2021年湖北自考船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)課程考試大綱

第一部分 課程性質(zhì)與目標(biāo)
一、課程性質(zhì)與特點(diǎn)

本課程研究的主要對象是船體結(jié)構(gòu)中的桿件、桿系和板的彎曲及穩(wěn)定性,系統(tǒng)地闡述了結(jié)構(gòu)力學(xué)中的基本理論與方法----力法、位移法及能量原理。本課程是高等教育自學(xué)考試船舶與海洋工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。

二、課程目標(biāo)與基本要求
本課程的目標(biāo)：學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本理論和方法，應(yīng)用它們來解決船體結(jié)構(gòu)中典型結(jié)構(gòu)（桿系和板的彎曲及穩(wěn)定性）的強(qiáng)度計(jì)算分析。還能處理一般工程結(jié)構(gòu)中類似的力學(xué)問題。
本課程基本要求：
1．掌握建立船體結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的基本知識
2．掌握單跨梁的彎曲理論
3．掌握力法的基本原理和應(yīng)用
4．掌握位移法和矩陣位移法的基本原理和應(yīng)用
5．掌握能量原理及其應(yīng)用
6．了解有限單元法的基本概念和解題過程
7．掌握矩形薄板的彎曲理論
8．掌握桿及板的穩(wěn)定性概念，解答和應(yīng)用
9．該課程理論性強(qiáng)，力學(xué)概念較難建立，涉及數(shù)學(xué)知識較多，學(xué)習(xí)和掌握有一定的困難。相比較而言，單跨梁的彎曲理論和板的彎曲理論是本課程的基本基礎(chǔ)。力法，矩陣位移法，能量法部分偏重于原理和方法在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用。自學(xué)過程中應(yīng)按大綱要求仔細(xì)閱讀教材，切實(shí)掌握有關(guān)內(nèi)容的基本概念、基本原理和基本方法。學(xué)習(xí)過程中遵循吃透原理、掌握計(jì)算方法、看懂教材例題，完成部分習(xí)題。不懂的地方要反復(fù)學(xué)，前、后聯(lián)系起來學(xué)，要克服浮燥心理，欲速則不達(dá)，慢工出細(xì)活。從而達(dá)到學(xué)懂、學(xué)會、學(xué)熟，及應(yīng)用它們來解決實(shí)際結(jié)構(gòu)計(jì)算。
三、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系
本課程是船舶與海洋工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，該課程應(yīng)在修完學(xué)科基礎(chǔ)課和相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課后進(jìn)行學(xué)習(xí)。
先修課程：高等數(shù)學(xué)，理論力學(xué)，材料力學(xué)，船體結(jié)構(gòu)與海洋工程制圖
后續(xù)課程：船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

第二部分 考核內(nèi)容與考核目標(biāo)
第1章緒論
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章是對船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)總述性的概述。通過對本章的學(xué)習(xí)，明確船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容與任務(wù)，是為了解決船體強(qiáng)度問題，結(jié)構(gòu)力學(xué)研究的是船體結(jié)構(gòu)的靜力響應(yīng)，即內(nèi)力與變形，以及受壓結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題。學(xué)習(xí)和掌握結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本原理與方法，經(jīng)典的力法、位移法及能量原理。對船體結(jié)構(gòu)及其簡化成相應(yīng)的力學(xué)計(jì)算圖形有深刻的理解。
二、考核知識點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容與任務(wù)（重點(diǎn)）
識記：船體強(qiáng)度的內(nèi)容，船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容。
理解：船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)與船體強(qiáng)度的聯(lián)系。
