《船舶强度与结构设计》习题集第一章船体外载荷模块1、空船在重量曲线可用抛物线和矩形之和表示,即把空船重量的一半作为均匀分布,另一半作为二次抛物线分布.如下图所示 .试求证距船中x 处单位长度的重量为:⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=2175.05.02)(l x i w x ω (kN/m)式中W ——空船重量，kN;l ——船长的一半，m.2、某长方形货驳和10m ，均匀装载正浮于静水中。
若认为货驳自身质量沿船长均匀分布，此时在货驳中央加10t 集中装载荷。
试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力和最大弯矩。
3、长方形浮码头，长20m 、宽５m 、深３m,空载时吃 水１m （淡水）。
当中部８m 范围内承受布载荷时，吃水增加到２m 。
假定船体质量沿船长均匀分布。
试作出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、静水剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力与最大弯矩值。
4、某箱形船，长100m 、宽18m ,在淡水中正浮时吃水为5m 。
假定船体质量沿船长均匀分布。
将一个150t 的载荷加在船中后50m 处的一点上，试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的变矩值。
5、水线面形状如下图所示的一直壁式船，静置于L z h y π2cos 2=的余弦波上，试计算波谷在船中时的最大静波浪弯矩。
6、若将题1.3的船静置于波高h=0.5m 的余弦波上，试求最大静波浪弯矩。
第二章总纵强度模块1、某型深3.5m 的横骨架式船舶，第一次近似计算船中剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m 处，并得到以下各数值（对半剖面）：（1）使船底板在第二次计算时的折减系数不小于0.5（肋距为500mm ，每四档肋距设一实肋板），该船底板的最小厚度至少应为多少？（2）剖面上甲板宽度为2m ，舱口旁的甲板厚度为5mm ，舷侧板厚度为6mm 。
若该剖面受到1600kN 剪力的作用，求甲板距中心线4m 处和舷侧板在中和轴处的剪应力。
2、试计算下述横骨架式内河驳船的总纵弯曲应力（不计初挠度和横荷重的影响）。
横剖面图如下图所示。
已知： 型深 D =3.2m 吃水 d =2.0m 甲板厚度 t 1=3.5mm 船宽 B =6.0m;肋距 s=500mm材料MPa Y 235=σ船底、舷侧板厚度 t o =4.0mm甲板纵桁 6605200⨯⨯⊥中内龙骨 6805250⨯⨯⊥中垂弯矩M =1200kN.m图 2-13、箱形船外板厚度为t ，型深为D ，弯曲剪力在中前与中后假定为相同的二次抛物线分布，最大剪力值为W/8，试确定其最大的剪切挠度。
4、某长方形货驳沿船长均匀装载500t 货，在货驳中央又堆有一集中载荷P （t ），正浮于静水中。
设货驳自身质量200t ，沿船长均匀分布。
若不考虑船体弯曲挠度对浮力分布的影响，试求船中剖面处船体弯曲挠度（设船体材料弹性模量为E ，船体剖面惯性矩为I ）。
5、已知某船纵骨架式船底在中拱状态下有下列计算值：总纵弯曲应力MPa 1331=σ在船底板中 MPa 971=σ在内底板中板架弯曲应力⎪⎩⎪⎨⎧===MPaMPa MPa 1801386.98222σσσ在内底板中在船底板中在纵骨自由翼板在舱壁处剖面⎪⎩⎪⎨⎧===MPaMPa MPa86661.47222σσσ在内底板中在船底板中在纵骨自由翼板在跨度中点剖面船度纵骨弯曲应力⎩⎨⎧==MPa MPa1383533σσ在自由翼板中在船底板中在支座剖面处⎩⎨⎧==MPa MPa 695.1733σσ在自由翼板中在船底板中在跨度中点剖面处板格弯曲应力MPa 664=σ在支座处 MPa 164=σ在跨度中试计算内底板、纵骨自由翼板及船底板（内、外表面）上的合成应力值（应该注意各种应力的正负号）。
