2021年湖北自考船舶结构力学课程考试大纲

第一部分 课程性质与目标
一、课程性质与特点

本课程研究的主要对象是船体结构中的杆件、杆系和板的弯曲及稳定性,系统地阐述了结构力学中的基本理论与方法----力法、位移法及能量原理。本课程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基础课。

二、课程目标与基本要求
本课程的目标：学生通过该课程的学习，掌握结构力学的基本理论和方法，应用它们来解决船体结构中典型结构（杆系和板的弯曲及稳定性）的强度计算分析。还能处理一般工程结构中类似的力学问题。
本课程基本要求：
1．掌握建立船体结构计算模型的基本知识
2．掌握单跨梁的弯曲理论
3．掌握力法的基本原理和应用
4．掌握位移法和矩阵位移法的基本原理和应用
5．掌握能量原理及其应用
6．了解有限单元法的基本概念和解题过程
7．掌握矩形薄板的弯曲理论
8．掌握杆及板的稳定性概念，解答和应用
9．该课程理论性强，力学概念较难建立，涉及数学知识较多，学习和掌握有一定的困难。相比较而言，单跨梁的弯曲理论和板的弯曲理论是本课程的基本基础。力法，矩阵位移法，能量法部分偏重于原理和方法在结构分析中的应用。自学过程中应按大纲要求仔细阅读教材，切实掌握有关内容的基本概念、基本原理和基本方法。学习过程中遵循吃透原理、掌握计算方法、看懂教材例题，完成部分习题。不懂的地方要反复学，前、后联系起来学，要克服浮燥心理，欲速则不达，慢工出细活。从而达到学懂、学会、学熟，及应用它们来解决实际结构计算。
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专业基础课，该课程应在修完学科基础课和相关的专业基础课后进行学习。
先修课程：高等数学，理论力学，材料力学，船体结构与海洋工程制图
后续课程：船体强度与结构设计

