2021年湖北自考船体强度与结构设计课程考试大纲

第一部分 课程性质与目标
一、课程性质与特点

本课程由船体强度与结构设计两部分组成，是高等教育自学考试船舶与海洋工程专业的一门重要专业课。

二、课程目标与基本要求
课程目标：
通过该课程的学习，掌握船体强度与结构设计的基本理论和实用计算方法，能进行船体总纵强度的校核和型材剖面要素的计算；熟悉船体结构规范设计的基本方法；了解船体局部强度、舯剖面结构优化设计和有限元法的基本概念。
课程基本要求：
1．掌握船体强度与结构设计的基本概念。
2．掌握船体梁外力计算（包括重力、浮力、载荷、剪力和弯矩计算）的基本方法。
3．掌握船体总纵强度计算（包括总纵弯曲应力和极限弯矩计算）的基本原理和方法。
4．熟悉船体结构局部强度的基本概念以及建立计算模型和构件几何尺寸简化的基本原则。
5．掌握型材的强度要求、剖面要素计算的基本方法和剖面优化设计的基本概念。
6．熟悉船体结构规范法设计的基本步骤、建造规范的选用和结构布置的一般原则，船体构件的材料级别和钢级，规范对船体纵向强度的要求，外板和甲板板以及船体骨架设计的基本方法。
7．了解船体舯剖面结构优化设计的基本任务和方法。
8．了解有限元法的基本概念。
三、与本专业其他课程的关系
本课程是船舶与海洋工程专业的一门重要专业课，该课程应在修完本学科的基础课和专业基础课后进行学习。
先修课程：高等数学，材料力学，船舶原理，船舶结构力学
后续课程：船舶设计原理，毕业论文或毕业设计

第二部分 考核内容与考核目标
绪  论
一、学习目的与要求
绪论是本课程的综述。通过对绪论的学习，掌握船体结构安全性和船体强度的基本概念，作用在船体结构上载荷的分类，船体强度计算与结构设计的基本任务和方法以及评价结构设计的质量指标。
二、考核知识点与考核目标
（一）船体结构安全性和船体强度的基本概念（重点）
识记：船体结构的安全性，船体总强度和局部强度的概念。
理解：船体总纵强度的概念。
（二）作用在船体结构上的载荷（次重点）
识记：载荷的分类：总体性载荷、局部性载荷，不变载荷、静变载荷、动变载荷、冲击载荷的概念和示例。
理解：载荷分类的作用
（三）船体强度计算与结构设计的基本任务和方法（重点）
识记：船体强度计算的基本任务，船体结构设计的基本任务，许用应力法，概率法。
理解：船体总纵强度计算的传统方法。
（四）评价结构设计的质量指标（次重点）
识记：安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、耐久性、工艺性、经济性的概念。
理解：安全性和经济性之间的矛盾，民用船舶结构设计的目标。
第1章 船体外载荷
一、学习目的与要求
计算作用在船体梁上的外载荷，是进行船体总纵强度校核的基础。通过对本章的学习，掌握引起船体梁总纵弯曲的外力计算包括重力曲线、浮力曲线、载荷曲线、剪力曲线和弯矩曲线计算的基本方法。
二、考核知识点与考核目标
（一）船体梁受力与变形特征（重点）
识记：船体梁，总纵弯曲，引起船体梁总纵弯曲的主要外力，载荷、剪力、弯矩的基本公式和计算步骤，计算状态的选取。
理解：引起船体梁总纵弯曲的载荷、剪力和弯矩产生的原因
应用：船舶平衡状态下的受力分析。
（二）重力曲线（重点）
识记：重力重心资料，重力的分类，重力曲线，绘制重力曲线的方法，阶梯形重力曲线，局部性重力分布，总体性重力分布。
理解：静力等效原则的内涵
应用：利用静力等效原则对局部性重量进行分布计算。
（三）静水浮力曲线（重点）
识记：浮力曲线的概念，求浮力曲线的方法，静水平衡计算及其精度控制，理论站距内的浮力和阶梯形浮力曲线。
理解：静水平衡计算的逐步近似法。
应用：已知邦金曲线和船舶首尾吃水作阶梯形浮力曲线。
（四）载荷曲线、静水剪力及弯矩曲线（重点）
识记：载荷曲线的概念，求载荷曲线的方法，载荷曲线的性质；静水剪力曲线和静水弯矩曲线的概念、计算方法、特点及端点不封闭的修正方法。
理解：载荷曲线的性质和特点
应用：计算方型船的载荷曲线，静水剪力曲线和静水弯矩曲线
（五） 静波浪附加剪力和弯矩的计算（重点）
识记：静波浪附加剪力和静波浪弯矩产生的原因，波浪要素及坦谷波的特点，计算状态，传统的标准计算方法，船舶由静水进入波浪浮态发生的变化，静波浪附加剪力和静波浪附加弯矩的计算公式，波浪浮力修正的概念。
理解：船舶静置在波浪上的浮态。
应用：计算方型船在余弦波作用下的静波浪剪力和弯矩。
（六） 总纵弯矩的计算（重点）
识记：总纵弯矩的计算方法，计算弯矩及计算弯矩曲线获得的方法。
理解：计算弯矩。
应用：已知中拱或中垂状态的弯矩曲线绘制计算弯矩曲线。
第2章 船体总纵强度
一、学习目的与要求
已知总纵弯矩，应用梁的弯曲理论可计算船体总纵弯曲应力。通过对本章的学习，掌握船体总纵弯曲应力的第一次近似计算、船体构件稳定性检验和总纵弯曲应力的第二次乃至更高次计算的方法以及船体极限弯矩的计算方法；熟悉船体构件的多重作用以及按合成应力校核总纵强度的概念；熟悉许用应力法。
二、考核知识点与考核目标
（一） 船体总纵弯曲应力的第一次近似计算（重点）
识记：梁的弯曲理论，船体剖面惯性矩和剖面模数，总纵弯曲应力的计算公式，计算剖面，纵向强力构件，强力甲板，船体梁计算剖面简图，船体剖面要素的计算，最小剖面模数，船体总纵弯曲应力的第一次近似计算。
理解：船体剖面要素及总纵弯曲应力第一次近似计算的步骤、表格和计算公式。
应用：利用表格法进行简单方形船的剖面要素及总纵弯曲应力的第一次近似计算。
（二） 船体构件的稳定性检验和总纵弯曲应力的第二次近似计算（重点）
识记：船体构件的工作特性，按简单梁理论计算总纵弯曲应力的有效性，船体构件的稳定性检验，船体板折减系数的概念及计算，刚性构件和柔性构件的概念，总纵弯曲应力的第二次及更高次近似计算。
理解：剖面折减的意义和作用。
应用：已知失稳构件的折减系数，应用表格法计算修正后的船体剖面要素及总纵弯曲应力。
（三） 船体构件的多重作用及按合成应力校核总纵强度（次重点）
识记：船体构件的多重作用的概念，纵向强力构件的分类。
理解：合成应力法的合理性及存在的问题。
应用：船体构件中的应力合成。
（四） 许用应力（重点）
识记：许用应力和安全系数的概念，许用应力标准的制定。外力、内力的计算方法和许用应力的一致性的概念。
理解：许用应力法的优点和缺点。
应用：如何根据具体情况选择许用应力标准。
（五） 船体极限弯矩的计算（次重点）
识记：船体极限弯矩的定义，计算极限弯矩的意义，强度储备系数。
理解：极限状态时的剖面折减。
应用：极限弯矩的计算。