應(yīng)用：分析船體強(qiáng)度與變形及其他問題。
（二）船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)中的“帶板”概念（次重點(diǎn)）
（三）船體結(jié)構(gòu)的計(jì)算圖形（重點(diǎn)）
識記：計(jì)算圖形，典型的船體結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形（人工計(jì)算：四種。計(jì)算機(jī)計(jì)算：空間桿系結(jié)構(gòu)和板、梁組合結(jié)構(gòu)。）
理解：船體結(jié)構(gòu)計(jì)算圖形簡化的內(nèi)涵和簡化過程。
應(yīng)用：實(shí)際船體結(jié)構(gòu)簡化為與計(jì)算方法相應(yīng)的計(jì)算圖形。
第2章單跨梁的彎曲理論
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章是結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論基礎(chǔ)。通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握三類梁的彎曲微分方程的建立及其通解，著重掌握梁的支座和邊界條件，著重掌握梁的彎曲要素表和疊加原理的靈活應(yīng)用。
二、考核知識點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）梁的彎曲微分方程式及其通解（重點(diǎn)）
識記：梁，單跨梁，梁的撓曲線，符號規(guī)定，平衡條件，等截面直梁的彎曲微分方程式。梁的彎曲要素，梁端的彎曲要素，初參數(shù)法，梁的撓曲線通用方程式。
理解：梁的微段上彎曲要素間的微分關(guān)系。理解通用方程式（2-8）
應(yīng)用：通用方程式（2-8）
（二） 梁的支座和邊界條件（重點(diǎn)）
識記：邊界條件的概念，自由支持，剛性固定，彈性支座，彈性固定端，柔性系數(shù)，剛性系數(shù)的含義。
理解：不同的支座用相應(yīng)的邊界條件來表達(dá)，支座和邊界條件的內(nèi)涵。
應(yīng)用：利用邊界條件和通用方程（2-8），來求解相應(yīng)的單跨梁撓曲線方程及其他彎曲要素。
（三） 船體骨材幾何要素的計(jì)算（重點(diǎn)）
（四） 梁的彎曲要素表及應(yīng)力計(jì)算（重點(diǎn)）
識記：彎曲要素表的應(yīng)用，疊加原理，疊加求彎曲要素時的技巧。
理解：疊加原理解題的全過程，疊加法畫彎矩圖和剪力圖。
應(yīng)用：利用彎曲要素表和疊加原理，求解各種形式的單跨梁的彎曲要素，并畫出彎矩圖和剪力圖。
（五）剪應(yīng)力對梁彎曲變形的影響（次重點(diǎn)）
（六） 梁的復(fù)雜彎曲（次重點(diǎn)）
識記：復(fù)雜彎曲的定義，復(fù)雜彎曲的微分方程式，初參數(shù)解，撓曲線通用方程式，輔助函數(shù)。
理解：復(fù)雜彎曲時剪力與撓度的微分關(guān)系與梁在橫力彎曲時是不同的。復(fù)雜彎曲時梁的彎曲要素表及疊加原理應(yīng)用的條件。軸向力對梁彎曲要素的影響。
應(yīng)用：求解復(fù)雜彎曲梁的彎曲要素，為板的彎曲作理論準(zhǔn)備。
（七） 彈性基礎(chǔ)梁的彎曲（不要求）
第3章力法
一、學(xué)習(xí)目的與要求
力法是計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)的最基本的經(jīng)典方法。通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握超靜定結(jié)構(gòu)的組成和超靜定次數(shù)的確定，力法的基本原理及典型方程。并應(yīng)用力法來解決各類典型結(jié)構(gòu)的計(jì)算，例如：剛性支座上連續(xù)梁與不可動節(jié)點(diǎn)簡單剛架的計(jì)算，對某些結(jié)構(gòu)簡化出彈性支座與彈性固定端，彈性支座上連續(xù)梁的計(jì)算，簡單板架的計(jì)算等等。
二、考核知識點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一） 超靜定結(jié)構(gòu)的組成與超靜定次數(shù)的確定（次重點(diǎn)）
識記：靜定結(jié)構(gòu)，超靜定結(jié)構(gòu)，多余聯(lián)系，多余約束力，超靜定結(jié)構(gòu)的幾何組成特征，靜力特征。超靜定次數(shù)，確定超靜定次數(shù)的基本方法。
理解：同一超靜定結(jié)構(gòu)可用不同的方法去掉多余聯(lián)系得到不同的靜定結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用：對各種結(jié)構(gòu)判定其超靜定次數(shù)。
（二） 力法的基本原理及典型方程（重點(diǎn)）
識記：力法的基本結(jié)構(gòu)，變形協(xié)調(diào)條件，力法的基本原理，力法方程組，主系數(shù)、副系數(shù)的特點(diǎn)和內(nèi)涵。
