (1) 按 Morison 公式确定海流对立拄作用的合力大小及力线位 置。 (2) 立拄横断面内的最大剪力和弯矩是多少？ 28. 应用“F-K 法”计算作用于图 28 所示水下长方形潜体的水 13 平绕射力ＦH 的大小和方向。 已知潜体长Ｌ，宽Ｂ，高ｈ；水域深度ｄ，入射波为 Airy 波，其波高为Ｈ，频率， 波数ｋ，入射方向与潜体棱长 L 方向的夹角为 ；水平绕 射系数为ＣH 。 29. 图 29 所示水域深度为ｈ，位于水底的一个长方形潜体长为 2ａ，宽为ａ，高为ｂ。入 射波为 Airy 波，波高为Ｈ，波长为  ，频率为。当入射 波沿 x 轴正向或 y 轴正向传 播时，作用于潜体的水平波浪力的幅值分别记作 F H a(1 ) 和 F H a( )2 ， 并假定在本问题中水平 绕射系数CH 为一定值。 (1) 求比值 F H a(1 ) : F H a( )2 ＝？ (2) 当波长  为何值时， F H a(1 ) ＝ F H a( )2 ？ (3) 当波浪相对潜体怎样位置时，相应时刻作用于潜体上的水 平波浪力恰好为零？ 30. 某锚链的断裂强度Ｔb ＝3000kN，水中单位长度的锚链重 量ｗ＝1kN/m，工作水深 ｈ＝200m，若取链的安全系数Ｋ＝3，求此锚链所能提供 的最大回复力ＴＨ＝？相应的 悬垂段长度ｌ＝？ 31. 某锚链平台可以简化为如图 31 所示的 2 根左右对称的锚链 系泊。已知ｗ＝1kN/m， ｈ＝100m，初始状态下 2 根锚链的悬垂段长度皆为ｌ＝ 300m， (1) 计算单根锚链的链端刚度ｋxx ＝？ (2) 当平台在悬垂平面内水平向右移动 ＝1m 时，锚链对平台 提供的回复力TH 的数值大 约是多少？ 32. 矩形平台长Ｌ＝80m，宽Ｂ＝60m，由 4 根锚链系泊如图 5 所示，方向角＝60o。工作 水深ｈ＝200m。设锚链在水中的单位长度重量ｗ＝ 1kN/m，各锚链在图 32 所示状态下 14 的预张力(上链端张力)皆为Ｔ＝1000kN。 (1) 计算各锚链的链态参数：ａ，ｌ，ｓ，ＴH，ＴV 以及链端 刚度系数ｋxx 。 (2) 若平台运动的参考点取在其中心ｏ处，试确定锚泊系统的 刚度矩阵[ＫC]。 15 练习题附图 (1) (2) b b b b a c q a c a xg` L △L △L △L △L 第 1 题图 第 2 题图 P L/2 L/2 L B 第 3 题图 第 4 题图 q P q 2l L L 第 5 题图 第 7 题图 16 q0 Q a P L P= q0L/2 L 第 8 题图 第 9 题图 a b H H h c 第10题图 第11题图 17 f1 z ① d f2 H y H H/2 e 第12题图 第13题图 z d y 第 14 题图 第 15 题图 第 16 题图 ① k2 a b B1 k1 L 18 第 17 题 图 第 18 题图 ① ② a H b b h c c 第 19 题图 第 20 题图 H b 19 B0 B/2 第 21 题图 e a b c d a c b d 第 22 题图 H 0.4H 0.2H 第 23 题图 ① a 20 H e b 第 24 题图 ① H e 第 25 题图 q z u l0 l l0 h 0 21 第 26 题图 第 27 题图 z ▽ ▽ d H h h y y B θ a 0 x 0 x L 2a 第 28 题图 第 29 题图 δ y α α h B 0 x α α L 22 第 31 题图 第 32 题图 23 部分练习题答案或提示（仅供参考） 2. (2) 可按负面积法计算图形的静矩 5. (2) 波面方程：y h xw05 2.cos( )，若原点取在船艉 波浪 附 加 剪 力、 弯 矩 Δ Nmax = ± 1194kN ， Δ Mmax =19000kN-m 船舯合成弯矩 M 