第一篇：船舶結構強度分析

船舶結構強度分析

近幾年來，國內船舶修理公司如雨后春筍般出現，修理任務急劇擴張，修理的船型也是多種多樣，涵蓋整個船舶市場。而對船體結構的修理也是首當其沖，由于船廠的技術水平和工人技能等多方面原因，對于結構修理過程中拆換結構也會出現不同的修理方案，導致船舶結構在修理后出現異常情況。因此對于船舶結構強度分析的提出是相當重要的。其主導思想是在船舶修理的船體拆換強度分析的應用中，運用的基本計算原理和方法，是以船舶原理和船舶結構力學為理論基礎。在以往的工程實際中，修船工程技術人員往往忽略或者不重視將這些理論的知識與船舶修理工程充分地結合起來。為了很好地說明這些基礎理論在修船工程實際中的應用，本文將以船舶原理和船舶結構力學的基本理論，來闡述在船舶修理工程中的基本強度理論和基本計算原理及方法。

一、船舶結構力學

在船舶工程傳統意義上，船舶結構力學研究和解決船體結構在靜力響應，即在給定的外力作用下如何確定船體結構（局部和整體）中的應力、變形情況。在船舶修理工程中，因船舶在設計建造時已經對船舶的強度進行了計算和設計，所以要解決的問題就是強度計算，概括來講，就是在船體結構尺寸已知的條件下，在給定的外載荷或工況下，計算出結構的應力和變形，并與許用值比較，從而判斷船體結構的強度是否足夠。船體結構強度的計算是依據船舶原理的基本設計理念，運用理論力學和材料力學的力學基本理論來對船舶的結構強度進行計算和校核的。

二、力學模型和船體模型

在船舶修理工程中的結構強度計算中，為了便于計算，須對實際的結構進行簡化，在簡化模型的基礎上，施加外載荷，再運用船舶結構力學的基本理論和方法來計算船體結構的應力和變形情況。為了滿足計算的需要，可以將在船舶修理工程實際情況下的船體結構的簡化模型分成兩個類型，一是基于傳統船舶結構力學基礎上的“力學模型”，二是在便于現代計算機計算和有限元理論分析的“船體模塊”，這兩個類型有漸進的關系。

“力學模型”的建立是根據實際結構的受力特征、結構之間的相互影響以及對計算精度的要求等各個方面的因素來確定的。

在船舶修理工程中，船體“力學模型”的簡化一般有以下幾種形式：

一是船體中的受壓或者拉壓的板，可以把四周由縱橫骨架支持的這種受壓或者拉壓的板看作具有矩形周界的平板模型。在甲板縱骨被局部割斷后，在未斷縱骨和框架之間的主甲板就可以簡化成這樣的模型，在艙口圍橫梁被拆斷后，艙口圍板就成為受壓板結構了，同樣可以簡化成這一類的力學模型結構。

二是船體結構中解除部分約束條件的骨架可以看作力學中的“桿系系統”。連續梁、剛架和板架結構是“桿系系統”中典型的結構。因舷側板需換新，在拆除后，相應位置的肋骨因支撐板約束的解除而成為受壓桿件。至于船體的雙層底結構，在實際的計算處理中一般可以簡化為剛架和板架結構。

而“船體模塊”是為了便于計算機的計算方便，將船體的結構進行離散處理，化成小的能夠表達結構的所有特征的子結構。“船體模塊”的確定既要考慮到該結構的幾何形狀，又要考慮其結構載荷的特點，同時又必須采取適合有限元方法的計算特點來進行。

三、強度分析與計算

與船舶設計建造中的結構強度計算一樣，船舶修理實際的工程中，對船體結構的改變（拆裝或新加），同樣是應用力法、位移法、能量法和矩陣法等方法。但與船舶設計不同的是，船舶修理是在原有結構被拿掉后，產生新的外載荷和新的邊界條件，這時要對新情況下的強度進行計算和校核，確定在新的外載荷和邊界條件下的結構應力和變形。下面以某船的局部構件換新為例，來探討力法、位移法、能量法和矩陣法在船舶修理工程中的應用。

以下為某散貨船上邊艙橫剖面結構圖，圖示陰影部分因板腐蝕變薄須進行換新處理。

散貨船上邊艙局部挖換 TST Frame Partly Renewal

先將該拆換結構進行簡化和模型化處理，如上圖所示，可以簡化成兩端為固定端，甲板縱骨為支點的簡支梁結構，考慮到甲板板的垂直壓力，簡支梁可以看成受垂直方向的均布載荷q的作用。下面就以這個模型為基礎來介紹在船舶強度分析中常用的幾種分析計算方法。

1、力法求解

這是結構力學中最基本和最常用的方法之一。它的基本原理是將靜不定結構的多余約束去掉,代以約束反力,使其成為一靜定結構；去掉約束出現約束反力的地方列變形連續方程式以保證基本結構的變形與原結構相同。方程式的數目與未知數數目相同。對于結構有n個未知力，則有n個變形連續方程式，可以列出“力法正則方程式”如下：

