船舶强度与结构设计习题集

《船舶强度与结构设计》习题集

第一章船体外载荷模块

1、空船在重量曲线可用抛物线和矩形之和表示,即把空船重量的一半作为均匀分布，另一半作为二次

抛物线分布.如下图所示.试求证距船中X处单位长度的重量为：

双幻=m0.5+0.751-仔）＞

L」J（kN/m）

式中空船重量，kN;7——船长的一半，m.

G

2、某长方形货驳和10m,均匀装载正浮于静水中。若认为货驳自身质量沿船长均匀分布，此时在货

驳中央加10t集中装载荷。试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力和最大弯矩。

3、长方形浮码头，长20m、宽5m、深3m,空载时吃水1m（淡水）。当中部8m范围内承受布载荷

时，吃水增加到2m。假定船体质量沿船长均匀分布。试作出该载荷条件下的浮力曲线、载荷曲线、

静水剪力和弯矩曲线，并求出最大剪力与最大弯矩值。

4、某箱形船，长100m、宽18m,在淡水中正浮时吃水为5m。假定船体质量沿船长均匀分布。将一

个150t的载荷加在船中后50m处的一点上，试画出其载荷、剪力和弯矩曲线，并计算此时船中的变

矩值。

hITVZ

y=-cos-----

5、水线面形状如下图所示的一直壁式船，静置于2L的余弦波上，试计算波谷在船中时

的最大静波浪弯矩。

6、若将题1.3的船静置于波高h=0.5m的余弦波上，试求最大静波浪弯矩。

第二章总纵强度模块

1、某型深3.5m的横骨架式船舶，第一次近似计算船中剖面要素时，参考轴选在基线上1.5m处，并

得到以下各数值（对半剖面）：

面积(cm2)静矩(cm2.m)惯性矩(cm2.m2)

参考轴以上492803.41467

参考轴以下105210351240

该船于中拱状态受到最大变曲力矩为24940kN.mo计算：

(1)使船底板在第二次计算时的折减系数不小于0.5(肋距为500mm,每四档肋距设一实肋板),

该船底板的最小厚度至少应为多少？

(2)剖面上甲板宽度为2m,舱口旁的甲板厚度为5mm,舷侧板厚度为6nm。若该剖面受到1600kN

剪力的作用，求甲板距中心线4m处和舷侧板在中和轴处的剪应力。

2、试计算下述横骨架式内河驳船的总纵弯曲应力(不计初挠度和横荷重的影响)。横剖面图如下图

所示。已知：

型深2m

吃水d=2.0m

甲板厚度『3.5mm

船宽户6.0m;

