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目 录第一卷 总论·杆、杆系和板架·板第一篇结构力学的理论、方法、基本概念的简述第一章应用于结构力学中的基本概念、原理和方法3

1.1结构力学中的基本概念及原理3

1.1.1结构力学中研究的对象（物体）·物体变形特性的理想化3

1.1.2变形体中的外力和内力4

1.1.3反力·静定与静不定5

1.1.4 相当力系的替代·圣维南（CeH-BeHaH）原理6

1.2位移及应变8

1.2.1位移·物体的自然状态8

1.2.2相对伸长和剪切8

1.2.3相对伸长与转角的线性关系10

1.2.4坐标轴变化时应变的变换10

1.2.5应变张量·主应变11

1.2.6体积及形状的应变·八面体应变·应变强度12

1.3应力13

1.3.1 定义13

1.3.2坐标系变化时应力分量的变换13

1.3.3应力张量·最大剪应力·主应力14

1.3.4应力不变量的物理意义·平均压力·应力强度·八面体应力15

1.3.5点应力状态的图形表示15

1.4连续方程16

1.4.1一般概念16

1.4.2连续方程的微分形式16

1.4.3按已知的应变分量确定位移17

1.5应力与应变的关系18

1.5.1流变关系18

1.5.2弹性体·一般特性18

1.5.3线弹性均匀体·虎克定律19

1.5.4具有3个正交的弹性对称平面的各向异性线弹性体20

1.5.5流变关系的有限形式21

1.6弹性体的势能22

1.6.1连续介质中的内力功22

1.6.2弹性体的势能·应变余能22

1.6.3线弹性体23

1.6.4线弹性物体的能量关系式及其原理23

1.7结构力学基本方程式的建立原则·一般观点及方法24

1.7.1基本方程的组成24

1.7.2平衡方程25

1.7.3不同组方程的相容性29

1.7.4原始方程的简化·运动和力的假设30

1.7.5结构力学中的离散模型31

1.7.6求解静不定结构的原则34

第二章求解结构力学问题的变分方法38

2.1前言·主要的变分原理·自由度不多的体系的能量原理38

2.1.1 前言38

2.1.2虚位移原理38

2.1.3虚应力原理·最小功原理39

2.1.4自由度不多的体系的拉格朗日原理、卡斯奇梁诺原理40

2.1.5能量原理的应用示例40

2.1.6混合变分原理43

2.2里兹（PиTц）法43

2.2.1 基本原理43

2.2.2对基函数的要求·里兹法的求解过程43

2.2.3示例44

2.3.1布勃诺夫－迦辽金法的求解过程45

2.3布勃诺夫－迦辽金（БyбHOB-гaлepKиH）法·广义的布勃诺夫－迦辽金法45

2.3.2方法应用的示例46

2.3.3广义的布勃诺夫－迦辽金法47

2.3.4应用混合法的示例48

2.3.5线弹性问题的布勃诺夫－迦辽金法48

2.4 特列弗次（Tpeффц）法49

第二篇梁和杆的静力计算第三章基本概念及应变的形式50

3.1原始假定50

3.1.1基本概念和定义50

3.1.2坐标系及符号规则51

3.1.3外载荷52

3.1.4杆变形的主要类型53

3.1.5杆（梁）横剖面的几何特征54

3.2.1拉—压55

3.2简单变形类55

3.2.2扭转56

3.2.3剪切56

3.2.4弯曲57

3.3梁的组合变形58

3.3.1弯曲与剪切58

3.3.2弯曲与扭转61

3.3.3弯曲与拉压61

第四章梁的横向弯曲62

4.1弯曲和剪切引起的挠度62

4.1.1静定梁和静不定梁62

4.1.2等直梁的一般积分方程及其在静定梁计算中的应用62

4.1.3初参数法………………………………6？4.1.4叠加原理65

4.1.5剪切引起的位移66

4.2.1 总则67

4.2静不定梁的求解67

4.2.2支座力偶系数69

4.2.3三弯矩方程及其解71

4.2.4五弯矩方程74

4.2.5变剖面梁的计算74

4.3梁的弯曲要素表76

4.3.1两端自由支持梁77

4.3.2一端固定的梁84

4.3.3两端固定的梁87

4.3.4一端固定一端自由支持的梁94

5.1概念和定义101

5.1.1定义101

第五章梁的复杂弯曲101

5.1.2假定102

5.1.3平衡方程103

5.1.4变形位能·外力功104

5.2小挠度有限刚度梁的方程·在给定轴向力作用下的单跨梁105

