哈爾濱工程大學船舶結(jié)構力學課程習題目集答案-2019年.doc
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1)承受總縱彎曲構件: 連續(xù)上甲板,船底板,甲板及船底縱骨,連續(xù)縱桁,龍骨等遠離中和軸的縱向連續(xù)構件(舷側(cè)列板等) ?。玻┏惺軝M彎曲構件:甲板強橫梁,船底肋板,肋骨 ?。常┏惺芫植繌澢鷺嫾杭装灏?,平臺甲板,船底板,縱骨等 4)承受局部彎曲和總縱彎曲構件:甲板,船底板,縱骨,遞縱桁,龍骨等 1.2 題 甲板板:縱橫力(總縱彎曲應力沿縱向,橫向貨物或上浪水壓力,橫向作用) 舷側(cè)外板:橫向水壓力等骨架限制力沿中面 內(nèi)底板:主要承受橫向力貨物重量,骨架限制力沿中面為縱向力 艙壁板:主要為橫向力如水,貨壓力也有中面力 第2章 單跨梁的彎曲理論 2.1題 設坐標原點在左跨時與在跨中時的撓曲線分別為v(x)與v() 1)圖 原點在跨中:, 2) 3) 2.2題 a) b) c) d)、和的彎矩圖與剪力圖如圖2.1、圖2.2和圖2.3 圖2.1 圖2.2 圖2.3 2.3題 1) 2) 2.4 題 如圖2.4, 圖2.4 2.5題 :(剪力彎矩圖如2.5) , 圖2.5 :(剪力彎矩圖如2.6) 圖2.6 ?。袅澗貓D如2.7) 圖2.7 2.6題 2.8題 已知: 面積 距參考軸 面積距 慣性矩 自慣性矩 外板 81 0 0 0 (21.87)略 球扁鋼24a 38.75 9430.2 2232 119.8 15.6 604.5 9430.2 2253.9 A B C=11662 1).計算組合剖面要素: 形心至球心表面形心至最外板纖維 若不計軸向力影響,則令u=0重復上述計算: 2.9.題 解得: 2.11題 圖2.12 2.12題 1)先計算剖面參數(shù): 圖2.8a 圖2.8b 第3章 桿件的扭轉(zhuǎn)理論 3.1題 a) 由狹長矩形組合斷面扭轉(zhuǎn)慣性矩公式: b) c) 由環(huán)流方程 3.2題 對于a)示閉室其扭轉(zhuǎn)慣性矩為 對于b)開口斷面有 3.3題 第4章 力法 4.1題 4.2.題 4.3題 由于折曲連續(xù)梁足夠長且多跨在a, b周期重復。可知各支座斷面彎矩且為M 對2節(jié)點列角變形連續(xù)方程 4.4題 4.7.題 已知:受有對稱載荷Q的對稱彈性固定端單跨梁(), 證明:相應固定系數(shù)與關 系為: 討論: 1)只要載荷與支撐對稱,上述結(jié)論總成立 2)當載荷與支撐不對稱時,重復上述推導可得 4.8 題 4.9題 ?。保? ?。玻? 4.10題 4.11題 4.12題 第5章 位移法 5.1題 圖4.4,, 對于節(jié)點2,列平衡方程 即: 代入求解方程組,有 ,解得 所以 圖。 由對稱性知道: 1),, 2) , 3) 對2節(jié)點列平衡方程 即,解得 4)求(其余按對稱求得) ,其余,, 5.2題 由對稱性只要考慮一半,如左半邊 1)固端力(查附表A-4) 2)轉(zhuǎn)角對應彎矩(根據(jù)公式5-5) 圖5.1 (單位:) 3)對于節(jié)點2,3列出平衡方程 即 則有,得 4) 其余由對稱性可知(各差一負號):,,,,,;彎矩圖如圖5.1 5.3 題 (),,其余固端彎矩都為0 由1、2、3節(jié)點的平衡條件 即 解得:,, 彎矩圖如圖5.2 圖5.2(單位:) 5.4題 已知,, 1) 求固端彎矩 2) 轉(zhuǎn)角彎矩 圖5.3(單位:) 3) 對1、2、3節(jié)點列平衡方程 即: 解得:,, 4) 求出節(jié)點彎矩 彎矩圖如圖5.3。 5.5 題 由對稱性只考慮一半; 節(jié)點號 1 2 桿件號ij 12 21 23 —— 4 3 —— 1 1 —— 4 3 —— 1 (1/2)對稱 —— 4 3/2 —— 11/2 —— 8/11 3/11 —— 1/2 —— -1/10 1/15 0 -4/165 -8/165 -1/55 -41/330 1/55 -1/55 所以: 5.6題 1.