肋距s=500mm

材料

(jY=235MPa

船底、舷侧板厚度to-4.0mm

200x5

甲板纵桁1

60x6

250x5

中内龙骨1

80x6

中垂弯矩沪1200kN.m

3、箱形船外板厚度为t,型深为D,弯曲剪力在中前与中后假定为相同的二次抛物线分布，最大剪

力值为W/8,试确定其最大的剪切挠度。

4、某长方形货驳沿船长均匀装教500t货，在货驳中央又堆有一集中载荷P(t),正浮于静水中。

设货驳自身质量2003沿船长均匀分布。若不考虑船体弯曲挠度对浮力分布的影响，试求船中剖面

处船体弯曲挠度(设船体材料弹性模量为E,船体剖面惯性矩为I)。

5、已知某船纵骨架式船底在中拱状态下有下列计算值：

=133MPa在船底板中

总纵弯曲应力

cr,=97MPa在内底板中

’在纵骨自由翼板％=98.6M为

在船底板中/=138在舱壁处剖面

在内底板中cr2=\WMPa

板架弯曲应力

’在纵骨自由翼板cr2=41AMPa

在船底板中/=66在跨度中点剖面

在内底板中cr2=S6MPa

.在船底板中q=35MPa

在支座剖面处

在自由翼板中q=138MPa

船度纵骨弯曲应力

在船底板中内=17.5MP“

在跨度中点剖面处

在自由翼板中q=69MPa

T4--(16MPa在支座处

板格弯曲应力

T4—16MPa在跨度中

试计算内底板、纵骨自由翼板及船底板（内、外表面）上的合成应力值（应该注意各种应力的

正负号）•

6、某型深为3.5m的横骨架式船舶如下图所示，第一次近似计算船舶剖面要素时，参考轴选在基线

上1.5m处，并得到如下表所列各数值（对半剖面）：

船肿剖面要素

面积/cn?静矩/（C/.㈤惯性矩/（的？-m2）

参考轴以上492803.41467

参考轴以下105210351240

①该船于舶拱状态受到最大弯曲力矩为2494切『/。试计算：第1次近似计算的总纵弯曲应

力。

②使船底板在第2次计算时的折减系数不小于0.8（肋距为500mm,船底宽6m,%=~^）MPa）

该船底板的最小厚度至少应为多少？

7、试计算下述横骨架式内河驳船的总纵弯曲应力（不计初挠度和横荷重的影响）。已知：型深

D=3.2m.吃水d=2.0〃?；甲板厚度"=；船宽8=6.0相；肋距s=500mm；材料叫=

200x5250x5

235MPa；船底、舷侧板厚度‘。=4°利〃；甲板纵桁，60x6；中内龙骨，80x6；中垂弯矩M

=1200kN•m；横剖面如图4一16所示。

8、某长方形货驳沿船长均匀装载500t货，在货驳中央又堆有一集中载荷〃（'），正浮于静水中。设

货驳自身质量200t,沿船长均匀分布。若不考虑船体弯曲挠度对浮力分布的影响，试求船肿剖面处

船体弯曲挠度（设船体材料弹性模量为E,船体剖面惯性矩为/）。

第三章局部强度模块

1、已知某船型深为2.4m,舷侧为横骨架式，每档肋距设肋骨,75x50x6（计入带板的剖面惯性矩

±5x200

为188.5cm'）,若在舷侧型深一半处设一道舷侧纵桁7x80（计入带板的剖面惯性矩为2475cm'）。

当肋距s=0.6m,舱长l=12m时，试分析舷侧纵桁能否支持肋骨。

2、已知某油船横舱壁（中舱）桁村的计算图形如下图所示。计入带板的剖面惯性矩及最小剖面模数

如下：

443

第一道水平桁/,=24.66xl0on,IVl=4040cw

443

第二道水平桁/,=21.08xl0cnz,Wl=3520cm

竖桁Z=83.20x104cmA,W=9160cm3

假定外荷重完全由水平桁承受，试计算水平桁I、II及坚桁的弯矩并绘出弯矩图。

3、某船在船台上作舱壁水密试验，试水水柱高度达甲板下表面（型深U=6.0m）。已知舱壁的最下一

列板厚度t=9mm,舱壁扶强材间距s=900mm,试计算在试水时舱壁板中的最大应力（已知材料屈服极

限为0'i=22°肥％）。

4、某沿海散装货船，其边水舱与甲板纵桁连接，结构简化为下图所示形式。计算水舱结构强度时必

须考虑舱口纵桁弯曲影响，计算甲板舱口纵桁强度时又必须考虑边水舱影响。试按照结构力学方法

建立手算计算模型。如果采用有限无法计算时，应采用何种单元？并写出节点结束代码。

5、某万吨货船，第三货舱船底板架如下图所示。假定舷侧取自由支持，横舱壁处取刚性固定。板架

所受荷重为舷外水压力与货物反压力之差，本船空载到港的均布荷重强度为q=6.42N/cm2o

计入带板的剖面惯性矩和最小剖面模数如下:

/,=4.711xl06c/n4,^J^=^-cm3

中桁材I

'W外底7852

64W内底746703

旁桁材II/=5.753xlOcm------------=-------------CtTl'