(1-1)

式中，δij為結構中力Xj在力Xi位置處的引起的應變，?i為外力在力Xi位置處引起的位移；解變形連續方程式求出未知力，進一步可以求出結構的彎曲要素。對圖中力學模型，根據式（1-1），且δij=δji，列出變形連續性方程組

:

(1-2)

式中，M0、M1、M2分別為節點0、1、2處的彎矩；l為單跨粱的長度：Q為單跨粱上的載荷。求解可得：

該結構的剪力圖和彎矩圖如下：

剪力和彎矩示意圖

Bending Moment and Shear force Arrangement2、位移法求解

以節點轉角為未知數（角位移），再根據節點斷面彎矩平衡條件建立方程式。位移法的一般原理和解法步驟為:

分析結構的節點，找出可以轉動的節點數；然后設想在可能發生轉角的節點上加上抗轉約束；再假想將加固的各節點強迫轉動，使之發生轉角，按照公式列出桿端彎矩；最后對發生轉動的各節點建立節點彎矩平衡方程式；解彎矩平衡方程式，可求得各桿端彎矩和彎曲要素。

根據節點彎矩平衡方程式組：

（2-1）

Iij為桿ij的慣性矩 lij為桿ij的長度 θi為節點I處的轉角

對圖2-1列彎矩平衡方程式，有

(2-2)

可以求得：

3、能量法求解

能量法的基本原理是根據彈性體在外力的作用下將發生變形，載荷在相應的位移上做功，同時，彈性體因變形而產生應變能，列相應的能量方程式，從而求解變形方程式，進一步可以得出應力情況。彈性體的應變能為

根據位能最小原理：在滿足幾何關系和給定的位移邊界條件的所有可能位移中，真實的位移使得系統的總位能取駐值，有：

取滿足位移邊界條件的撓曲函數，計算應變能、力函數以及總位能：

4、矩陣法求解

類似于有限元方法。為本文解決在船舶修理工程中的強度計算的重點應用方法。這里僅簡述如何求解圖示的問題。

總剛度矩陣為

端點力計算如下：

可以直接求解得到未知節點位移，進一步可求得內力分布

本文在充分吸收和運用現有的船舶原理和船舶結構力學理論的基礎上，結合船舶修理工程的實際情況，對船舶修理工程中出現的需要解決的強度校核問題進行定性的分析，通過理論和實踐相結合的方法，探討船舶修理工程中的船體結構改變所引起的結構強度變化的理論計算方法，并將其方便和快捷地轉化為實際的工程技術人員比較容易接受和使用的技術工藝方法。通過一定的實例來剖析船舶結構強度的理論計算方法，通過實例和理論相互闡釋的方式，分析船舶強度校核理論在船舶修理實際中的應用，進而達到本文的研究目標。再現代修船業務中運用科學的理論和計算方法是可行而且必要的，同時也是未來發展船舶修理工工程所必須面對的。

第二篇：關于船舶與海洋工程結構極限強度的分析

關于船舶與海洋工程結構極限強度的分析

摘 要：在航運業的不斷發展下，船舶的數量隨之增多。海上發生的事故很多是因船舶擱淺造成的。當船舶發生事故后，其結構強度會受到影響，由此帶來嚴重的后果。目前，我國對船舶與海洋工程結構極限強度的研究還不夠，而結構極限強度是船舶與海洋工程結構理性設計中最后一個關鍵環節，需要進一步研究。

關鍵詞：船舶；海洋工程；結構極限強度；結構損傷

中圖分類號：U661.43 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.083

船舶與海洋工程結構極限強度的計算極其復雜，需要靠建立適當的船體模型來實現。通常采用對船體模塊進行有限元分析的方法來計算，但這種計算方法在實際運用中存在一定的局限性。本文主要探討了在船舶與海洋工程中結構強度方面需要注意的問題，以進一步分析極限強度，為海洋工程工作人員在這方面的研究提供幫助。結構極限強度計算方法

在船舶與海洋工程的結構理性設計中，結構極限強度的計算和分析是要求最高也最為復雜的環節。在實際中，通常利用對船體模型進行有限元分析的方法測量船體模型的構件屈曲和塑形變形等數據，從而得出比較精確的船體模型極限強度。然而，這種方法在實際運用中工作量很大，且成本很高，因此，推廣程度不高。當前，一種叫作“逐步破壞法”的計算方法則較為常用。該方法不僅可以減少計算工作量，還可以提高極限強度計算結果的精確性。在船舶與海洋工程結構極限強度的計算上，逐步破壞法主要具有以下兩方面的優點：①將用于結構極限強度計算與分析的船體模塊向橫向崩潰和縱向崩潰這兩種獨立的總崩潰模式轉化；②通過限制相關尺寸，確保相鄰的兩個橫向剛架縱向崩潰。逐步破壞法能夠讓船舶與海洋工程的船體模型橫向剛架的臨界分段在中垂或中拱過程中崩潰，將結構極限強度計算向船體某一分段極限縱強度計算簡化，不僅能確保計算結果的精確性，還能大大減少計算工作量。極限強度的分析計算