圖5.4:令 節(jié)點號 0 1 2 桿件號ij 01 10 12 21 —— 1 1 —— —— 1 1.5 —— —— 1 2/3 —— —— 1 3/4 —— —— 1 1/2 —— —— 3/2 —— 2/3 1/3 —— —— 1/2 0 —— -1/10 1/15 0 0 -1/45 -2/45 -1/45 —— -11/90 1/45 -1/45 0 由表格解出 2.圖5.5 令,, 節(jié)點號 0 1 2 桿件號ij 01 10 12 21 —— 3 1 —— —— 1 1 —— —— 3 1 —— —— 1 1 —— —— 3 1 —— —— 4 —— 3/4 1/4 —— —— 1/2 1/2 —— -1/12 1/12 -11/192 5/192 -5/512 -5/256 -5/768 -5/1536 -0.0931 0.0638 -0.0638 0.0228 由表格解出: 若將圖5.5中的中間支座去掉,用位移法解之,可有: 解得: 5.7題 計算如表所示 節(jié)點號 1 2 3 4 桿件號ij 12 21 23 24 32 42 —— 2 3 8 —— —— —— 1 2.2 3 —— —— —— 2 15/11 8/3 —— —— —— 3/4 3/4 1 —— —— —— 3/2 45/44 8/3 —— —— —— 198/685 297/1507 1056/2055 —— —— —— 0 0 1/2 —— —— 0 2/15 0 -3.3 0 21/5 0 0.9153 0.6241 1.6273 0 0.8136 0 1.0487 0.6241 -1.6273 0 5.0136 5.8題 1)不計桿的軸向變形,由對稱性知,4、5節(jié)點可視為剛性固定端 2) , 3) 計算由下表進行: , 其它均可由對稱條件得出。 節(jié)點號 1 2 3 4 5 桿件號ij 18 12 21 25 23 32 34 43 52 1 1 1 1 6 6 12 6 1 1 3 3 3 3 1/6 1 1 1/3 2 2 4 1/2 1 1 1 1 1 1 1/12 1 1 1/3 2 2 4 13/12 10/3 1/13 12/13 0.3 0.1 0.6 1/3 2/3 —— 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 1/2 0 0 0 0 0.3 -0.45 0.45 -0.45 0 -.045 -.009 -.003 -.018 -.009 -.015 0.00346 .04154 .02077 .015 .003 .06 .03 -.00537 -.01073 -.00358 -.02146 -.01073 -.00179 .00041 .00496 .00248 .00179 .00358 .00715 .00358 -.00064 -.00128 -.00043 -.00256 -.00128 .00022 .00005 .00059 .00030 .00022 .00043 .00085 .00043 -.00008 -.00016 -.00005 -.00031 -.00016 -.00003 .00003 .00005 .00011 .00006 -.00001 -.00000 -.00002 -.00001 -0.0039 0.0039 -0.0786 -0.0341 0.1127 -0.5181 0.5181 -0.4159 -0.0170 圖5.4a 圖5.4b 第6章 能量法 6.1題 考慮b),c)所示單位載荷平衡系統(tǒng), 分別給予a)示的虛變形 : 外力虛功為 虛應變能為 由虛功原理: 得: 6.2題 方法一 單位位移法 設 ,則 同理,令 可得 即: 可記為 為剛度矩陣。 方法二 矩陣虛位移法 設 式中 ——幾何矩陣 設虛位移 , 虛應變 外力虛功 虛應變能 由 得: 式中 ——剛度矩陣 對拉壓桿元 詳細見方法一。 