第二部分 考核内容与考核目标
第1章绪论
一、学习目的与要求
本章是对船舶结构力学总述性的概述。通过对本章的学习，明确船舶结构力学的内容与任务，是为了解决船体强度问题，结构力学研究的是船体结构的静力响应，即内力与变形，以及受压结构的稳定性问题。学习和掌握结构力学的基本原理与方法，经典的力法、位移法及能量原理。对船体结构及其简化成相应的力学计算图形有深刻的理解。
二、考核知识点与考核目标
（一）船舶结构力学的内容与任务（重点）
识记：船体强度的内容，船舶结构力学的内容。
理解：船舶结构力学与船体强度的联系。
应用：分析船体强度与变形及其他问题。
（二）船舶结构力学中的“带板”概念（次重点）
（三）船体结构的计算图形（重点）
识记：计算图形，典型的船体结构计算图形（人工计算：四种。计算机计算：空间杆系结构和板、梁组合结构。）
理解：船体结构计算图形简化的内涵和简化过程。
应用：实际船体结构简化为与计算方法相应的计算图形。
第2章单跨梁的弯曲理论
一、学习目的与要求
本章是结构力学的理论基础。通过对本章的学习，应掌握三类梁的弯曲微分方程的建立及其通解，着重掌握梁的支座和边界条件，着重掌握梁的弯曲要素表和叠加原理的灵活应用。
二、考核知识点与考核目标
（一）梁的弯曲微分方程式及其通解（重点）
识记：梁，单跨梁，梁的挠曲线，符号规定，平衡条件，等截面直梁的弯曲微分方程式。梁的弯曲要素，梁端的弯曲要素，初参数法，梁的挠曲线通用方程式。
理解：梁的微段上弯曲要素间的微分关系。理解通用方程式（2-8）
应用：通用方程式（2-8）
（二） 梁的支座和边界条件（重点）
识记：边界条件的概念，自由支持，刚性固定，弹性支座，弹性固定端，柔性系数，刚性系数的含义。
理解：不同的支座用相应的边界条件来表达，支座和边界条件的内涵。
应用：利用边界条件和通用方程（2-8），来求解相应的单跨梁挠曲线方程及其他弯曲要素。
（三） 船体骨材几何要素的计算（重点）
（四） 梁的弯曲要素表及应力计算（重点）
识记：弯曲要素表的应用，叠加原理，叠加求弯曲要素时的技巧。
理解：叠加原理解题的全过程，叠加法画弯矩图和剪力图。
应用：利用弯曲要素表和叠加原理，求解各种形式的单跨梁的弯曲要素，并画出弯矩图和剪力图。
（五）剪应力对梁弯曲变形的影响（次重点）
（六） 梁的复杂弯曲（次重点）
识记：复杂弯曲的定义，复杂弯曲的微分方程式，初参数解，挠曲线通用方程式，辅助函数。
理解：复杂弯曲时剪力与挠度的微分关系与梁在横力弯曲时是不同的。复杂弯曲时梁的弯曲要素表及叠加原理应用的条件。轴向力对梁弯曲要素的影响。
应用：求解复杂弯曲梁的弯曲要素，为板的弯曲作理论准备。
（七） 弹性基础梁的弯曲（不要求）
第3章力法
一、学习目的与要求
力法是计算超静定结构的最基本的经典方法。通过对本章的学习，应掌握超静定结构的组成和超静定次数的确定，力法的基本原理及典型方程。并应用力法来解决各类典型结构的计算，例如：刚性支座上连续梁与不可动节点简单刚架的计算，对某些结构简化出弹性支座与弹性固定端，弹性支座上连续梁的计算，简单板架的计算等等。
二、考核知识点与考核目标
（一） 超静定结构的组成与超静定次数的确定（次重点）
识记：静定结构，超静定结构，多余联系，多余约束力，超静定结构的几何组成特征，静力特征。超静定次数，确定超静定次数的基本方法。
理解：同一超静定结构可用不同的方法去掉多余联系得到不同的静定结构。
应用：对各种结构判定其超静定次数。
（二） 力法的基本原理及典型方程（重点）
识记：力法的基本结构，变形协调条件，力法的基本原理，力法方程组，主系数、副系数的特点和内涵。
理解：力法方程组的建立，形成力法方程组的一般规律。
应用：用力法解超静定结构。
（三）简单刚架计算（重点）         
识记：刚性支座上连续梁，三弯矩方程，刚架，简单刚架，复杂刚架，不可动节点刚架，不可动节点简单刚架。
理解：结构和载荷的对称性的利用。特殊结构和载荷的连续梁可简化为单跨梁。
应用：用三弯矩方程解连续梁和简单刚架。
（四） 弹性支座与弹性固定端的实际概念（次重点）
识记：弹性支座与弹性固定端的实际概念，简化的条件。
理解：利用弹性支座与弹性固定端的定义得到柔性系数。
应用：读懂教材例题，能对某些具备简化条件的结构进一步简化。
（五） 弹性支座上连续梁计算（次重点）
识记：弹性支座上连续梁，五弯矩方程。
理解：此类问题要考虑支座处的挠度。
应用：解简单的弹性支座上的连续梁。
（六）简单板架计算（一般）
识记：主向梁，交叉构件，板架。
理解：载荷的传递，相交节点挠度相等条件。
应用：简单板架计算。
第4章位移法
一、学习目的与要求
位移法是计算超静定结构的一种基本方法。通过对本章的学习，应掌握位移法的基本原理及典型方程。并应用位移法来解决各类典型结构的计算，例如：梁及杆系的位移法计算等等。
二、考核知识点与考核目标
（一）位移法原理（重点）
识记：位移法的基本原理，位移法的符号规定，位移法的基本方程式，弯曲杆元的刚度方程，刚度系数，主系数、副系数的涵义。
理解：梁元节点位移引起的梁端力，固端剪力，固端弯矩。
应用：位移法解不可动节点刚架和梁结构。
（二）位移法在杆系结构中的应用（重点）
识记：杆系结构。
应用：位移法解典型杆系结构。
第5章矩阵位移法
一、学习目的与要求
本章介绍了位移法的基本原理，还介绍了矩阵位移法及其应用。解决大型杆系结构问题，位移法比力法更具有优势。通过对本章的学习，掌握位移法的基本原理，建立位移法的典型方程。在此基础上，把位移法分析杆系结构的全过程以矩阵形式表达，形成矩阵位移法，借助计算机编程计算可解大型杆系结构的力学分析问题。要求学生着重掌握位移法的基本原理。了解矩阵位移法计算杆系结构的一般步骤。
二、考核知识点与考核目标
（一） 矩阵位移法基本概念（重点）
识记：把位移法变为矩阵位移法，节点位移向量（列矩阵），杆端力向量，弯曲杆元的刚度矩阵。结构坐标系，杆元坐标系。节点的自由度数，矩阵位移法主要包括的内容。
理解：节点的位移分量（自由度数），支座约束的处理问题。
应用：把结构化为矩阵位移法计算图形
（二） 杆元的基本类型（重点）
识记：基本杆元的类型
理解：杆元分类的依据。
（三）杆单元刚度矩阵（次重点）
识记：刚度矩阵的性质，组合变形杆元，杆元固端力，
理解：刚度矩阵的性质，由基本杆元合并成组和变形杆元。
应用：各种杆元在杆元坐标系中的刚度方程，刚度矩阵。
（四）结构刚度矩阵（次重点）
识记：结构节点平衡方程组，结构刚度矩阵，结构节点外载荷向量。
理解：结构刚度矩阵的性质，整体装配。