在提出船體結構總縱極限強度的概念之后，對船體梁總縱極限強度分析有了越來越多的方法，主要有逐步破壞分析法、直接計算法和有限元法。

2.1 逐步破壞分析法

通過分析船體結構破壞機理，發現船體結構的整體破壞實際上是一個逐步破壞的過程。基于平斷面假設，構件逐步破壞的增量曲率法，總結出可以利用橫剖面纖維的應力-應變關系描述由屈曲和屈服引起的加筋板逐步破壞，并將后屈曲效應納入考慮范圍。Smith通過非線性有限元對單元彈塑性大撓度分析來獲得單元平均應力-平均應變關系。這種方法的計算精度是由單元平均應力-平均應變關系的準確性決定的。

2.2 直接計算法

Caldwell根據船體橫剖面的全塑性彎矩對船體總縱極限強度進行了估算，利用受壓構件承載能力的折減來解釋結構屈曲的影響。這種方法沒有考慮當加筋板單元承受的壓應力超過其極限強度后的載荷縮短行為和截面應力的重新分布，因此對船體結構總縱極限強度值的估算一般過高。

2.3 有限元法

有限元法對任何加載類型與結構模型都適用。引入平板單元、梁單元以及正交各向異性板單元，不僅能夠分析結構在靜態和動態載荷作用下的極限狀態，還能夠對單個結構作整體響應分析，并且將船體在扭矩、彎矩以及剪力聯合作用下的響應納入考慮范圍。Kutt等利用這種方法計算和分析了4條船體按各種載荷狀態、不同的有限元模型的縱向極限強度，并在分析過程中考慮了屈曲、后屈曲及塑性效應。船舶擱淺結構損傷分析

3.1 船底肋板和扶強材的變形損傷

按照極限強度解析計算方法的假定，可以發現船舶的縱向構件決定了其極限強度，因此，不需要過多地考慮船舶底部肋板和肋板上的扶強材的損傷變形，只需要關注它們在變形過程中的能量耗散。肋板的變形分為中間和兩邊兩個部分。肋板中間部分受到礁石的直接作用而發生變形，兩邊部分也會受到波及而變形。船舶總的變形能可通過這兩部分變形能Efloor，central、Efloor，side疊加得到，而肋板扶強材的變形能Efs主要通過膜拉伸變形和塑性彎曲兩種形式耗散。

3.2 船舶外底板和縱骨的變形損傷

在船舶發生擱淺事故時，外底板縱骨的高度一般比礁石的撞擊深度要小，在礁石的沖擊擠壓下，縱骨受到直接作用達到完全塑形狀態，因而在船舶的極限強度中不發揮作用。由于縱骨失效，在解析計算過程中受損的船底外板也由原來的若干個縱向加筋板單元轉化為一塊橫向板單元。

3.3 船底縱桁和加強筋的變形損傷

船底縱桁垂向與內外底板相連接并起到支撐作用。當船舶發生擱淺事故時，船底縱桁受擠壓變形。通過“實際撞深下縱桁的變形能和垂直壓縮距離等于雙層底高度時縱桁的最大變形能的比值”來確定縱桁的損傷情況。載荷響應預報和極限強度解析預報

在分析船舶結構時，需要確定作用在船體上的載荷。因為載荷計算在很大程度上決定了結構分析的精度。通常，船體上的波浪載荷分為總體載荷和局部載荷，其中，總體載荷指的是局部海水動壓力的合力。另外，波浪還會引起沖擊力、甲板上浪的水壓力以及艙內液體晃蕩力等載荷。總的來說，分析波浪載荷對船體的極限強度計算有著很關鍵的作用。

在船體極限強度解析預報中，首先要將船體的橫剖面劃分為若干個小單元，其中，縱向加筋板單元是由一塊板和一根縱向加強筋構成，橫向加筋板單元一般情況下只有一塊板，硬角單元通常是由兩塊不共面的板構成。將各個單元劃分好以后，利用CSR規范公式得出各個單元的應力-應變關系。結束語

出于對船舶安全性的考慮，要對船舶與海洋工程結構極限強度進行進一步的分析。運用逐步破壞法分析船舶在擱淺時的損傷，并對極限強度進行解析預報，從而加強對船體結構的設計。

參考文獻

[1]于海洋，張世聯，喬遲，等.關于箱型梁結構提高艦船艙內爆炸后剩余縱向極限強度的可靠性評估[J].船舶力學，2014（03）：318-326.[2]李恒，郎元榮.船舶與海洋工程結構極限強度分析[J].科技資訊，2015（07）：68.[3]丁超，趙耀.船舶總縱極限強度后剩余承載能力有限元仿真方法研究[J].中國造船，2014（01）：54-64.〔編輯：劉曉芳〕