舯=(-37500＋19000)kN-m=-18500kN-m 6. (2) 若原点取在船艉，则 q(x)=6－0.09x，Tf/m，(0x100m) N(x)=1.5(100－x)(1－0.03x)，M(x)=1.5x(100－x)2，Mmax =2222Tf-m (距艉 L/3 处) 7. b= 0.75qo，P=0.25qoL，Mmax =qoL 2/24 (距艉 L/3 处) 8. (1) 由M PL qL 1 16 1 32 0 2，得q ML0 232 5  (kN/m) 9. (1) 由正浮和尾部 1 4 L 区域NM 0条件，得P Q kN 3 150 ， a L m 8 5 (2) kNN 75max  ， mkNM .5.562max  11. 中和轴距基线e H m 37 24. ，或距甲板( ) .He m 32 ； 42mI  ， 3 min 625.0 mW  12. 实际的 A'=A=5000cm2，B'=-100cm2-m，C'= 29250cm2-m2， 甲板剖面模数 W'd =5826cm 2-m 13. I=30000cm2-m2，e=-0.5m，板①的实际总弯曲正应力 σ '1= σ 1/3=2.1kN/cm 2 15. be=16.5cm，i=285.5cm 4 若按 A=f+bt，则σ E =88.10kN/cm 2 ；若按 A=f+bet，则σ E =135.2kN/cm2 17. 由 κ 1=0 及 κ 2 =0.35 ，查图得 μ =3.28 。又 σ 0 = π 2Ei/a2A=130.8kN/cm2 (1) 令σ cr=σ s ，查图得σ E =2.5σ s φ =0.4，λ =0.67 由λ =0.67 及 k =5，查图得χ j (λ )=0.12 横 梁的 必需惯 性矩 I=( π / μ )4(B1/a) 3(B1/b)i φ χ j (λ )=1690cm4 (2) 令λ =1，由σ E =σ 0 =130.8kN/cm 2 及 σ s =35kN/cm 2 查 图得 σ cr = 1.0σ s  φ = 0.268 由λ =1 及 k =5，查图得χ j (λ )=0.364 24 横梁的临界惯性矩 Icr =(π / μ ) 4(B1/a) 3(B1/b)iφ χ j (λ )=3440cm4 18. (1) 板①的折减系数φ =0.8 (2) 板①应减缩掉的面积Δ A=14.4cm2 19. (1) 按 1( )z 线性分布，可得 21 100 mmN (2) E Nmm1 280 ，1 08 . ；E Nmm2 2142 ，2 1 (3) 2 1 63cmA 柔 ， 21 6.12 cmAA  21. (1) 龙骨剖面惯性矩 I=52.90cm2-m2，总载荷 Q=524.1kN 纵骨剖面惯性矩 I=610cm4，总载荷 Q=25.63kN 上甲板 a：σ 总合 =σ 1a =8kN/cm 2 舱壁处—— 内底板中面 b：σ 总合 =(-4＋1.393)kN/cm 2 =-2.607kN/cm 2 外底板中面 c：σ 总合 =(-6－1.393)kN/cm 2 =-7.393kN/cm 2 外底板中面纵骨下缘 (跨中 )d：σ 总 合 =(-6－ 1.393－ 0.746)kN/cm2 =-8.139kN/cm 2 外底板中面纵骨下缘 (支座 )e：σ 总 合 =(-6－ 1.393＋ 1.492)kN/cm2 =-5.901kN/cm 2 舱中处—— 内底板中面 b'：σ 总合 =(-4－2.786)kN/cm 2 =-6.786kN/cm 2 外底板中面 c'：σ 总合 =(-6＋2.786)kN/cm 2 =-3.214kN/cm 2 外底板中面纵骨下缘 (跨中 )d'：σ 总 合 =(-6＋ 2.786－ 0.746)kN/cm2 =-3.960kN/cm 2 外底板中面纵骨下缘 (支座 )e'：σ 总 合 =(-6＋ 2.786＋ 1.492)kN/cm2 =-1.722kN/cm 2 (2) 利用比例法计算如下： 由σ 1 M 及 M 垂/M 拱 =-1.1  σ 1a =-8.8kN/cm 2，σ 1b =σ 1b ‘ =4.4kN/cm 2 σ 1c =σ 1d =σ 1e =σ 1c ‘ =σ 1d’ =σ 1e ‘ =6.6kN/cm 2 由σ 2 (q-p)及(q 垂-p)/(q 拱-p)=-0.0348  σ 2b =-0.0485kN/cm 2，σ 2c =σ 2d =σ 2e =0.0485kN/cm 2 σ 2b’ =0.0971kN/cm 2，σ 2c’ =σ 2d’ =σ 2e’ =-0.0971kN/cm 2 由σ 3 q 及 q 垂/q 拱 =0.154  σ 3d =σ 3d ‘ =0.2291kN/cm 2，σ 3e =σ 3e ‘ =-0.1146kN/cm 2 25 23. (1) 内底板减缩系数φ =0.6 (2) 中拱极限弯矩 Mj=σ sWS =0.19010σ sFH。 24. (1) 中和轴距甲板 Hmza 212.3  ， 22 .20000 mcmI  ， mcmW .6250 2min  (2) E Nmm180 2，   E s 0 75. ，A A cm ( )1 15 2柔 中和轴移动      Az F A ma 0012. （负号表示下移） IIAz FA cmma( )( ) .  2 2 2219846 ，  WIz cmma( ) .61792 25. (1) E Nmm180 2，   E s 0 75. (2) 260cmA 柔 ， 215cmF  Ⅰ (3) mz 9.2)( max Ⅰ ， mcmW .6621 2Ⅰ ；中和轴移动 m011.0 ， mz 911.2)( max Ⅱ ， 22 .19073 mcmI Ⅱ ， mcmW .6552 2Ⅱ ，WWⅡⅠ 09909. .，故取W Ws  Ⅱ (4) M W kNmJ s s 157250. 26. (1) 应用三弯矩方程（转角连续方程   Ml EI ql EI Ml EI Ml EI 0 0 3 3 24 3 6 ） (2) 若 I I0 或 l l0  ，则1（刚性固定端） 27. f(z)=1/2ρ CD D(uoz/h) 2 28. 经 坐 标 变 换 ， 入 射 波 压 力 p gH kz kd kx y t  12   cosh() cosh() cos[(cos sin) ] 水平绕射力的大小为 FCFCgH kh kd kl kb k tHHFK H      sinh() cosh() sin(cos)sin(sin) sin sin 4 2 1 2 1 2 2 ， 其方向与 x 轴夹角为  ,即与入射波方向一致 29. (1)FCF pxyztadz C gH k kb kh aka tH HFK b xa xa H (1) (1) (,,,) sinh() cosh() [sin]sin      0   FF ka aHa Ha (1) () cos( )cos( )2 2  (2) 令cos( )a 1，得 ann12,, (3) 当波峰或波谷位于潜体中心截面时，波浪力恰好为零 31. 参数 a=400m (1) kxx =37.8kN/m (2) 回复力 FH (2kxx)δ =75.6kN 32. (1) a=800m，l=600m，s=554.5m，TH =800kN，TV =600kN， kxx =37.76kN/m 26 (2)  K kC xx           1 0 0 0 3 0 0 0 1543 哈尔滨工程大学 船舶工程学院编写 2002 年 9 月 船舶强度部分 海洋平台强度部分 船舶强度部分 海洋平台强度部分 答案