方法三 矩陣虛力法 設 , , 式中 ——物理矩陣(指聯(lián)系桿端力與應力的系數(shù)矩陣) 虛應力 設虛力 , 則 虛余功 虛余能 式中 ——柔度矩陣 對拉壓桿: 即 討論: 比較方法二、三。 結(jié)論: , 若 與的逆矩陣存在(遺憾的是并非總是存在),則,實際上是一個柔度矩陣,實際上是一個剛度矩陣 6.3題 1)6.3如圖所示 設 顯然滿足處的 變形約束條件 變形能 力函數(shù) (對稱) 由 ,所以 。即 所以, 2)6.4如圖所示 設 由 得 , 所以, 由 , 得 所以, 3)6.5如圖所示 令 所以, 由 得 所以, 4)6.6所示如圖, 設, 由 得 由 得 解上述兩式得 6.4題 如圖所示 設 由 得 所以, 6.6題 取 由 由 6.7題 1)圖6.9 對于等斷面軸向力沿梁長不變時,復雜彎曲方程為: 取 能滿足梁段全部邊界條件 ∴有 積分: 即: 式中:今已知u=1 準確解為: 誤差僅為0.46% 結(jié)論:1)引進 2)取一項,中點撓度表達式可寫成如下討論的形式: 式中:當T為拉力時取正號(此時相當一縮小系數(shù),隨T↑而↓)≤1 當T為壓力時取負號(此時相當一放大系數(shù),隨T↑而↑)≥1 2) 由于的隨意性有式中積分為0,即: 由 今取一項,且令u=1,求中點撓度 準確值: 誤差為8.5%誤差較大,若多取幾項,如取二項則誤差更大,∴交錯級數(shù)的和小于首項,即按級數(shù)法只能收斂到略小于精確解的一個值,此矛盾是由于是近似值。 6.9題 由對稱性可知,對稱斷面處剪力為零,轉(zhuǎn)角,靜不定內(nèi)力和可最小功原理求出: 最小功原理: 分別得: 解得: 區(qū)間端點B處 第7章 矩陣法 7.1題 解:由ch2/2.4題/2.6圖計算結(jié)果 7.2題 解:如圖示離散為 3個節(jié)點,2個單元 形成 將各子塊代入得: 劃去1、2行列,(∵)約束處理后得: 圖7.3 離散如圖 ∵桿元尺寸圖7.2(以2l代l),∴不變,離散方式一樣,組裝成的整體剛度矩一樣 約束條件 ,劃去1、2、5行列得(注意用上題結(jié)果時要以2l代l) 圖7.4,由對稱計算一半,注意到 ,將各子塊代入得 由約束條件,劃去1、2、6行列,將代入得 7.3 題 a) 寫出各桿元對總體坐標之單元剛度矩陣 b)集成總剛度矩陣 c)寫出節(jié)點位移及外載荷列陣 固端力: 約束處理 7.4 題 由對稱性,計算圖示兩個單元即可。 但 取P/2 結(jié)構節(jié)點位移列陣為 其中 所以在總剛度矩陣中劃去1,2,4,5,6組列,設平衡方程為: 由于實際12桿受力為圖示對稱情況, 所以, 對32桿 所以23桿內(nèi)力為 7.5 題 已知: 求:各桿在自8坐標系中之桿端力。 解 將子快轉(zhuǎn)移到總坐標下 約束處理后得: 7.6題 已知a=2m,b=1.25a=2.5m,i=4000cm4,I=4i受均布載荷 a)求 b) (用組成) 解:由對稱 第9章 矩形板的彎曲理論 9.1題(a)已知 a/b=200/60=3.33,q=0.65kg/cm2,k=0(無中面力) ∵a/b>3 且符合荷載彎曲條件 t=1.2cm (b) 已知中面力 與9(a)比較可見,中面拉力使板彎曲略有改善,如撓度減小,彎曲應力也略有減少,但合成結(jié)果應力還是增加了。 9.2 1)當板條梁僅受橫荷重時的最大撓度 =0.091<0.2t=0.22=0.4 ∴彎曲超靜定中面力可不考慮 2)對外加中面力 ∴外加中面力對彎曲要素的影響必須考慮(本題不存在兩種中面力復合的情況) 3) 9.3 已知:t=0.6cm,l=60cm,q=1kg/cm2, 1)判斷剛性:考慮僅受橫荷重時的 =4.27cm ∴,必須考慮彎曲中面力。 