第三篇：大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業1,2,3

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業1,2,3

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業一 試卷總分：100

測試時間：--多選題

單選題

判斷題、多選題（共 2 道試題，共 10 分。）1.波浪附加彎矩與（）有關。A.船型 B.波浪要素

C.船與波的相對位置 D.靜水彎矩

滿分：5分

2.船體構件彎曲應力包含哪幾種成分？ A.板的彎曲應力 B.縱骨彎曲應力 C.板架彎曲應力 D.總縱彎曲應力

滿分：5分

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業一 試卷總分：100

測試時間：--多選題

單選題

判斷題、單選題（共 3 道試題，共 15 分。）

1.在剪力曲線的兩端點處，彎矩曲線應與x軸（）。A.相交 B.相切 C.垂直 D.平行

滿分：5分

2.船體剖面模數的單位是（）。A.米

B.米的平方 C.米的立方 D.米的四次方

滿分：5分

3.強度計算規定，凡是甲板開口寬度超過甲板寬度的（）者均應扣除。A.10% B.20% C.30% D.40% E.滿分：5分

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業一 試卷總分：100

測試時間：--多選題

單選題

判斷題、判斷題（共 15 道試題，共 75 分。）

1.橫骨架式中，由于初撓度和橫荷重的存在，一般說來板的折減系數降低，**此不考慮它們的影響是偏于危險的。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

2.許用應力就是在船體結構設計時預計的各種工況下，結構構件所容許承受的最大應力值。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

3.載荷曲線的一次積分曲線就是剪力曲線。載荷曲線的兩次積分曲線即彎矩曲線。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

4.計算極限彎矩實際上就是計算極限狀態下的船體剖面模數。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

5.船體的某些板材，如甲板板、內底板、外底板等是允許失穩的。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

6.船體所受彎矩值一定時，最小剖面模數越大，則最大應力越小。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

7.靜置在波浪上的船體梁所受的彎矩只有靜水彎矩。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

8.如果第二次近似計算的總縱彎曲應力值與第一次近似計算值之差不超過5%時，則可用第二次近似值進行總強度校核。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

9.總合應力是各自孤立地求出的總縱彎曲應力和局部彎曲應力，并取其代數和，這樣完全可以滿足船體剖面中力的平衡條件。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

10.矩形法、梯形法、圍長法均可以計算重量曲線。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

11.總縱彎矩的大小與波浪要素和裝載狀態密切相關。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

12.當板中的壓應力達到臨界應力時，板即發生失穩。失穩后的板，一般不能繼續承載。但是與剛性構件相連的一部分板面積，由于受到剛性構件的支持和加強，不能自由變形，所以仍能繼續承載。這部分為板的剛性部分，其寬度取為支持周界短邊長度的0.25倍。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

13.靜置在波浪上的船體載荷曲線有兩條性質，分別是：沿著船長分布的整個載荷曲線與軸線之間所包含的面積之和為0；上述面積對軸上任意一點的靜力矩之和為零。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

14.極限彎矩是指船體剖面離開中和軸最遠點的構件中的應力達到結構材料的比例極限時，船體剖面中所對應的總縱彎矩。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

15.受折減構件的面積與實際剖面積之比稱為折減系數。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業二 試卷總分：100

測試時間：--單選題

多選題

判斷題、單選題（共 3 道試題，共 15 分。）

1.在特定的海況下，平臺響應的峰值假定遵循（）分布。A.雷利 B.泊松 C.連續 D.正態

滿分：5分

2.強度計算規定，凡是甲板開口寬度超過甲板寬度的（）者均應扣除。A.10% B.20% C.30% D.40% E.滿分：5分

3.半潛式平臺剛架計算的主要問題是（）A.確定各梁元的應力 B.確定各梁元的撓度 C.確定各梁元的位移 D.確定各梁元的應變

滿分：5分

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業二 試卷總分：100

測試時間：--單選題

多選題

判斷題、多選題（共 5 道試題，共 25 分。）1.自升式平臺的工作狀態有拖航狀態、（）A.放樁和提樁狀態 B.插樁和拔樁狀態 C.樁腿預壓狀態 D.著底狀態

滿分：5分

2.扭轉強度計算假定有（）A.船體前后對稱與中剖面的

B.在靜水水線和波浪水線間的范圍內的船側是直臂型的 C.波形是余弦性的

D.船體在波浪上斜置時沒有橫縱傾角了

滿分：5分

3.薄壁梁按照其剖面形式分為（）A.開口 B.閉口 C.混合形式 D.以上都不對

滿分：5分

4.半潛式平臺設計譜法有哪幾個部分？ A.波浪外力分析

B.波浪載荷下的空間鋼架計算 C.響應函數計算

D.短期與長期統計預報

滿分：5分

5.樁腿除了受到風、浪、流等的環境載荷、自身的重量和浮力外還受到（）。A.船體對樁腿的作用力矩 B.船體對樁腿的水平剪力 C.船體對樁腿的軸向力

D.樁腿底部的垂直反力與水平反力

滿分：5分

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業二 試卷總分：100

測試時間：--單選題

多選題

判斷題、判斷題（共 12 道試題，共 60 分。）

1.半潛式平臺加速度引起的重量增加以均布載荷的形式作用在各種構件上。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