5.2.1复杂弯曲方程105

5.2.2横向载荷叠加原理·引起非平面弯曲的横向载荷106

5.2.3在沿长度为常量的轴向力作用下等剖面梁的一般解106

5.2.4间断载荷·柯西—克雷卜什形式的解108

5.2.5算例·轴向力对弯曲影响的定性描述109

5.2.6初挠度的影响110

5.2.7剪切计算113

5.2.8变剖面梁·沿长度变化的轴向力114

5.3单跨梁的弯曲要素表·在已知轴向力的作用下连续梁的计算116

5.3.1弯曲要素表116

5.3.3两端具有对称边界条件梁的计算117

5.3.2应用弯曲要素表对其他端部固定条件梁的计算117

5.3.4铰接在独立弹性支座上的连续梁129

5.4受静不定轴向力作用的柔性梁和绝对柔性梁131

5.4.1 弯曲方程·一般计算方法131

5.4.2柔性梁与支撑协调变形的特性132

5.4.3沿长度受均布横向载荷作用的单跨等剖面梁133

5.4.4单跨梁的近似计算134

5.4.5绝对柔性梁（柔索）的计算135

第六章弹性基础梁的弯曲137

6.1概念和定义·基本方程137

6.1.1定义和假定137

6.1.2平衡方程·几何关系·弹性关系137

6.2.1一般解的不同形式138

6.2基础刚度沿长度不变的等剖面梁138

6.1.3变形位能138

6.2.2初参数形式的解（考虑集中载荷和外力矩）140

6.2.3无中间支座的无限长梁141

6.2.4有限长梁·一般计算方法143

6.2.5弹性基础对梁弯曲的影响143

6.3单跨等剖面梁的弯曲要素表·在跨度上具有中间支座梁的计算145

6.3.1弯曲要素表145

6.3.2具有跨间支座的梁152

6.4近似计算方法·变刚度的弹性基础上的变剖面梁152

6.4.1等剖面梁·傅里叶级数展开152

6.4.2里兹法153

6.4.3逐步近似法154

6.5.1剪切的影响155

6.5剪切和轴向力对弯曲的影响·单面弹性基础梁155

6.4.4关于弯矩和剪力的计算155

6.5.2轴向力的影响156

6.5.3单向弹性基础梁的计算157

6.6具有跨间弹性支座的变刚度弹性基础上的变剖面梁的复杂弯曲数值计算方法157

第七章曲杆的平面变形161

7.1基本概念和定义·基本方程161

7.1.1定义·假定161

7.1.2平衡方程·几何关系·变形位能162

7.1.3边界条件163

7.2等剖面圆形杆163

7.2.1基本方程·一般解163

7.2.2沿周长受均布载荷q作用的杆164

7.2.3闭合环的变形165

7.2.4圆弧形杆受载的特殊情况168

7.3任意形状的平面曲杆170

7.3.1静定杆的内力170

7.3.2杆的位移171

7.3.3静不定杆173

7.4有限刚度杆174

7.4.1定义·假定174

7.4.2平衡方程·几何关系·边界条件175

7.4.3方程组的解175

7.4.4等剖面圆形杆176

7.4.5杆的有限刚度的影响177

第八章组合杆179

8.1基本概念和关系式179

8.1.1基本概念179

8.1.2确定杆束中杆变形的基本关系式181

8.2平面杆系（束）184

8.3空间杆束191

第三篇杆系的静力计算第九章平面板架的静力计算195

9.1板架类型·板架分类·板架的作用载荷195

9.2静力计算时板架的图解说明196

9.2.1梁的图解说明196

9.2.2简化为结构正交各向异性板的板架200

9.3相交梁的挠度等同法204

9.3.1挠度等同法的基本关系式204

9.3.2由两根相交梁组成的体系207

9.3.3由3根相交梁组成的体系207

9.3.4由4根相交梁组成的体系209

9.3.5具有3根同样的主向梁和一根交叉梁的板架209

9.3.6具有4根同样的主向梁和一根交叉梁的板架210

9.4具有很多同样的主向梁和一根交叉梁的板架计算211

9.4.1 如同弹性基础梁一样的板架计算211

9.4.2外载荷均匀分布在板架上212

9.4.3外载荷按静水压力规律分布在主向梁上215

9.4.4外载荷按静水压力规律分布在交叉梁上215

9.4.5外载荷为作用在交叉梁跨度中点的集中力P216

9.4.6在交叉梁上距支座三分之一跨度处作用着两个相等的集中力P形式的外载荷217

9.5具有很多根同样的交叉梁和很多根同样的主向梁的板架计算218

9.6能量法223

