船体强度与结构设计

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《船体强度与结构设计》主要叙述了船体强度和船体结构设计两方面内容，阐述了船体外载荷、总纵强度、局部强度和扭转强度等船体强度的原理和计算方法，以及船中剖面优化设计、规范法设计、上层建筑设计等船体结构设计的一般方法，并对船体结构直接计算、共同结构规范等先进设计计算方法作了适当介绍。

目录
绪论 1
0.1 船体强度 1
0.2 结构设计 2
0.3 本书内容 4
第1章 船体结构基础 5
1.1 船体结构间载荷传递和结构的变形 5
1.2 作用在船体上的载荷 7
1.2.1 载荷的分类 7
1.2.2 波浪引起的动载荷 8
1.2.3 冲击载荷 9
1.3 结构响应分析模型与载荷 10
1.3.1 总强度分析模型与载荷 10
1.3.2 横向强度分析模型与载荷 11
1.3.3 局部强度载荷 13
1.4 船体结构各构件的作用 13
1.5 典型船舶的结构特点 17
1.5.1 散货船 17
1.5.2 双壳油轮 19
1.5.3 集装箱船 20
1.5.4 汽车运输船 21
1.5.5 MOSS球罐型LNG船 23
1.5.6 薄膜型LNG船 24
1.5.7 矿砂船 25
第2章 船体外载荷 27
2.1 概述 27
2.1.1 船体梁的受力与变形特征 27
2.1.2 剪力、弯矩计算步骤 29
2.2 静水剪力和弯矩计算 30
2.2.1 重量曲线 30
2.2.2 浮力曲线 36
2.2.3 载荷曲线 38
2.2.4 静水剪力和弯矩曲线 39
2.2.5 计算状态的选取 40
2.2.6 船体挠度及货物分布对静水弯矩的影响 41
2.3 静波浪剪力和弯矩 42
2.3.1 传统计算方法 42
2.3.2 静波浪剪力和弯矩计算 43
2.3.3 斜置在波浪上的静波浪弯矩 47
2.3.4 波浪浮力修正 48
2.4 总纵弯矩和剪力计算 49
2.4.1 公式计算总纵弯矩和剪力 49
2.4.2 计算机计算总级弯矩和剪力 50
2.5 总纵弯矩和剪力的近似估算公式 56
2.5.1 总纵弯矩的近似估算公式 56
2.5.2 剪力的近似估算公式 60
2.5.3 总纵弯矩和剪力标准 61
2.6 总纵弯矩和剪力计算实例 63
2.6.1 主要数据及原始资料 63
2.6.2 波型与波浪参数 64
2.6.3 压载到港状态的静水剪力和弯矩计算 65
2.6.4 静波浪剪力Nw及弯矩Mw计算 68
2.6.5 总纵弯矩与剪力计算 71
第3章 船体总纵强度 73
3.1 船体总纵弯曲应力**次近似计算 73
3.1.1 计算剖面与纵向强力构件 73
3.1.2 船体剖面模数的计算及**次近似总纵弯曲应力 74
3.2 船体构件的稳定性和总纵弯曲应力的第二次近似计算 76
3.2.1 船体构件的工作特征 76
3.2.2 船体构件的稳定性检验 78
3.2.3 船体板折减系数的计算 84
3.2.4 总纵弯曲应力的第二次及更高次近似计算 86
3.3 船体构件的多重作用及按合成应力校核总纵强度 88
3.3.1 船体构件的多重作用 88
3.3.2 底部构件中的应力合成 90
3.4 船体梁弯曲剪应力的计算 92
3.4.1 船体梁弯曲剪应力的一般公式 92
3.4.2 开式剖面构件的剪应力 94
3.4.3 多闭室剖面的剪应力 95
3.4.4 多闭室剖面剪流的计算示例 97
3.5 许用应力 99
3.6 船体挠度的计算 102
3.6.1 弯曲挠度曲线 102
3.6.2 剪切挠度曲线 104
第4章 船体局部强度 106
4.1 局部强度计算的力学模型 106
4.1.1 建立计算模型的原则 106
4.1.2 构件几何尺寸的简化 107
4.1.3 骨架支撑条件的简化 107
4.1.4 结构处理模型化 111
4.1.5 载荷模型化 113
4.2 船体骨架的带板 114
4.3 典型船体结构的局部强度计算 117
4.3.1 船底结构的强度计算 117
4.3.2 甲板结构的强度计算 120
4.3.3 舷侧结构的强度计算 123
4.3.4 舱壁结构的强度计算 125
第5章 船体扭转强度计算 133
5.1 船体扭转强度计算分析 134