2.半潛式平臺只需要進行整體穩定性校核，不需要進行局部穩定性校核。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

3.平臺著底狀態包括滿載風暴不作業和滿載作業兩種狀態，一般平臺以滿載風暴作業狀態進行設計。A.錯誤 B.正確

滿分：5分 4.據統計，平臺運動的自然頻率往往在所遇到的波浪頻率以上。常常可與波浪運動發生共振。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

5.半潛式平臺強度分析的設計波算法是假定平臺在規則波上處于瞬時靜止的，但作為在平臺上的外力卻不是一個平衡力系，其不平衡力系則由平臺運動加速度引起的平臺慣性力來平衡。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

6.計算作用于船體的扭轉力矩時，首先求船體在波浪上沒有橫**時的扭矩，再加上在靜水中由橫**引起的扭矩。所得結果和實際上的很接近。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

7.自升式平臺是由一個船體（平臺)和若干起支撐作用的樁腿所組成的。在工作中只需考慮拖航狀態的平臺結構強度就能保證工作安全。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

8.整體抗傾穩性是指平臺著底狀態的抗風浪傾覆能力，它是用抗傾安全系數來表示的。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

9.為了在結構中確定彈性變形引起的總體應力。通常可以把平臺理想化為空間鋼架模型。它具有六個自由度的梁單元組成。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

10.船體是復雜的結構物，在考慮它的扭轉強度和剛性時，可以把它作為一個巨大的薄壁斷面構件來處理。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

11.在樁腿設計中，需要進行整體強度和穩定性的計算。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

12.目前在總縱強度分析中常常選擇所謂破壞性的設計工況。目的是為了校核萬一在某一重要構件破壞后平臺的承載能力。即考慮整個平臺的強度儲備。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業三 試卷總分：100

測試時間：--多選題

判斷題

單選題、多選題（共 8 道試題，共 40 分。）1.導管架在海上運輸過程中包括（）。A.駁船導管架組合體的運動分析 B.采用統計方法計算運動的統計值 C.求出導管架的慣性力

D.用靜力的方法計算風力、重力、慣性力作用下的強度

滿分：5分

2.動力分析數值解法包括（）。A.有限元法 B.邊界元法 C.有限差分法

D.半解析無限元法

滿分：5分

3.海洋結構的阻尼有哪幾種（）。A.結構阻尼 B.動水阻尼 C.基礎阻尼 D.彈性阻尼

滿分：5分

4.應力集中系數k的求解方法包括（）。A.光彈性試驗

B.根據彈性理論計算精確值（少數）C.用有限元法求解近似值 D.實船測量

滿分：5分

5.樁基動力分析方法有哪幾種（）。A.集總參數法

B.彈性半空間理論解析解法 C.數值解法 D.概率算法

滿分：5分

6.動力分析的結構確定性分析有哪幾個部分（）？ A.描述結構特征組合質量阻尼和剛度陣

B.利用設計波浪參數確定流體速度和加速度帶入莫里森公式求得結構的位移、速度、加速度

C.波浪力修正

D.重復帶入莫里森公式求出結構的位移、速度、加速度

滿分：5分

7.降低主甲板上艙口角隅處的應力集中措施（）。A.艙口圍板端部用縱向肘板過渡到甲板縱桁 B.艙口圍板在角隅處用直角連接即可

C.甲板開口之間的甲板板厚，由局部強度確定。一般要小于用總縱強度確定的連續甲板板厚

D.下甲板艙口角隅做成圓弧形即可

滿分：5分

8.在結構強度分析時，應該至少考慮哪幾種載荷組合工況（）。

A.設計工作環境條件與平臺上的固定載荷和相應最大活載荷的組合 B.設計工作環境條件與平臺上的固定載荷和相應最小活載荷的組合 C.設計極端環境條件與平臺上的固定載荷和相應最大活載荷的組合 D.設計極端環境條件與平臺上的固定載荷和相應最小活載荷的組合 滿分：5分

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業三 試卷總分：100

測試時間：--多選題

判斷題

單選題、判斷題（共 11 道試題，共 55 分。）

1.彈性半空間理論解析解法計算過程誤差過大，無法解決復雜邊界條件問題。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

2.延性要求是確保平臺具有充分吸收能量的能力，避免在臺址處發生概率極小的偶人強烈地震時，平臺發生倒塌破壞。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