6、某型深为3.5m 的横骨架式船舶如下图所示，第一次近似计算船舯剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m 处，并得到如下表所列各数值（对半剖面）：图 2-1船舯剖面要素①该船于舯拱状态受到最大弯曲力矩为2494。
试计算：第1次近似计算的总纵弯曲应力。
②使船底板在第2次计算时的折减系数不小于0.8（肋距为500mm ，船底宽6m ，MPa 402-=σ）该船底板的最小厚度至少应为多少？7、试计算下述横骨架式内河驳船的总纵弯曲应力(不计初挠度和横荷重的影响)。
已知：型深m D 2.3=；吃水m d 0.2=；甲板厚度mm t 5.31=；船宽m B 0.6=；肋距s ＝500mm ；材料y σ＝235MPa ；船底、舷侧板厚度mm t 0.40=；甲板纵桁⊥6605200⨯⨯；中内龙骨⊥6805250⨯⨯；中垂弯矩M ＝1200kN ·m ；横剖面如图4—16所示。
8、某长方形货驳沿船长均匀装载500t 货，在货驳中央又堆有一集中载荷)(t p ，正浮于静水中。
设货驳自身质量200t ，沿船长均匀分布。
若不考虑船体弯曲挠度对浮力分布的影响，试求船舯剖面处船体弯曲挠度(设船体材料弹性模量为E ，船体剖面惯性矩为I )。
第三章局部强度模块1、已知某船型深为2.4m,舷侧为横骨架式，每档肋距设肋骨65075⨯⨯⊥（计入带板的剖面惯性矩为188.5cm 4），若在舷侧型深一半处设一道舷侧纵桁8072005⨯⨯⊥（计入带板的剖面惯性矩为2475cm 4）。
当肋距s=0.6m,舱长l=12m 时，试分析舷侧纵桁能否支持肋骨。
2、已知某油船横舱壁（中舱）桁村的计算图形如下图所示。
计入带板的剖面惯性矩及最小剖面模数如下：第一道水平桁 314414040,1066.24cm W cm I =⨯= 第二道水平桁 314413520,1008.21cm W cm I =⨯= 竖 桁3449160,1020.83cm W cm I =⨯=假定外荷重完全由水平桁承受，试计算水平桁I 、II 及坚桁的弯矩并绘出弯矩图。
3、某船在船台上作舱壁水密试验，试水水柱高度达甲板下表面（型深U=6.0m ）。
已知舱壁的最下一列板厚度t=9mm ，舱壁扶强材间距s=900mm,试计算在试水时舱壁板中的最大应力（已知材料屈服极限为MPa 2201=σ）。
4、某沿海散装货船，其边水舱与甲板纵桁连接，结构简化为下图所示形式。
计算水舱结构强度时必须考虑舱口纵桁弯曲影响，计算甲板舱口纵桁强度时又必须考虑边水舱影响。
试按照结构力学方法建立手算计算模型。
如果采用有限无法计算时，应采用何种单元？并写出节点结束代码。
图 3-25、某万吨货船，第三货舱船底板架如下图所示。
假定舷侧取自由支持，横舱壁处取刚性固定。
板架所受荷重为舷外水压力与货物反压力之差，本船空载到港的均布荷重强度为q=6.42N/cm 2。
中桁材I346178525889,10711.4cm W W cm I =⨯=外底内底旁桁材II34629102074670,10753.5cm W W cm I =⨯=外底内底旁桁材III3463114*********,1068.7cm W W cm I =⨯=外底内底旁桁材3466027054530,10008.4cm W W cm I =⨯=外底内底试采用交叉梁系计算模型，用有限元计算肋板及桁材的最大应力。
6、分别确定下列甲板纵骨弯曲应力和稳定性计算中的带板宽度，并计算其断面惯性矩。
已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 28.0=；纵骨尺寸6号球扁钢；板厚mm t 5=；钢材屈服应力MPa s 240=σ；稳定性计算中的轴向压应力MPa t 100=σ。