9.6.1里兹法223

9.6.2弹性系统的等效变换法224

9.6.3建立在板架转化为弹性基础梁概念上的计算式226

10.1平面静定桁架229

10.1.1概念和定义229

第十章直杆组成的桁架229

10.1.2静定桁架的基本特性230

10.1.3支座反力的确定231

10.1.4平衡方程的建立方法231

10.1.5确定桁架变形和节点位移的方法234

10.2平面静不定桁架235

10.2.1概念和定义235

10.2.2静不定桁架中力的确定方法235

10.2.3计算静不定桁架中的装配应力和温度应力237

10.3空间桁架237

10.3.1概念和定义237

10.3.2空间桁架的计算方法237

11.1.2典型计算方法·力法的方程239

11.1.1概念·定义和基本假定239

11.1任意几何形状的刚架239

第十一章平面刚架239

11.1.3位移法的典型方程242

11.2直杆刚架的计算243

11.2.1简单刚架243

11.2.2复杂刚架·角变形法244

11.2.3节点逐步平衡法248

11.3空间刚架和平面空间刚架254

11.3.1 空间和平面空间刚架的特性254

11.3.2杆系数值计算方法的基本原理255

第四篇板的计算·弹性力学的若干问题第十二章板变形的概述·板的平面变形257

12.1基本概念·变形的类型·板的分类257

12.1.1基本概念257

12.1.2板应力—变形状态的类型257

12.2.2多项式解258

12.2.1 概述258

12.1.3板按弯曲应力与悬链应力相互影响程度的分类258

12.2在平面内受载的矩形板258

12.2.3三角级数解262

12.2.4受不同形式载荷作用的板的特解263

12.2.5板的近似计算方法265

12.3受平面载荷作用的圆形板和圆环形板267

12.3.1概述267

12.3.2板的特殊承载情况270

第十三章刚性板的弯曲275

13.1基本概念和方程275

13.1.1基本假定275

13.1.2板的位移和变形275

13.1.3板的应力·力和力矩276

13.1.5边界条件278

13.1.4平衡方程278

13.1.6板的弯曲位能·作用在板上的外力功279

13.1.7柱坐标系中的方程280

13.1.8考虑材料的各向异性281

13.1.9考虑板的横向剪切282

13.2某些板的解284

13.2.1 纳维（HaBbe）解284

13.2.2列维（ЛeBи）解284

13.2.3克雷卜什（Kлeбш）解285

13.3矩形薄板弯曲计算表286

13.3.1列表说明286

13.3.2承受沿整个表面均布的强度为P的载荷作用的各向同性板287

13.3.3承受由一个边上为零按静水压力规律变化到对边上最大强度为p的载荷作用的各向同性板292

13.3.4承受其他形式载荷作用的各向同性板297

13.4.1沿周界自由支持、半径为b的圆形板299

13.4圆形板和圆环形板的对称弯曲299

13.4.2周界刚性固定、半径为b的圆形板301

13.4.3外周界r=b自由支持、内周界r=α完全自由的圆环形板302

13.4.4内周界r=α自由支持、外周界r=b完全自由的圆环形板303

第十四章有限刚性板和柔性板的弯曲305

14.1基本概念305

14.1.1概念·假定305

14.1.2位移和变形306

14.1.3应力、力和力矩306

14.1.4平衡方程306

14.1.6变形位能308

14.1.7考虑初挠度308

14.1.5边界条件308

14.1.8向柱坐标系的转换309

14.2小挠度有限刚度板309

14.2.1方程及其解法309

14.2.2承受强度为q的均布载荷作用的两对边自由支持的矩形板311

14.2.3轴向力对板弯曲影响的近似评估319

14.3大挠度有限刚性板320

14.3.1方程·弯曲特性320

14.3.2解法320

14.3.3承受拉伸的矩形板的简形弯曲321

14.3.4具有初挠度的拉伸板的筒形弯曲323

14.3.5承受均匀压力q作用的具有有限边长比λ=a/b的矩形板324

14.3.6承受均匀压力q的圆板（周界半径α）330

14.4.2按柱面挠曲的板—薄膜332

14.4.1 方程332

14.4绝对柔性板—薄膜332

14.4.3承受均匀压力q的半径为a的圆板—薄膜333