5.1.1 船体扭转强度计算的方法与步骤 134
5.1.2 作用在船体上的扭转外力 134
5.2 具有长大开口的船体扭转变形 137
5.2.1 自由扭转变形和翘曲变形 137
5.2.2 剖面扭转惯性矩 137
5.3 规范关于波浪扭矩及波浪弯矩的公式 138
5.3.1 波浪扭矩的规范计算 138
5.3.2 斜浪下波浪弯矩的规范计算 139
5.3.3 弯扭组合合成正应力 140
5.4 大开口船舶弯扭组合分析的有限梁法 142
5.4.1 迁移矩阵法原理 143
5.4.2 计算实例 143
第6章 船中剖面结构优化设计 148
6.1 船体结构优化设计概述 148
6.1.1 材料选择 149
6.1.2 尺寸优化 149
6.1.3 形状优化 150
6.1.4 拓扑优化 150
6.2 优化算法原理及其在船舶结构优化中的应用 150
6.2.1 准则法 151
6.2.2 数学规划法 151
6.2.3 智能优化方法 151
6.3 中剖面计算法设计 153
6.3.1 基本任务 153
6.3.2 设计要求与目标 153
6.4 按规范要求的船中剖面优化设计 154
6.4.1 建立数学模型 155
6.4.2 数学优化方法 156
6.4.3 规范优化实例 157
6.5 基于直接计算的船中剖面优化设计 159
6.5.1 分级优化技术的基本思想 159
6.5.2 建立数学模型 160
6.5.3 直接计算优化实例 162
6.6 中剖面结构优化设计的遗传算法实例 163
第7章 船体结构规范法设计 168
7.1 规范法设计基本思路 169
7.1.1 规范法设计的步骤 169
7.1.2 建造规范的选用 169
7.1.3 结构布置的一般原则 170
7.1.4 结构设计通则 171
7.1.5 船体构件的材料级别和钢级 176
7.2 规范对船体纵向强度的要求 180
7.3 外板及甲板的设计 185
7.3.1 外板 185
7.3.2 甲板板 188
7.4 船体骨架的设计 190
7.4.1 船体骨架设计计算的一般注意事项 190
7.4.2 规范对船体骨架要求的基本意义 191
7.5 应力集中区的结构设计 194
7.5.1 应力集中 194
7.5.2 开口的应力集中及降低角隅处应力集中的措施 194
7.5.3 肘板的应力集中 199
第8章 上层建筑设计 201
8.1 上层建筑的变形特征 201
8.2 上层建筑设计 203
8.2.1 强力上层建筑的设计 204
8.2.2 轻型上层建筑的设计 206
8.2.3 轻合金上层建筑的设计 207
8.2.4 上层建筑结构的一般布置 211
8.3 上层建筑端部的应力集中及加强设计 212
8.3.1 应力集中系数 212
8.3.2 端部应力集中的加强 212
8.4 上层建筑振动计算分析 215
8.4.1 计算模型 215
8.4.2 质量分布及边界条件 217
8.4.3 计算结果及评价
第9章 船体结构直接计算 221
9.1 船体结构直接计算的基本考虑 221
9.1.1 通则 221
9.1.2 船舶结构有限元模型 222
9.1.3 计算工况 223
9.1.4 边界条件 226
9.1.5 结果提交 228
9.2 船体结构直接计算所用载荷 228
9.2.1 设计载荷 228
9.2.2 运动和加速度 228
9.2.3 载荷计算 235
9.2.4 载荷分量及其施加 238
9.3 船体结构直接计算结果分析 238
9.4 板格屈曲校核 239
9.4.1 屈曲校核方法 239
9.4.2 校核区域 240
9.4.3 腐蚀厚度 240
9.4.4 屈曲因子计算 241
第10章 共同结构规范 242
10.1 共同结构规范介绍 242
10.2 共同结构规范设计 243
10.2.1 共同结构规范设计原则 243
10.2.2 共同结构规范设计方法 243
10.3 船体梁极限强度 246
10.3.1 概述 246
10.3.2 船体梁极限强度计算方法 246
10.3.3 极限强度衡准 249
10.4 船体结构疲劳强度 250
10.4.1 概述 250
10.4.2 疲劳强度评估方法 251
10.4.3 疲劳强度标准 259
参考文献 264