7、绘出下列船体构件的计算简图：①横梁；②肋骨；③肋板；④强度与稳定性计算中纵骨的计算简图；⑤强度与稳定性计算板的计算简图。
8、校核船体局部结构强度。
①校核纵骨强度。
已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 30.0=；纵骨6号球扁钢；板厚mm 5=δ； 钢材屈服应力MPa s 240=σ；计算载荷为6m 水柱高。
②校核甲板板强度。
已知：肋骨间距m a 1=；纵骨间距m b 28.0=；板厚mm 3=δ；钢材屈服应力MPa s240=σ；载荷0.5m 水柱高。
③校核内底铺板的强度。
已知：该区域内底空间为燃油舱；肋板间距m a 1=；内底铺板下纵骨间距m b 3.0=；内底铺板厚匀为3mm ；载荷由空气管高确定，m h 6=。
9、校核某舰57号～69号肋骨区域，肋骨和舷纵桁的强度。
已知原始数据为：肋骨间距lm ；肋骨跨长3.6m ；舷纵桁长度(隔舱长度)6.0m ；舷纵桁距甲板1.9m ；肋骨及舷纵桁尺寸⊥9081804⨯⨯；舷部板厚4m ；纵骨间距0.3m ，纵骨为6号球扁钢；钢材MPa s 240=σ。
计算载荷为梯形载荷，上端：0.5m水柱；下端：3.45m 水柱。
10、某船在船台上作舱壁水密试验，试水水柱高度达甲板下表面(型深D ＝6.0m)。
已知舱壁的最下一列板厚度mm t 9=，舱壁扶强材间距mm s 9=，试计算在试水时舱壁最下一列板中的最大应力(已知材料屈服极限为MPa Y 220=σ)。
11、已知某船型深为2．4m ，舷侧为横骨架式，每档肋距设肋骨└65075⨯⨯(计入带板的剖面惯性矩为188.5cm 4)，若在舷侧型深一半处设一道舷侧纵桁⊥8072005⨯⨯(计入带板的剖面惯性矩为2475cm 4)。
当肋距m s 6.0=，舱长m L 6=时，试分析舷侧纵桁能否支持肋骨。
第五章结构设计模块1、已知某船底板厚度t=1.3cm,船底纵骨为22a 号球扁钢。
试计算该纵骨（含带板）的 剖面要素及剖面积利用系数（带板度度b=60cm ）.2、已知型材剖面的尺寸如图5-1°所示。
试计算在下述情况下小翼板的剖面模数的变化情况：（1）当小翼板的剖面积f 1增加到1cm 2时； （2）当大翼板的剖面积f 2增加到1cm 2时。
图 5-13、试设计一舱壁扶强材。
已知：舱壁板厚度t=7.5mm,最小厚度t 0=5mm,扶强材间距c=750mm,许用应力[σ]=0.8σy =192N/mm 2,[][]στ5.0=。
扶强材的固定情况及水柱高度如下图所示 （要求校核总稳定性）。
4、若梁材的高度h=250mm 不能改变，试根据受到的剪力N=72kN 及弯矩M=770kN ·m,选择型材的剖面尺寸（许用应力[σ]=176N/mm 2,[]2/88mm N =τ）。
5、试对下述海洋船舶计算中剖面相当厚度（第二次近似计算用微分法）。
已知：船长L=145m ；船宽B=18m ；吃水d=7.8m ；型深D=12m ；方形系数c b =0.7；水线面系a=0.8；横舱壁间距l=18m ；肋距s=0.9m ；肋板间距a=1.8m ；双层底高度h=1.2m. 船体中剖面如下图所示。
计算弯矩（波峰在船中）？ (M =M S +M m) 给定纵向构件尺寸： 下甲板厚 t =9mm;甲板纵桁剖面积 F 1=100cm 2;F 2=90cm 2船体材料屈服极限 σY =300N/mm 2许用应力 [σ1]=163N/mm 2[σ1+σ2]=180N/mm 2（在跨中）假定中和轴e 1=0.45D =5.4m6、已知船长L=140m,船宽B=18m,型深D=10m, 吃水d=6.5m ；肋板间距a=2.0m,纵桁间距c=3.0m ，材料屈从极限σY =400N/mm 2,船底板相当厚度σ0=16mm,作用在船底板上的水柱高度H=10m.试据上述条件，设计一纵骨架式船底结构（中和轴距船底 4.5m ）。
