船舶结构力学ppt第三章力法
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船舶结构力学解法浅析本书主要讨论船舶的结构,具体即讨论船舶结构的强度计算。
船体结构可简化为板和杆系,杆系又可分为连续梁,刚架和板架。
在强度计算时,主要有四种方法,初参数法,力法位移法,能量法。
下面将对后三种方法做简要解析。
力法♐一.基本概念♐力法是将静不定结构多余的约束去掉,代之以约束反力,使之成为静定结构。
♐在计算式时,以“力”(支座反力,断面弯矩)为未知数,根据变形连续条件(一般铰支座处左右转角相等)建立方程式,最后解出力来。
二,几种典型机构的力法分析♐①简单刚架计算♐不可动节点简单刚架,可将节点当作连续梁的支座,在节点处切开并加上弯矩,然后列出转角连续方程式求解♐②弹性支座连续梁计算♐去掉支座代之以支反力R,利用变形连续条件(支反力R和其他载荷在该节点处作用的饶度与弹性支座扰度AR相等)列出方程式求解♐③一根交叉构件板架计算♐与简单板架相似,在此不详细阐述三,解题步骤♐ 1.观察机构类型,将静不定结构多余约束去掉,代之以约束反力(或切开支座加弯矩等)♐ 2.在去掉约束反力的地方列变形连续性方程,保证基本结构的变形与原结构相同♐ 3.联立方程式求解四.典型例题♐解:1.分析♐在此结构杆系中,以1-2梁为主要研究对象,4-5与1-2交叉且不受外载可简化为弹性支座。
2-6,2-3与1-2在同一平面内且不受外载,可简化为弹性固定端.514362♐ 2.求4-1-5作为弹性支座的柔性系数A ,设1处扰度为V ♐ 3.求2-6,2-3作为弹性固定端的柔性系数α♐ 4.得出柔性系数,利用弯曲要素表即可求出各处扰度EIA EIP P A V L L 6/48/**33)2(===MLM M A V EI L M EI L M L V EI M M EI L M EI L M */)(*03/6/0/3/)(6/3/2323232322623αθθθθθ==+==+⇒=++=--⇒=位移法♐一.基本概念♐将机构节点处的自由度约束住♐以节点转角位基本未知数,再根据节点断面弯矩平衡或剪力平衡列出方程式,从而求出转角二.主要公式1.在铰支座节点处ijji ijji ijXY XY XY XY XY M M V L E V M V V L E M L E M M M M MM '='-='+='+=''='+=j ij i ij j i i ij j ij j ij i ij */I 6*/L 6EI */I 2*/L 4EI */I 2*/L 4EI 0时,当节点处有扰度为杆端弯矩作用产生)为固端弯矩(由外载荷θθθθ当节点处有位移要考虑剪力影响时j 3ij ij i 3ij ij j 3ij ij i 3ij ij j i j 2ij ij i 2ij ij j 2ij ij i 2ij ij */L 12EI */L 12EI */L 12EI */L 12EI */L 6EI */L 6EI */L 6EI */L 6EI V V N V V N V V N N N N N N N YX XY YXXY XY XY XYXY XY +-='-='--='+='''+=时,当断面处有扰度为杆端弯矩作用产生)为固端剪力(由外载荷θθθθ三.解题步骤♐ 1.判断机构节点处自由度个数,有几个自由度则有几个相对应的方程♐ 2.设出固定自由度之后的转角和位移,计算杆端弯矩和固端弯矩,杆端剪力和固端剪力♐ 3.列出弯矩平衡方程和剪力平衡方程,求出转角或扰度四,位移法典型例题分析1.先看自由度,节点2,3处有转角,还有水平位移,设刚架只要弯曲不可压缩且变形很小,则竖直方向位移不考虑,即有三个未知量1234234.联立方程式求得转角和扰度。
課程名稱:船舶結構力學第一部分課程性質與目標一、課程性質與特點本課程研究的主要對象是船體結構中的杆件、杆系和板的彎曲及穩定性,系統地闡述了結構力學中的基本理論與方法----力法、位移法及能量原理。