2W外底91020

4=7.68x106,加■(嚅=0而

旁桁材III

W外底114800

唔=54530卅

旁桁材/=4.008x106cm4

W外底60270

试采用交叉梁系计算模型，用有限元计算肋板及桁材的最大应力。

6、分别确定下列甲板纵骨弯曲应力和稳定性计算中的带板宽度，并计算其断面惯性矩。已知：肋骨

间距。=1加；纵骨间距〃=028〃？；纵骨尺寸6号球扁钢；板厚。=5加加；钢材屈服应力

%=20Mpa；稳定性计算中的轴向压应力,=100MPa。

7、绘出下列船体构件的计算简图：

①横梁；②肋骨；③肋板；④强度与稳定性计算中纵骨的计算简图；⑤强度与稳定性计算板的

计算简图。

8、校核船体局部结构强度。

①校核纵骨强度。

已知：肋骨间距。=1根；纵骨间距人=壮30"；纵骨6号球扁钢；板厚5=5〃"〃；

钢材屈服应力区=240MPa；计算载荷为6m水柱高。

②校核甲板板强度。

已知：肋骨间距。=1根；纵骨间距b=0.28机；板厚b=3mm.钢材屈服应力巴=240MPa.

载荷0.5m水柱高。

③校核内底铺板的强度。

已知：该区域内底空间为燃油舱；肋板间距。=1〃?；内底铺板下纵骨间距匕=03”；内底铺

板厚匀为3mm；载荷由空气管高确定，〃=6根。

9、校核某舰57号〜69号肋骨区域，肋骨和舷纵桁的强度。已知原始数据为：肋骨间距1m；肋骨跨

4x180

长3.6m；舷纵桁长度（隔舱长度）6.0m；舷纵桁距甲板1.9m；肋骨及舷纵桁尺寸，8x90；舷部板

厚4m；纵骨间距0.3m,纵骨为6号球扁钢；钢材巴=240M外。计算载荷为梯形载荷，上端：05m

水柱；下端：3.45m水柱。

10、某船在船台上作舱壁水密试验，试水水柱高度达甲板下表面（型深D=6.0m）。已知舱壁的最下

一列板厚度t=9mm,舱壁扶强材间距s=9mm,试计算在试水时舱壁最下一列板中的最大应力（已

知材料屈服极限为叫=22。MPa）o

11、已知某船型深为2.4m,舷侧为横骨架式，每档肋距设肋骨L75x50x6（计入带板的剖面惯性

5x200

矩为188.5cm'）,若在舷侧型深一半处设一道舷侧纵桁1.7x80（计入带板的剖面惯性矩为

2475cm1）„当肋距S=0.6m,舱长L=6加时，试分析舷侧纵桁能否支持肋骨。

第五章结构设计模块

1、已知某船底板厚度t=L3cm,船底纵骨为22a号球扁钢。试计算该纵骨（含带板）的

剖面要素及剖面积利用系数（带板度度b=60cm）.

2、已知型材剖面的尺寸如图5-1°所示•试计算在下述情况下小翼板的剖面模数的变化情况:

（1）当小翼板的剖面积后增加到lcm?时；

（2）当大翼板的剖面积力增加到1cm?时。

4X220

4X400

3、试设计一舱壁扶强材。己知：舱壁板厚度t=7.5mm,最小厚度to=5mm，扶强材间距c=750mm,许用应

力［b］=o.8.=i92N/mm；上］=°5⑸。扶强材的固定情况及水柱高度如下图所示（要求校核总稳

定性）。

4、若梁材的高度h=250mm不能改变，试根据受到的剪力N=72kN及弯矩M=770kN•m,选择型材的剖

面尺寸（许用应力［b］=i76N/mm；卜］=88N"勿〃2

5、试对下述海洋船舶计算中剖面相当厚度（第二次近似计算用微分法）。已知：船长L=145m；船宽

B=18m；吃水d=7.8m；型深D=12m；方形系数Cb=0.7；水线面系a=0.8；横舱壁间距l=1