第十五章若干弹性理论问题的解334

15.1多连体型材杆的纯扭转334

15.1.1基本概念和方程334

15.1.2单连体杆335

15.1.3多连体杆337

15.1.4多连体薄壁杆的计算特点338

15.1.5薄壁杆件的算例338

15.1.6薄壁杆的位移339

15.1.7剖面的扇形特性340

15.2杆的约束扭转342

15.2.1基本概念和定义342

15.1.8单连体薄壁杆的翘曲342

15.2.2约束扭转问题解的程序343

15.2.3等剖面单连体杆件问题的解344

15.3弹性理论的平面问题346

15.3.1基本概念·方程346

15.3.2圆形薄板条的特解（平面应力状态）348

15.3.3作用在无限大平面上的集中力349

15.3.4半平面薄板349

15.4应力集中352

15.4.1基本概念和定义352

15.4.2平面变形状态下板的应力集中353

15.4.3裂纹顶端和尖切口处的应力集中357

第一卷参考文献359

1.1.1弹性与塑性变形·材料密度与物体形状的变化363

1.1弹性极限外材料变形的规律性363

第二卷 非弹性系统的计算·稳定性和结构动力学第一篇非弹性系统的计算第一章塑性和蠕变理论的基本方程式363

1.1.2单向应力状态下金属材料在弹性极限外的变形规律性364

1.1.3在其他简单应力状态下变形的规律性·塑性理论中变形的近似曲线365

1.2塑性理论的基本假设及定理366

1.2.1不同应力状态下的初始屈服366

1.2.2简单加载与复杂加载367

1.2.3弹性极限外的变形（强化材料）367

1.2.4加载与卸载准则368

1.3塑性理论的类型369

1.3.1基本方程的组成·应力、应变及其增量的张量和偏量369

1.3.2塑性状态方程（流变关系）369

1.3.3流动理论的关系370

1.4解弹塑性问题的方法371

1.4.1塑性理论问题的分类371

1.3.5各种理论的应用范围371

1.3.4塑性形变理论的关系371

1.4.2弹塑性变形问题中的逐步近似法372

1.4.3塑性理论的变分原理374

1.4.4有关极限状态问题求解的特性375

第二章梁与板架的极限平衡376

2.1有限刚塑性系统极限平衡计算的特性376

2.1.1基本概念·假定376

2.1.2有限状态下塑性理论的基本关系376

2.1.3状态的运动和静力许可条件378

2.1.4确定极限载荷问题的数学表达式379

2.1.5梁与板结构的离散380

2.2.1剖面形状和基本几何特性382

2.2梁剖面的极限状态382

2.1.6极限载荷问题的求解382

2.2.2应力·塑性条件·广义应力与广义变形383

2.2.3极限曲面方程·塑性铰·特例384

2.3单跨梁弯曲时的极限载荷386

2.3.1基本关系386

2.3.2确定极限载荷的静力学方法386

2.3.3确定极限载荷的运动学方法387

2.4单跨梁弯曲的极限载荷表388

2.4.1关于表的说明388

2.4.2作用力独立性原理的应用392

2.4.3载荷作用的特例392

2.5多跨梁弯曲极限载荷392

2.5.1连续多跨梁392

2.6.1梁在复杂弯曲时的极限状态特性393

2.5.2阶梯变剖面梁393

2.6在复杂弯曲与剪切时梁的极限平衡393

2.6.2确定在复杂弯曲与剪切下梁的极限载荷394

2.6.3当实现梁的剪切塑性机构破坏时翼板的支撑作用计算396

2.6.4极限后阶段梁的性能397

2.7板架的极限载荷398

2.7.1基本假设·极限载荷的计算方法398

2.7.2具有许多主向梁和交叉构件的规则板架399

第三章梁和板架的弹塑性弯曲401

3.1梁弹塑性复杂弯曲的微分方程式401

3.1.1基本关系与假定401

3.1.2非对称薄壁工字型剖面梁的微分方程式402

3.2.1 梁的复杂弹塑性弯曲微分方程的积分404

3.2梁的复杂弹塑性弯曲及承载能力404

3.2.2刚性固定梁复杂弹塑性弯曲要素的确定405

3.2.3集中力作用下的多跨梁的复杂弹塑性弯曲要素408

3.3板架的复杂弹塑性弯曲和承载能力408

3.3.1基本假设·计算方法408

3.3.2板架承载能力的确定411

3.4板条梁的复杂弹塑性弯曲412

3.4.1计算方法·微分方程式412

3.4.2支撑结构中板条梁的工作特性413