是高等教育自學考試船舶與海洋工程專業的一門重要專業基礎課。
二、課程目標與基本要求本課程的目標:學生通過該課程的學習,掌握結構力學的基本理論和方法,應用它們來解決船體結構中典型結構(杆系和板的彎曲及穩定性)的強度計算分析。
還能處理一般工程結構中類似的力學問題。
本課程基本要求:1.掌握建立船體結構計算圖形的基本知識2.掌握單跨梁的彎曲理論3.掌握力法的基本原理和應用4.掌握位移法和矩陣位移法的基本原理和應用5.掌握能量原理及其應用6.瞭解有限單元法的基本概念和解題過程7.掌握矩形薄板的彎曲理論8.掌握杆及板的穩定性概念,解答和應用9.瞭解薄壁杆件扭轉的基本概念10.該課程理論性強,力學概念較難建立,涉及數學知識較多,學習和掌握有一定的困難。
相比較而言,單跨梁的彎曲理論和板的彎曲理論是本課程的基本基礎。
力法,矩陣位移法,能量法部分偏重於原理和方法在結構分析中的應用。
自學過程中應按大綱要求仔細閱讀教材,切實掌握有關內容的基本概念、基本原理和基本方法。
學習過程中遵循吃透原理、掌握計算方法、看懂教材例題,完成部分習題。
不懂的地方要反復學,前、後聯繫起來學,要克服浮燥心理,欲速則不達,慢工出細活。
從而達到學懂、學會、學熟,及應用它們來解決實際結構計算。
三、與本專業其他課程的關係本課程是船舶與海洋工程專業的一門專業基礎課,該課程應在修完學科基礎課和相關的專業基礎課後進行學習。
先修課程:高等數學,理論力學,材料力學,船體結構與海洋工程製圖後續課程:船體強度與結構設計第二部分考核內容與考核目標第1章緒論一、學習目的與要求本章是對船舶結構力學總述性的概述。
通過對本章的學習,明確船舶結構力學的內容與任務,是為了解決船體強度問題,結構力學研究的是船體結構的靜力回應,即內力與變形,以及受壓結構的穩定性問題。
第一章:绪论1由于船舶经常在航行状态下工作,它所受到的外力是相当复杂的。
这些外力包括船的各种载重(静载荷)、水压力、冲击力、以及运动所产生的惯性力(动载荷)等。
为了保证船舶在各种受力下都能正常工作,船舶具有一定的强度。
所谓具有一定的强度是指船体结构在正常使用的过程中和一定的年限内具有不破坏或不发生过大变形的能力。
2船体强度包括中拱状态、总纵强度、局部强度、扭转强度问题、应力集中问题、低周期疲劳。
3把船舶整体当做空心薄壁梁计算出来的强度就成为船体的总纵强度。
局部强度是指船体的横向构件(如横梁、肋骨、及肋板等)一集船体的局部构建(如船底板、底纵衍等)在局部载荷作用下的强度。
4船体强度所研究的问题通常包括外力,结构在外力作用下的响应,及内力与变形,以及许用应力的确定等一系列问题。
船舶结构力学只研究船体结构的静力响应,及内力与变形,以及受压结构的稳定性问题,因此,船舶结构力学的首要任务是阐明结构力学的基本原理与方法,即阐明经典的方法、位移法及能量原理。
5船舶设计与制造是一个综合性很强的行业。
学习本课程不要仅仅满足于会计算船体结构中一些典型构件(如连续梁、钢架、板架、板)还应学会解决一般工程结构的计算问题。
6船体结构是由板和骨架等构件组成的空间复杂结构,在进行结构计算之前需要对实际的船体结构加以简化。
简化后的结构图形称为实际结构的理想化图形或计算图形(又称计算模型或力学模型等)7结构的计算图形是根据实际结构的受力特征,构建之间的相互影响,计算精度的要求以及所采用的计算方法,计算工具等因素确定的。
因此,对于同一个实际结构,基于不同的考虑就会得出不同的计算图形,对于同一个实际结构,其计算图形不是唯一的,一成不变的。
8首先是船体结构中的板,板是船体的纵、横骨架相连接的,且通常被纵、横骨架划分成许多矩形的板格。
9其次是船体结构中的骨架,船体结构中的骨架无外乎是横向构件—横梁、肋骨、肋板和纵向构件—纵桁、纵骨等,它们大都是细长的型钢或组合型材,故称为“杆件”或简称为“杆”。