第3章 船体结构局部强度
一、学习目的与要求
本章研究船体局部结构受到局部载荷时的强度问题，通过对本章的学习，了解船体结构局部强度的基本概念以及建立计算模型和构件几何尺寸简化的基本原则。
二、考核知识点与考核目标
（一）计算模型（重点）
识记：结构的力学模型或计算模型的概念，建立结构计算模型的原则，影响计算模型的主要因素，构件几何尺寸的简化的基本原则；模型化的关键；载荷模型化。
理解：载荷模型化应考虑的问题。
（二） 船体骨架的带板（次重点）
识记：带板的概念，稳定性带板宽度，弯曲带板宽度
理解：中国船级社《海船规范》及《内河钢船建造规范》对带板宽度取法的规定。
应用：能根据具体结构模型确定带板的宽度。
（三）板架计算（不作考试要求）
第4章 船体纵向扭转强度（一般，了解）
一、学习目的与要求
本章是针对长大舱口船舶扭转强度的专题，通过对本章的学习，对长大舱口船舶的强度计算特点，扭转外力，扭转内力的计算有所了解。
二、考核知识点与考核目标（阅读，不作考试要求）
第5章 型材剖面设计
一、学习目的与要求
本章重点介绍构成船体骨架系统的型材剖面设计的基本概念与计算方法，通过对本章的学习，掌握衡量型材剖面材料分布合理程度的指标，型材剖面的强度要求及剖面要素的计算方法，型材稳定性和型材剖面优化设计的基本概念。
二、考核知识点与考核目标
（一）型材剖面的利用系数和比面积（重点）
识记：型材剖面的利用系数、比面积的定义。
理解：型材剖面的利用系数、比面积的意义。
应用：型材剖面的利用系数、比面积计算。
（二）型材的强度要求及剖面要素计算（重点）
识记：强度要求，型材剖面模数与惯性矩的计算，腹板的相当面积，梁材抗弯强度与抗剪强度间的关系。
理解：面板、腹板和带板尺度对剖面要素的影响程度。
应用：应用公式法或列表法计算型材剖面要素。
（三） 型材的稳定性（次重点）