3.4.3确定板条梁的复杂弹塑性弯曲要素的近似方法413

第二篇结构稳定性第四章结构稳定性的理论基础419

4.1一般概念·小挠度结构稳定性419

4.1.1稳定性的一般概念419

4.1.3静态和动态准则的适用范围421

4.1.2平衡稳定性·小挠度稳定性准则421

4.1.4应用静态准则的一般步骤和例子422

4.1.5应用动态准则的例子423

4.2大扰动平衡稳定性·结构在后临界状态的性能423

4.2.1概述423

4.2.2扰动有限性的作用424

4.2.3失稳后结构的性能426

4.3塑性变形条件下的结构稳定性427

4.3.1考虑塑性变形的一般方法427

4.3.2相当模数法427

4.3.3切线模数法428

5.1.2压杆中性平衡方程·失稳分析的一般方法430

5.1.1基本概念·基本方程及其求解方法430

第五章杆的稳定性430

5.1单跨直杆430

5.1.3稳定性算例431

5.1.4弹性基础梁稳定性的中性平衡方程432

5.1.5梁平面弯曲稳定性的中性平衡方程式432

5.2刚性支座上直杆稳定性的计算公式433

5.2.1端面受轴向压力T作用的单跨（长度为ι）等剖面（惯性矩I，剖面积F）杆433

5.2.2一端（χ=0）刚性固定，一端（χ=ι）完全自由的压力沿长度变化的等剖面（惯性矩I，面积F）悬臂杆434

5.2.3两端自由支持在刚性支座上的压力沿长度变化的单跨（长度ι）等直杆的稳定性435

5.2.4刚性支座上单跨等直杆的其他情况435

5.2.5变剖面单跨杆436

5.2.6支持在中间刚性支座上的多跨杆438

5.2.7塑性变形、初始挠度和横向力对稳定性的影响439

5.3.1沿长度受均匀压力、跨度为ι的单跨等直杆441

5.2.8单跨等刚度κ的弹性基础上的杆441

5.3弹性支座上压杆稳定性的计算公式441

5.3.2支承在弹性支座上的多跨等压杆443

5.4丧失稳定性的其他情况445

5.4.1等直梁平面平衡形式的稳定性445

5.4.2受均布载荷q作用的圆拱在弯曲平面内的稳定性447

5.4.3均布载荷q作用下抛物线形拱在平面弯曲状态下的稳定性448

5.4.4均布载荷q作用下半径为R的圆拱在平面弯曲状态下的稳定性448

第六章薄板的稳定性450

6.1各向同性矩形板的稳定性450

6.1.1基本概念和方程450

6.1.2两对边承受分布压应力作用的薄板450

6.1.3 一个方向受压（沿χ轴，图2.6.1）、压应力σ1在χ=0和χ=a边上线性分布（压应力为正值）的板454

6.1.5沿四边均匀分布的剪应力作用的板456

6.1.4双向受压、应力沿边界均匀分布（图2.6.2）的板456

6.1.6在剪应力与正应力共同作用下矩形板的稳定性457

6.1.7集中压力作用下四边自由支持板的稳定性459

6.2用弹性加强筋加强的矩形板的稳定性460

6.2.1概述460

6.2.2加强筋沿压力作用方向布置的矩形板460

6.2.3加强筋垂直于压力作用方向布置的矩形板462

6.2.4四边自由支持并有纵向加强筋加强的、承受均匀剪切载荷τ作用的长板463

6.2.5两长边刚性固定并受均布剪切载荷τ的极长板464

6.3圆形板和环形板的稳定性464

6.3.1 均匀受压的等厚度圆形板464

6.3.2周边受剪应力作用的环形板（外半径R处为τ，内半径r处为τ1=τR/r）464

7.1.2由等距布置的相同纵梁和等距布置的相同横梁组成的板架465

7.1.1基本概念465

7.1基本概念·构件规则布置的矩形板架465

第七章板架的稳定性465

7.1.3纵向构件由普通纵梁和加强纵梁（纵桁）组成的板架468

7.2用支柱加强的板架476

7.2.1纵向构架由相同且等距的纵梁组成、在中间纵梁与横梁的交点上用支柱加强的板架476

7.2.2 7.2.1节所述板架等距布置两根以上加强纵梁478

7.2.3中间纵梁为加强纵梁、并在其与横梁相交处有支柱支撑的板架479

7.2.4算例479

第三篇结构的动力计算第八章振动的理论基础481

8.1运动学·机械系统的各种形式·振动类型481

8.1.1振动概念·振动类型481

8.1.2谐和振动的合成·谐波分析483

8.1.3振动按专有的特征分类485

8.2.1牛顿第二定律的运动静力学分析486

8.2原始方程建立原则·运动静力学概念·准静态模拟486

8.1.4线性与非线性系统486