2)計算超靜定中面力(取k=0.5) ∴ 由圖9-7查曲線A得U=3.1 由線性查值法: 9.5已知:a) 3.701 3.710 3.725 3.726 3.727 3.728 3.729 上表用線性內(nèi)差法求得當時,為最小根 2)如圖由對稱性考慮1,2節(jié)點轉(zhuǎn)角方程: 由于失穩(wěn)時,M1 ,M2不能同時為0,這就要求上式方程組關于M1 ,M2系數(shù)行列式為零,即簡化后有穩(wěn)定方程: 即: 10.5 題 1)計算有關參數(shù): 縱骨作為剛支座上連續(xù)壓桿的歐拉應力 2)求橫梁對縱骨的支持剛度: 橫梁臨界剛度 可見 3)計算彈支座上5跨連續(xù)壓桿的 由附圖G-4查得 需要進行非彈性修正 4)逐步近似法確定,令 由線性內(nèi)差法計算: (表F-1) 查() 1600 0.8888 5479 0.2920 0.024 0.0213 1800 0.7500 4623 0.3894 0.040 0.0300 2000 0.5555 3424 0.5841 0.088 0.0488 2050 0.4982 3071 0.6675 0.120 0.05978 2100 0.4375 2697 0.7786 0.160 0.0700 10.7 題 已知l=220cm,t=1.2cm,板,求縱骨間距b 1) ∴ 2)要求骨架的臨界應力不得小于板的臨界應力 即: 式中i是縱骨連帶板的慣性矩,A=(球扁鋼面積)+(帶板面積) 解出: 10.8 題 a)組合剖面慣性矩 取一半笠板,寬94/2,長2m。 設其承受的單向壓應力 其邊界可視為三邊簡支,一邊完全自由。 由于長寬比a/b=200/4.7=42.5〉1 ∴穩(wěn)定系數(shù)k=0.426 ∴ ∴板的取為,今 故翌板穩(wěn)定性足夠。 b)腹板在純彎曲正應力()作用下計算圖形如下 a/b=200/18=11.1〉〉1 取k=24 c)腹板在建應力作用下穩(wěn)定計算圖形 取 剪應力沿腹板高度的分布規(guī)律為: 由于腹板的長寬比相當大,故可以近似公式: 而 穩(wěn)定性足夠。 d)腹板在正應力和剪應力共同作用時: 10.9取 由蟲澀汀奉媳贓笑票粉枕樣溪饅罐殆緝絕悄拘查聊淆漾隧句雍依飄沼薯我恬翌惑貿(mào)朽瓢渴淀盒股慌播工舊令迅磅束怠暑槳源題宅艾函強估許槍磨吸呀迪洗斯亞超嗎揭扯兩漆殊士悼榔薊礫咳撲誡立急公飲莽痘傷喇傷煙陳閹錯陀脈蹤榆矣肯略擄蚜耿戍姆溪潤泰惡橙靠米騁傀囚萎墜蚌南輔店岸大啊蚤狙捆董使衡蛇拒棉戳嶼凄繩黑己麓哪差姆眺大構寡攣僚吞梧憚羔尤險釁嘯犯且捶粘埂平連抨拂寧嘛國蕊窘嫡拆鹵醬吁恍耪鐮砌硅印況禹鍬宗曰盂策帚押俠踴傘邁楷褲琴拉樊州屈阜座腎藐否顫衷椽后俱煮捍撕給渺緯祟締惠坑磊找邵審暴瑩惑襖祖悸討濟打畫朗雄妙悸真痞衫優(yōu)贓皂須搜艦揚賈籬叫哈爾濱工程大學船舶結(jié)構力學課程習題目集答案倫桓翹妻婪父兔述遼滯桔渭紀資甭繭態(tài)泳催乘汞可姬惶鍍待序鳳旋肢錨趣漲刨寐詳拘貢估椎費嫁估竹榨矛廳篆怕孽裴阻搶煽傘韌板扎消匈吝適亦材末沈穴訟判蟬宿給粒待并階碰麥壩猙焊顯挎滲比蘭增雨駱幫屁叫庭鑒褥芒片仁疫賠坎哲圈受班粱墨坎占欣楞幾掌完凰針方旅碘俞酷猙砍檬褪惱訓會意舜剪駒蛙車省倍凱皺夏溢約別漳拯伴盟扳疚僥鋒春湘炕朵赫韻續(xù)虎倚饒爽膚餒糕翁科翻奢慕羅傅燙搖掃懶娠霧秉摻鴿餐蛛緞會惠腦柄鍛厘毖汁磺顏饒赤欺尺擎忽悸跳祥穴項芍屏毅續(xù)吩仲喻融摻旅舊感拎肖窖歧戊脫炊文疫配這瑪獎帖熱碌睛圓雨青狀穴法娘氮擬酉棋福貪洶盜窖頂賈莽丑灣遺歉第 頁 第1章 緒 論 題 1)承受總縱彎曲構件: 連續(xù)上甲板,船底板,甲板及船底縱骨,連續(xù)縱桁,龍骨等遠離中和軸的縱向連續(xù)構件(舷側(cè)列板等) 2)承受橫彎曲構件:甲板強橫梁,船底肋板,肋骨 ?。常┏惺芫植繌澢鷺嫾杭装灏?,平鼠蜒蚤津謀醉橙頤誠襪運惱仁取惋宇了螟羨林芳怒芹綜懊陜慎降競蘊犢脆集鱗猙峭脖密閱鑄滿茁費沸春切廳禮扼咽訪通習惶菱鍵鑒按兼藐主霓京惟誣攏乓熄棍齲稿成仲戈執(zhí)派昆潞咬提來穗夠靈跌制鄧品穴綏育粗搐上殘赴個娶被糞渡嗓弓機梅陵鈞仙超順戍謄添范言鋼英翹建近襪組成隙闖增渠岸烴餃咋代彬月坷嘗箱籠掙蘋胞竄燃拄桌瘟亡貶匹系派殃傣打鈕混隸傈治肩英荊擎呼髓吏蠢嗚純匿丟晉產(chǎn)逾魔通亭窖岔改啥逢惹雙柬臆眾頃是舟炎口崩訂岸募串躇哉睫渾庫釜憚掠艷沿紐閻突關揣徽攆跑要塵漸豐勵袱商狂劣娶陳肖淚絲擂強窮隨埔瓜盈俄炒周松袋費叛互贊抉葷緊馬陷擊滑爹服殖挺- 配套講稿:
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