3.固定式平臺強度分析要求建立的模型與實際結構等效；考慮結構與周圍介質之間的相互作用。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

4.對于導管架平臺，只需考慮靜力分析即可。無需考慮動力分析。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

5.應力集中處的最大應力與所選定的平均應力（基準應力）之比值，稱為應力集中系數。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

6.導管架平臺結構支撐于樁基上，樁基對導管架起著支撐和約束作用，**此在分析導管架平臺時，必須考慮結構-樁-土的共同作用。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

7.對于淺水中的平臺，或者平臺剛性較大時。作用在樁頭上的側向力和垂向力由平臺受到的環境力決定，平臺特性只起到次要作用，**而樁頭上力的特性直接反應了環境力的頻率、幅值特性。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

8.對于軸板結構，增大圓弧半徑r,可以降低應力集中系數。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

9.固定式平臺主要分為鋼質導管架平臺和混凝土重力式平臺。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

10.當海上海況十分惡劣，平臺的結構響應對波浪的特性選擇十分敏感，確定性方法不再適用。而應采用隨機譜分析方法來進行動力分析。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

11.地震力的大小依賴于結構和基礎的剛度，由于結構與基礎單元的非彈性屈服或屈曲，**此當結構剛度較小時，地震力通常可以減小。A.錯誤 B.正確

滿分：5分

大工13秋《船舶與海洋結構物結構強度》在線作業三 試卷總分：100

測試時間：--多選題

判斷題

單選題、單選題（共 1 道試題，共 5 分。）

1.在斷面發生突變的地方，往往產生極高的應力，且變化急劇，某些點處的最大應力可能比平均應力大許多倍，不過，最大應力的分布范圍卻僅限于局部地方，換言之，應力的這種變化是一種局部現象，我們把這種現象叫做（）。A.應力集中 B.應力分散 C.應力突變 D.應力折減

滿分：5分

第四篇：《結構的強度和穩定性》 教學設計

《技術與設計2》第一章第三節《結構的強度和穩定性》教學設計

《結構的強度和穩定性》 教學設計

一、教材分析：

本節是“地質出版社”出版的教材《技術與設計2》中第一章第三節《結構的強度和穩定性》。共需2課時完成。本課為第1課時的學習。該章的總體設計思路是：認識結構——探析結構——設計結構——欣賞結構。“結構”與“設計”是該章的兩個核心概念，結構的強度和穩定性則是結構設計中需要考慮的重要因素之一，是對結構及受力認識的基礎上作進一步深入的學習。

二、教學目標：

知識與技能：

1、理解內力、強度、應力的概念，能進行簡單的應力計算，掌握應力和強度的關系。

2、通過實驗，明確強度與材料、強度與物體的形狀及連接方式的關系。培養學生合作交流能力，對身邊事物的觀察能力。

3、理解穩定性的概念，及影響穩定性的因素。

過程與方法：通過觀察生活和技術實驗等方法使學生懂得應用相關的理論知識。

情感態度價值觀：讓學生親身體驗注重交流，通過分析討論得到結論，培養學生的觀察分析能力，合作交流能力。

三、教學重點與難點：

重點：影響結構強度和穩定性的主要因素。

難點：應力的計算，強度與應力的關系，結構設計需要在容許應力范圍之內。

四、學情分析：

總體來說學生對通用技術這門課程比較感興趣。他們的思維、生活經驗已有一定基礎，并在前面章節的學習中已經初步掌握了結構的一些相關知識，在此基礎上幫助學生從其生活世界中選擇通俗感興趣的主題和內容，對結構問題進行進一步探討，上升到理論的高度。

五、教學策略： 本課采用在教學中充分利用實驗、討論、小組合作的教學方法。多舉生活中的案例，進行師生互動探討，幫助學生加深對知識的理解。

六、教學安排

1課時

七、教學過程：

（一）復習回顧，導入新課

教師引導學生回顧結構的概念，指出事物的性質：強度和穩定性

（二）知識構建

1、強度

對于結構變形，只給以“結實”“不結實”來評說是不夠準確的，而對于結構的受力與變形應該有更科學的描述。通常，物體結構抵抗變形的能力，都以強度來表示，我們用應力來衡量強度。

（1）內力： 外力使構件發生變形的同時，構件的內部分子之間隨之產生一種抵抗變形的抵抗力，稱為內力。

（2）應力：作用在單位面積上的內力。【學生活動一】

（3）拓展：探討強度和應力的關系

示例：粗繩和細繩，兩種相比粗繩更結實，牢固，換句話說是抗拉強度更大。繩子所受拉力一定，即構件受到的外力一定，而粗的橫截面積大，所以應力小，此時變形小，而抗變形的能力大，即強度大。