8.2.2推导机械系统振动方程式的实例487

8.2.3稳定振动研究中的准静态模拟489

8.3阻尼的类型和作用·振动理论方程式的复数形式490

8.3.1 与变形、变形速度或位移成比例的阻尼490

8.3.2在研究线性振动时各关系式的复数形式491

8.4一个自由度系统的自由振动493

8.4.1最简单的具有一个自由度的系统493

8.4.2利用能量法确定系统的振动频率494

8.4.3相当法495

8.4.4拉格朗日方程496

8.4.5考虑阻尼时系统的自由振动496

8.5.2在任意干扰力作用下系统的运动497

8.5一个自由度系统的强迫振动497

8.5.1在脉冲作用下系统的运动497

8.5.3在谐和力作用下系统的运动498

8.5.4在任意周期力作用下系统的运动498

8.5.5应用相当法和拉格朗日方程求解强迫振动问题499

8.5.6某些强迫振动的特例·按正弦规律变化的短时载荷499

8.5.7突加载荷501

8.5.8按线性规律增长的载荷501

8.5.9缓慢变化的力的作用501

8.5.10短时间作用力502

8.5.11 考虑阻尼时任意力对系统的作用503

8.5.12考虑阻尼时谐和力对系统的作用503

8.5.13共振现象的物理概念504

8.5.14谐和扰动力作用下振动的形成过程505

8.5.15具有一个自由度系统的运动激励506

8.6一个自由度系统的非线性振动507

8.6.1基本方程式·非线性的类型507

8.6.2 自由振动507

8.6.3强迫振动510

第九章具有有限自由度的线性系统的振动513

9.1具有两个自由度系统的自由振动513

9.1.1最简单的具有两个自由度的系统；具有两个集中质量的无重量梁513

9.1.2同一问题的第二种解法514

9.1.3同一问题的第三种解法515

9.2具有多自由度系统的自由振动515

9.2.1具有多自由度系统的最简单例子515

9.2.3总的对比关系517

9.2.2多自由度系统的特性517

9.3具有n个自由度系统的主自由振动的频率和振型的某些确定方法518

9.3.1能量法518

9.3.2道恩开尔列依（ДoHKepлeи）方法520

9.3.3逐次逼近法521

9.3.4根分离法521

9.4系统的强迫振动523

9.4.1在任意扰动力作用下的振动·主坐标法523

9.4.2在谐和扰动力作用下的振动524

9.4.3相当法的应用524

9.4.4实例525

第十章杆的横向振动528

10.1弹性变形系统的振动·基本概念528

10.2概论529

10.3具有分布参数的直杆振动530

10.3.1 等直杆的弯曲振动531

10.3.2非等直杆的横向振动539

10.3.3考虑非弹性阻尼时杆的横向振动549

10.4杆横向振动的近似计算方法552

10.4.1 固有频率的确定552

10.4.2强迫振动556

10.5具有集中质量的阶梯形变剖面无重量杆的横向振动559

10.5.1无阻尼振动559

10.5.2考虑非弹性阻尼的振动563

第十一章杆的纵向振动564

11.1杆的纵向振动的微分方程式564

11.2等直杆的纵向振动565

11.2.1 自由振动565

11.2.2强迫振动566

11.3非等直杆的纵向振动567

11.3.1部分响应法567

11.3.2有限元法568

11.4计入非弹性阻尼的非等直杆的纵向振动569

11.4.1微分方程式569

11.4.2部分响应法的基本关系式569

11.4.3动刚度矩阵570

11.5具有集中质量的阶梯形变剖面无重量杆的纵向振动570

11.5.1不考虑阻尼的振动570

11.5.2考虑非弹性阻尼的振动571

第十二章杆的扭转振动573

12.1杆扭转振动的微分方程式573

12.2等直杆的扭转振动574

12.2.1考虑扭转约束时杆的自由扭转振动575

12.3.1部分响应法576

12.3非等直杆的扭转振动576

12.3.2有限元法577

12.4考虑非弹性阻尼的非等直杆的扭转振动578

12 4.1微分方程式578

12.4.2部分响应法的基本关系式579

12.4.3动刚度矩阵579

12.5具有集中质量的阶梯形变剖面无重量杆的扭转振动580

第十三章杆的弯曲—扭转振动582

13.1杆的弯曲—扭转振动微分方程式582

13.2等直杆的弯曲—扭转振动583

