船舶结构力学概念题习题集

船舶结构力学习题集
第一章 绪论
1. 什么叫做船体总纵弯曲？船体的总纵强度与局部强度有什么区别与联系？
2. 船体结构中有哪些受压构件？为什么说船在总弯曲时船体受压的构件（主要是中垂状态时的上层甲板）因受压过度而丧失稳定性后，会大大减低船体抵抗总弯曲的能力？
3. 船舶在航行时为什么会发生扭转现象？船体结构中还有哪些构件在受载后会发生扭转？
4. 应力集中是由什么因素引起的？船体结构中哪些部位会发生应力集中？应力集中可能导致什么后果？
5. 何谓骨架的带板？带板的宽度（或面积）与什么因素有关，如何确定？试分析带板宽度对骨架断面几何要素的影响。
第二章 单跨梁的弯曲理论
1. 梁弯曲微分方程式是根据什么基本假定导出的，有什么物理意义，适用范围怎样？
2. 单跨梁初参数法中的四个参数指什么参数？它们与坐标系统的选择有没有关系？
3. 为什么当单跨梁两端为自由支持与单跨梁两端为弹性支座支持时，在同样外荷重作用下两梁断面的弯矩和剪力都相等；而当梁两端是刚性固定与梁两端为弹性固定时，在同样外荷重作用下两梁断面的弯矩和剪力都不同？
4. 梁的边界条件与梁本身的计算长度、剖面几何要素、跨间荷重有没有关系？为什么？
5. 梁复杂弯曲时的边界条件与梁横弯曲时的边界条件有何不同？它反映了什么问题？
6. 梁的弹性支座与弹性固定端各有什么特点？它们与梁本身所受的外荷重（包括大小、方向及分布范围）有没有关系？
7. 为什么梁在横弯曲时，横荷重引起的弯曲要素可以用叠加法求出，而梁在复杂弯曲时，横荷重与轴向力的影响不可分开考虑？
第三章 杆件的扭转理论
1. 何谓自由扭转，何谓约束扭转，各有什么特点？
2. 非圆断面的自由扭转有什么变形特征？
3. 刚周边假定的具体内容如何？它有什么作用？
4. 何谓剪流？何谓布雷特公式？何谓环流方程式？
5. 多闭室断面杆件的自由扭转惯性矩如何计算？
6. 杆件在约束扭转时有哪几种应力成份？为什么会出现翘曲正应力？
7. 薄壁圆管在自由扭转时，平行于管纵轴的截面上是否有剪应力存在？如果有，它会不会使薄壁圆管绕垂直于纵轴转动？
第四章 力法
1. 什么叫力法？如何建立力法方程式？
2. 什么是力法的基本结构和基本未知量？基本结构与原结构有什么异同？力法正则方程式的物理意义是什么？
3. 用力法计算某些支座有限定位移的连续梁或平面刚架时应注意什么问题？
4. 刚架与板架的受力特征和变形特征有何区别？
5. 仅有肋骨组成的横骨架式船侧板架，为提高其强度，加设一根船侧纵桁。试从板架两向梁之间的相互关系分析，是否恰当？
6. 如果一根交叉构件板架中有一根主向梁的尺寸或固定情况与其余的不相同，应如何计算？此时交叉构件将是怎样的弹性基础梁？
第五章 位移法
1. 试举例说明位移法的基本原理。
2. 位移法的基本结构是什么样的结构？
3. 何谓“结构的动不定次数”？如何决定位移法中的基本未知数？
4. 根据位移法的基本原理，试举例写出节点有集中力或集中弯矩的平衡方程式，列出弹性
支座处或开口端为弹性固定端处的节点力平衡方程式。
5. 与力法相比，位移法有何优点与缺点？
6. 在位移法计算中，刚架或连续梁的开口端是否一定要刚性固定住？如果不需要，试导出
相应的由转角引起的杆端弯矩的关系式。
第六章 能量法
1. 一梁上同时受到两个集中力时，应变能可否分别计算每一力作用时的应变能再相加，为
什么？一杆系结构承受拉（压）、弯曲、剪切与扭转四种载荷时，应变能可否分别计算每一种载荷作用时的应变能再相加，为什么？
2. 何谓应变能，何谓余能，有何区别？
3. 何谓体系总位能、力函数？
4. 为什么李兹法的基函数只要求满足结构的位移边界条件？
5. 李兹法能否用于非线性体系？
6. 在利用位能驻值原理求解具有弹性支座及弹性固定端约束问题时：为什么在超静定结构
时不能将支座去掉代之以支座反力并计入在力函数内？
7. 李兹法求出的总位能总是大于等于实际结构的总位能？
8. 迦僚金法与李兹法的主要差别有哪些？
9. 试说明虚位移原理与虚力原理两者的区别。
10. “虚位移原理代表了结构体系的静力边界条件和内部协调条件”此论断正确吗？