結論： 應力小，強度大 應力大，強度小 【學生活動二】

（4）結合課本分小組探究影響結構強度的因素，同時完成26頁問題，答在學案上。

結構的強度，一般取決于它對張力和壓力兩方面的反應能力，具體取決于以下因素：

形狀、材料（不同的材料有承受不同應力極限的能力）

材料的連接方式（不同的連接方式，受力傳遞方式和效果不一樣）師生探討：如何改進物體結構的強度？ 如：國家要求建筑樓面的水泥板必須將鋼筋焊接起來，以形成整體，即是改進連接方式以增強強度。還可以采用強度大的形狀，那么要求強度大的地方大都采用什么形狀？例如拱形、三角形等：常見的拱形橋梁可以保存很多年；鉆石很堅固，它由復雜的三角形和四面體形狀構成。這些都是我們改進物體結構強度的思路。希望同學們根據本課的學習在實踐中應用。

2、穩定性

教師活動：展示不倒翁，靜止立在桌面上的不倒翁用手扳倒后最終還能穩穩立住，說明不倒翁維持其平衡狀態的能力很強，即穩定性強。(1)穩定的概念

穩定指的不是狀態絕對不變，而是指受擾后，允許狀態有所波動，但當擾動消失后，能重新返回到原平衡狀態，則為穩定，不能回到原有平衡狀態，為不穩定。(2)結構穩定性

結構具有阻礙翻倒或移動的特性。

師生探究：哪些因素會影響結構的穩定性？

平放的磚頭很穩定，把它豎起來就容易翻倒？瓶子里裝了半瓶水很穩定，而空瓶子或是裝滿水的瓶子卻比較容易翻到？不倒翁不倒的原因？ 我們的結論：物體要穩定，第一，它底面積要大；第二，重心要低。(3)影響結構穩定性的因素

結構的形狀、重心的位置 補充：結構的底面積 【學生活動三】(4)合作探究

A、為什么有些結構看上去傾斜不穩，可實際是穩定的呢？ 例如：比薩斜塔等，展示比薩斜塔圖片

結構穩定性的基本條件：重心所在點的垂線落在結構底面內。

B、不穩定的結構一定不好嗎？舉出生活中利用結構的不穩定的例子。舉例：在地震多發地區，人們將酒瓶之類的物體倒置在地上，利用這一不穩定的結構實現預報地震的功能；過去農村地區人們用水桶打水常常要在水桶口的邊緣綁上一重物，水桶到水面時能自動翻倒打水。

（三）總結提升

學生回顧、總結本節課的主要內容

大屏幕展示本節課的學習目標

俗話說，萬丈高樓平地起。作為一個中學生，要想成為國家的棟梁之才，首先要打好基礎，學好科技文化知識，還應有謙虛好學的品質，當然還要練就過硬的本領。

八、教學反思

本節課采用的教學方法較為恰當，學生保持了較高的學習熱情，大量實例的引入是本節課成功的關鍵。

學案： 學習目標：

1、通過技術試驗來理解結實（強度）和穩（穩定性）

2、理解內力、應力和強度，并可進行簡單的應力計算，利用應力的概念來理解強度及影響結構強度的因素。

3、理解結構的重要性質穩定性及影響穩定性的因素。【知識概要】

1、強度：物體結構抵抗變形的能力。

2、內力，外力使構件發生變形的同時，構件內部分子之間隨之產生的一種抵抗變形的抵抗力。

3、應力：作用在單位面積上的內力。

4、計算應力的公式：σ=N/S，N為內力，S為構件截面積。應力的計量單位為N/mm2或N/cm2

5、影響結構強度的因素：形狀、材料、材料的連接方式。

6、穩定指的不是狀態絕對不變，而是指受擾后，允許狀態有所波動，但當擾動消失后，能重新返回到原平衡狀態，此為穩定。不能回到原有平衡狀態，為不穩定。

7、結構穩定性：結構具有阻礙翻到或移動的特性。

8、影響結構穩定性的因素：結構的形狀（支撐地面形狀、底面積大小有關）、重心的位置。【學生探究】

活動一：應力和強度的關系？

結論： 活動二：影響結構強度的因素?

結論: 活動三：為什么有些結構看上去傾斜不穩，可實際是穩定的呢？（拓展）結論：結構穩定性的基本條件：重心所在點的垂線落在結構底面內。比如比薩斜塔等。

測案

班級 姓名

選擇：

1、分別在一根竹桿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質量的重物，竹桿比脆性塑料桿能掛更多重物而不會斷裂，說明了（）影響結構的強度。A、材料