13.2.1 自由支持杆583

13.2.2无支持杆584

13.3.1部分响应法586

13.3非等直杆的弯曲—扭转振动586

13.3.2有限元法588

13.4考虑非弹性阻尼的非等直杆的弯曲—扭转振动589

13.4.1微分方程式589

13.4.2部分响应法的基本关系式590

第十四章平面刚架的振动592

14.1由等直杆组成的刚架的振动592

14.1.1 弯曲振动592

14.1.2扭转—弯曲振动605

14.2非等直杆组成的刚架的振动609

14.2.1部分响应法609

14.2.2有限元法611

15.1可求得精确解的最简单的板架振动问题614

15.1.1由两根相交杆组成的板架614

第十五章板架的振动614

15.1.2由一个交叉构件和多根主向梁组成的板架618

15.1.3由多根交叉构件组成的板架620

15.1.4板架强迫振动问题精确解的一种可能形式620

15.2板架的近似计算方法622

15.2.1相当法622

15.2.2能量法626

15.3板架的数值计算方法628

15.3.1有限元法629

15.3.2有限元法与部分响应法的组合方法631

16.1.1 组成船体的两种形式的平板635

16.1.2平板自由振动的一般方程635

16.1自由振动方程式635

第十六章平板的振动635

16.1.3周边自由支承的矩形平板636

16.1.4两对边自由支承的矩形平板637

16.2平板自由振动的近似解638

16.2.1 四周刚性固定的矩形板638

16.2.2一对边自由支承另一对边刚性固定的矩形板638

16.2.3两相邻边刚性固定另两邻边自由支承的矩形板638

16.2.4一边刚性固定另三边自由支承的矩形板638

16.2.5三边刚性固定第四边自由支承的矩形板639

16.3船体外板自由振动不对称振型时骨架扭转的影响639

16.3.1船体外板振动的两种形式639

16.3.2计及构架扭转影响的平板振动问题的近似解639

16.4支承在弹性加强筋上的外板对称形的自由振动640

16.4.1 问题的提出与求解结果640

16.4.2确定弹性支承平板频率的另一种近似方法641

16.5接触液体对平板振动的影响643

16.6有限刚度平板的振动644

16.6.1振动微分方程式644

第十七章振动的特殊形式·流体中杆的振动647

17.1翼形剖面杆在流体中的弯扭振动微分方程式647

17.2弯扭颤振的临界速度值的确定649

17.3翼形剖面杆在流体中强迫振动参数的确定650

第二卷参考文献653

第三卷船体结构计算第一篇作用在船体上的载荷第一章计算载荷（静力载荷和局部载荷）657

1.1载荷种类与分级657

1.2船体在静水中的载荷658

1.2.1确定载荷的一般方法658

1.2.3船舶载荷变动时中横剖面静水弯矩的变化661

1.2.2确定船体中横剖面弯矩的简化方法661

1.2.4船中横剖面静水弯矩与总布置的基本特征、重量载荷以及线型肥胖度之间的关系662

1.3局部载荷664

1.3.1局部载荷的分类664

1.3.2静水力和水动力外载荷664

1.3.3货物作用载荷673

第二章在规则波中的总载荷679

2.1对波浪的基本认识679

2.1.1基本概念和定义679

2.1.2规则长峰波680

2.1.3有限波高（幅度）波682

2.2总波浪载荷683

2.2.1初始假设683

2.2.2决定波浪载荷的原则程序683

2.2.3垂向波浪弯矩685

2.2.4作用在船体水平面内的波浪弯矩与波浪扭矩689

2.3在波浪中船体的总动力载荷和应力690

2.3.1动力载荷的组成690

2.3.2迎面规则波的冲击弯矩691

2.3.3波激振动697

第三章不规则波浪载荷701

3.1不规则海浪701

3.1.1概述701

3.1.2波浪幅值·波高及周期·海浪强度参数702

3.1.3海浪等级704

3.1.4海浪的重复性·极值波高705

3.1.5谱密度710

3.2.1波浪载荷的幅—频特性713

3.2船体与不规则波浪间的相互作用力713

3.2.2等效波浪和有效波浪714

3.2.3定常海浪中等效波高的分布715

3.2.4载荷的长期分布718

3.2.5载荷极值分布724

3.3几个随机载荷作用结果的叠加724

3.3.1概述724

3.3.2波浪载荷的叠加（线性问题）725