11. “虚力原理代表了结构体系的位移边界条件及内部协调条件”此论断正确吗？
12. 作为位能驻值原理的近似解法，李兹法和迦僚金法算出的结果是否总是近似解？
13. 应用能量法时，线性体系与非线性体系的差别是什么？
第七章 矩阵法
1. 何谓节点自由度、杆元的杆端力及节点外载荷？
2. 何谓单元刚度矩阵？它们的阶数是由什么决定的？
3. 由单元刚度矩阵组成结构刚度矩阵的物理意义是什么？当组集总刚度矩阵时可遵循的
规律是什么？
4. 矩阵法中为什么要进行约束处理？
5. 根据什么原则划分杆系结构中的节点、杆单元及确定节点编号？
6. 怎样理解“节点位移和端点力一一对应”？为什么矩阵法中节点位移和端点力的排列次
序一经确定就不要改变了？为什么要建立结构坐标系和杆元局部坐标系两套坐标系统？
7. 总刚度方程是什么性质的方程？在求出节点位移后，如何求未知的支座反力？
8. 矩阵法中对“结构对称，载荷对称”的结构如何处理？对位于对称面上的结构件及弹性
支座应如何处理？对计算结果又应如何处理？
第八章 平面应力问题的有限元法
1. 何谓平面应力问题，船体结构计算中有哪些问题可以简化为平面应力问题处理？
2. 位移函数为线性的三角形单元和矩形单元各有哪些主要特点？试比较其优缺点。
3. 怎样把平面应力单元边上的分布外载荷化为等效节点载荷，等效节点载荷与位移函数是
否有关？
4. 求出节点位移后应如何计算支座反力？
5. 有限元法和矩阵法有哪些相同点和不同点？
6. 怎样由单元刚度矩阵合成总刚度矩阵？总刚度矩阵中每个元素的物理意义是什么？
7. 总刚度矩阵有什么特点？研究总刚度矩阵的特点有什么用处？
第九章 矩形板的弯曲理论
1. 何谓刚性板，何谓柔性板，何谓正交异性板？
2. 刚性板弯曲的基本假定是什么？与梁弯曲时的基本假定相比有何异同？
3. 试述板弯曲问题的受力和变形特征，船体结构计算中哪些问题可化为板的弯曲问题求
解？
4. 在什么条件下发生板的筒形弯曲，其受力和变形有何特征？板条梁与普通梁有何异同？
5. 船体板在筒形弯曲时如受有外加中面力，是否一定要考虑中面力对板弯曲要素的影响？
如果板边不可趋近是否一定要考虑大挠度弯曲产生的中面力对板弯曲要素的影响？
6. 板的边界条件与梁的边界条件写法有何异同？为什么在板的自由边缘要导出剪、扭合一
的边界条件？
7. 船体板的弯曲一般来说为什么可以视为四周为刚性固定的刚性板？四周为刚性固定的
矩形板可以用什么方法求解？精确性如何？
8. 船舶双层底结构作为结构上的正交异性板计算时作了哪些假定？这些假定用在推导过
程中有什么作用？
9. 为什么说矩形板单元是非协调元，它与所取的位移函数有没有关系？
第十章 杆及板的稳定性
1. 何谓结构的稳定性问题？为什么说“失稳”也是一种破坏形式？
2. 船体结构中主要考虑哪些构件的稳定性问题？
3. 试比较结构的临界应力或临界荷重，结构在弯曲时断面上的正应力，梁弯曲时的极限荷
重的意义，它们分别有什么特点？
4. 何谓杆件的欧拉力？它与杆件的临界力有什么区别?
5. 增加或减少杆端的约束刚度，对压杆的折算长度和欧拉力值有何影响？
6. 为什么在结构失稳时只能求出失稳的临界载荷和失稳时的形态，而不能确定失稳时的变
形值？
7. 何谓压杆的非弹性稳定性问题，工程上可以用哪些方法解决这一问题？
8. 根据压杆和板稳定性的计算公式，试分析它们的临界应力各与哪些因素有关，为什么？
9. 在船体结构中为什么高强度钢的采用增加了结构构件失稳的可能性？采用高强度钢时
如何处理强度与稳定性的矛盾？
10. 在甲板板架的稳定性计算中，何谓横梁的临界刚度？如果横梁已达到临界刚度，提高甲
板板架的稳定性有何办法？
11. 用李兹法计算杆或板的临界载荷时应注意什么问题？求得的临界载荷与精确值相比总
是偏大还是总是偏小，为什么？
12. 如何判别甲板板架失稳时是属于弹性失稳还是属于非弹性失稳？计算甲板板架临界应
力的“试算法”含义及步骤如何？
13. 为什么船体板在失稳后还能继续承载？板在受压时的极限荷重是如何定义的？
14. 何谓板失稳后的“有效宽度”和“折减系数”？何谓“刚性构件”板和“柔性构件”板？