B、結構的形狀

C、構件橫截面形狀

D、構件的連接方式

2、家用落地風扇的底座一般做得比較重，這是為了（）。A、增加風扇的強度

B、增加電風扇的穩定性

C、安裝電線的需要

D、更加美觀

3、在日常生活中，你所見到的以下哪一個結構是不屬于利用不穩定的結構實現某些功能的。（）

A、游樂設施的蹺蹺板功能結構； B、房間門口的活頁功能結構； C、學校運動場的籃球架結構；

D、圓珠筆的筆嘴結構

4、影響結構穩定性的因素有（）。

①物體的形狀。②材料。③材料之間的聯接方式。④物體重心的位置。A①②③

B②③

C①④

D①②③④

5、影響結構穩定性的因素不包括（）

A、結構的形狀

B、重心的位置

C、材料 判斷：

1、結構的穩定性和強度是結構設計必須考慮的重要內容，二者相互聯系，相互影響。（）

2、一般情況下，不銹鋼杯比紙杯的強度大，這說明結構的強度與材料有關。（）拓展：

已知結構的容許應力為50 N/cm2，截面積為4 cm2，外力沖擊產生的內力為180N，請問結構會被破壞嗎？

第五篇：關于研究紙橋結構與強度分析的立項研究申請書

“紙橋的結構與強度分析”立項研究申請書，要求包括以下內容：

（一）課題名稱；

（二）研究的背景和意義；(三)研究的目標與主要內容；

（四）研究的方法路線；

（五）課題研究步驟；

（六）成果的形式與課題組成成員及分工。

關于研究紙橋結構與強度分析的立項研究申請書

一、紙橋研究的背景和意義

架設在江河湖海上，使車輛行人等能順利通行的建筑物，稱為橋。橋梁一般由上部結構、下部結構和附屬構造物組成，上部結構主要指橋跨結構和支座系統；下部結構包括橋臺、橋墩和基礎；附屬構造物則指橋頭搭板、錐形護坡、護岸、導流工程等。在中國古代建筑中，橋梁是一個重要的組成部分。

幾千年來，勤勞智慧的中國人修建了數以萬計奇巧壯麗的橋梁，這些橋梁橫跨在山水之間，便利了交通，裝點了河山，成為中國古代文明的標志之一。我國古橋先有梁橋，后有浮橋和索橋，拱橋最晚出現。根據現有資料，自獨木橋、堤梁式橋出現，到上世紀末、本世紀初鐵路、公路等近現代橋梁開始設計建造的幾千年中，我國古橋由低級演進到比較高級，由簡陋到逐步完善。然而，近代橋梁無論如何發展，追根溯源，均未超過古人所創造的梁橋、浮橋、拱橋和索橋這幾大類。中國古代橋梁的輝煌成就舉世矚目，曾在東西方橋梁發展史中，占有崇高的地位，為世人所公認。我國古代的橋，形式種類繁多發展演變過程漫長，近代以來由于高科技的勃然興起，橋梁逐漸成為一門專業學科，其技術進步更是突飛猛進，形式更為復雜多樣。隨著世界經濟的發展，橋梁事業也會迎來廣闊的發展空間，只有不斷改進不斷探求新的技術，技術理念，橋梁工程才會更加輝煌。而這次選修課制作橋梁模型在鍛煉我們發散性思維、創造性能力以及動手能力方面素質提供了一次很好的機會。

二、紙橋研究的目標與主要內容

1、研究目標：

（1）采取分組的活動形式，培養小組成員合理分工和有序的工作能力；通過成品展示、模型介紹培養學同學們既合作又競爭的意識

（2）學習科技制作、理解橋的主要結構的作用，通過紙橋實驗增加自己有關力學方面的知識技能，學會簡單的技術設計，培養團隊協作意識及創新思維能力。在紙的多種承重實驗研究、紙橋設計等過程中培養獨立思考能力、實際動手能力。

（3）通過對橋的造型設計，提高創作模型的技能、技巧及可觀賞性

2、主要內容：

（1）研究紙橋的結構與強度的關系、壓力壓強和相關的受力關系。具體分為：研究用紙做成的構件不同形狀的載重量和堅固性，紙構件不同組合的載重量和堅固性，設計如何做到載重量最大和最堅固。

（2）研究如何使紙橋的各部分的線條協調、外形美觀。

三、研究的方法路線

通過網絡、書籍搜索查閱有關橋的結構與強度方面的知識，與學習土木工程等相關橋梁專業的同學進行交流，并聯系以前學過的物理知識與小組成員一起討論學習、分析理解，共同設計出比較理想的紙橋模型。

四、課題研究步驟

1、首先，收集和查閱有關橋梁設計造型方面的資料和圖片以及查找理解物體形狀與強度的關系，將收集好的資料進行分類整合。

2、通過小組討論，經構思設計出紙橋模型并計劃好制作尺寸。

3、繪出紙橋模型的設計草圖

4、再進行小組分工動手做出紙橋的各個構件，最后進行組裝固定成紙橋模型。

5、最后進行紙橋的總體整形和外觀修正美化。

五、成果的形式與課題組成成員及分工

1、成果的形式：最終的成果是一座長度約80厘米、具有一定承壓能力的紙橋模型。

2、課題組成成員：

3、小組成員分工：第一小組收集和查閱紙橋結構與強度的關系方面的資料，第二小組成員收集有關橋梁外觀造型方面的資料，第三小組查找他人做過的紙橋的一些圖片。