理解：力法方程組的建立，形成力法方程組的一般規(guī)律。
應(yīng)用：用力法解超靜定結(jié)構(gòu)。
（三）簡單剛架計(jì)算（重點(diǎn)）         
識記：剛性支座上連續(xù)梁，三彎矩方程，剛架，簡單剛架，復(fù)雜剛架，不可動節(jié)點(diǎn)剛架，不可動節(jié)點(diǎn)簡單剛架。
理解：結(jié)構(gòu)和載荷的對稱性的利用。特殊結(jié)構(gòu)和載荷的連續(xù)梁可簡化為單跨梁。
應(yīng)用：用三彎矩方程解連續(xù)梁和簡單剛架。
（四） 彈性支座與彈性固定端的實(shí)際概念（次重點(diǎn)）
識記：彈性支座與彈性固定端的實(shí)際概念，簡化的條件。
理解：利用彈性支座與彈性固定端的定義得到柔性系數(shù)。
應(yīng)用：讀懂教材例題，能對某些具備簡化條件的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡化。
（五） 彈性支座上連續(xù)梁計(jì)算（次重點(diǎn)）
識記：彈性支座上連續(xù)梁，五彎矩方程。
理解：此類問題要考慮支座處的撓度。
應(yīng)用：解簡單的彈性支座上的連續(xù)梁。
（六）簡單板架計(jì)算（一般）
識記：主向梁，交叉構(gòu)件，板架。
理解：載荷的傳遞，相交節(jié)點(diǎn)撓度相等條件。
應(yīng)用：簡單板架計(jì)算。
第4章位移法
一、學(xué)習(xí)目的與要求
位移法是計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)的一種基本方法。通過對本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握位移法的基本原理及典型方程。并應(yīng)用位移法來解決各類典型結(jié)構(gòu)的計(jì)算，例如：梁及桿系的位移法計(jì)算等等。
二、考核知識點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一）位移法原理（重點(diǎn)）
識記：位移法的基本原理，位移法的符號規(guī)定，位移法的基本方程式，彎曲桿元的剛度方程，剛度系數(shù)，主系數(shù)、副系數(shù)的涵義。
理解：梁元節(jié)點(diǎn)位移引起的梁端力，固端剪力，固端彎矩。
應(yīng)用：位移法解不可動節(jié)點(diǎn)剛架和梁結(jié)構(gòu)。
（二）位移法在桿系結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用（重點(diǎn)）
識記：桿系結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用：位移法解典型桿系結(jié)構(gòu)。
第5章矩陣位移法
一、學(xué)習(xí)目的與要求
本章介紹了位移法的基本原理，還介紹了矩陣位移法及其應(yīng)用。解決大型桿系結(jié)構(gòu)問題，位移法比力法更具有優(yōu)勢。通過對本章的學(xué)習(xí)，掌握位移法的基本原理，建立位移法的典型方程。在此基礎(chǔ)上，把位移法分析桿系結(jié)構(gòu)的全過程以矩陣形式表達(dá)，形成矩陣位移法，借助計(jì)算機(jī)編程計(jì)算可解大型桿系結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析問題。要求學(xué)生著重掌握位移法的基本原理。了解矩陣位移法計(jì)算桿系結(jié)構(gòu)的一般步驟。
二、考核知識點(diǎn)與考核目標(biāo)
（一） 矩陣位移法基本概念（重點(diǎn)）
識記：把位移法變?yōu)榫仃囄灰品?，?jié)點(diǎn)位移向量（列矩陣），桿端力向量，彎曲桿元的剛度矩陣。結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系，桿元坐標(biāo)系。節(jié)點(diǎn)的自由度數(shù)，矩陣位移法主要包括的內(nèi)容。
理解：節(jié)點(diǎn)的位移分量（自由度數(shù)），支座約束的處理問題。
應(yīng)用：把結(jié)構(gòu)化為矩陣位移法計(jì)算圖形
（二） 桿元的基本類型（重點(diǎn)）
識記：基本桿元的類型
理解：桿元分類的依據(jù)。
（三）桿單元剛度矩陣（次重點(diǎn)）
識記：剛度矩陣的性質(zhì)，組合變形桿元，桿元固端力，
理解：剛度矩陣的性質(zhì)，由基本桿元合并成組和變形桿元。
應(yīng)用：各種桿元在桿元坐標(biāo)系中的剛度方程，剛度矩陣。
（四）結(jié)構(gòu)剛度矩陣（次重點(diǎn)）
識記：結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)平衡方程組，結(jié)構(gòu)剛度矩陣，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)外載荷向量。
理解：結(jié)構(gòu)剛度矩陣的性質(zhì)，整體裝配。