3.3.3波浪载荷的叠加（非线性问题）727

3.3.4波浪载荷和冲击载荷所引起应力的叠加729

3.3.5船体波浪载荷与波激振动动载荷的叠加731

3.4动力载荷731

3.4.1砰击731

3.4.2波激振动734

4.1.1 概述737

第二篇船体结构强度和承载能力第四章船体结构的理想化·总纵应力和变形737

4.1船体结构理想化的一般原则737

4.1.2各种不同建造结构类型船体的变形特性739

4.1.3船舶板架的理想化和特点742

4.2船体总纵弯曲743

4.2.1 基本前提743

4.2.2基于平剖面假定的总纵弯曲应力和变形的确定743

4.2.3考虑偏离平剖面假定的船体总纵弯曲745

4.3船体扭转747

4.4船体立体变形和扭曲752

4.4.1无舱壁型船舶752

4.4.2大吨位油轮755

第五章船体间断构件759

5.1引言759

5.2间断构件的变形760

5.3上层建筑参与船体总纵弯曲763

5.3.1与船体一起弯曲的、横剖面要素沿长度不变的单层上层建筑在船体总纵弯曲中的参与764

5.3.2考虑上层建筑反向弯曲771

5.4应力集中773

5.4.1基本概念773

5.4.2矩形甲板开孔774

5.4.3甲板—舷侧开孔778

5.4.4上层建筑端部779

第六章结构稳定性和船体总极限强度781

6.1结构单元的稳定性781

6.1.1 概述781

6.1.2临界应力的确定781

6.1.3板的欧拉应力782

6.1.4梁腹板稳定性的试验资料784

6.1.5皱折板的稳定性786

6.1.6纵向构架梁的稳定性786

6.2板架稳定性788

6.2.1横向构架体系788

6.2.2纵向构架体系789

6.2.3带纵桁的板架790

6.2.4大开口区的板架790

6.3船体总纵极限强度791

6.3.1传统的计算方法791

6.3.2 考虑横向载荷在船体总极限强度准则结构中的影响792

第七章局部强度计算798

7.1目的·内容和计算模式798

7.1.1 概述798

7.1.2局部强度计算时所采用的计算模型799

7.1.3关于选择计算模型要素的建议800

7.2受均布载荷的均匀板架和转化成它们的方法802

7.2.1 均匀板架802

7.2.2考虑板架各种不均匀因素的方法806

7.3船底板架809

7.3.1结构特点和计算模式809

7.3.2梁支座固定的条件809

7.4甲板板架811

7.4.1载荷和结构811

7.4.2大开口区域811

7.4.3具有规则结构的区域815

7.5舷侧板架816

7.5.1载荷和结构的简单概括816

7.5.2与假定支持结构不可移动有关的误差估算步骤和考虑它们可移动的结果修正818

7.5.3对舷侧板架不同造型方案可能的计算模式819

7.6水密舱壁板架821

7.6.1结构·载荷·计算状态821

7.6.2具有中间垂直桁板架的典型计算模式822

7.6.3基本计算关系式822

7.6.4皱折舱壁825

7.7按极限状态的梁和板架计算829

7.7.1概述和建议829

7.7.2连续梁的极限强度832

7.7.3板架的极限载荷833

第三篇材料和船体结构的承载能力第八章造船材料及其要求836

8.1材料在结构中工作的特殊性·破坏的形态·基本特性836

8.1.1 概述836

8.1.2结构中材料破坏的形态837

8.1.3金属材料的主要参数·拉伸图838

8.1.4工艺性参数841

8.2金属材料的同种异性现象·促使脆性化的条件·金属的耐寒性842

8.2.1 金属材料强度的双重属性（同种异性现象）842

8.2.2影响金属由塑性转化为脆性（或反之）状态的因素843

8.2.3应力状态形式对脆性破坏倾向性的影响844

8.2.4预防脆性破坏的实用措施844

8.3关于断裂力学的一些论述846

8.3.1断裂力学的基本概念846

8.3.2线性断裂力学的公式847

8.3.3非线性断裂力学方程849

8.3.4材料的循环耐裂性（韧性）·耐腐蚀性851

8.4.1在拉伸试验时测定参数的方法852

8.4确定金属材料承载能力的方法·船用钢的基本和特殊性能参数852

8.4.2确定韧性参数和脆性临界温度的方法853

8.4.3确定耐裂性若干参数（断裂力学方程常数）的方法854

8.4.4特殊类型的试验·试验结果处理855

8.4.5船用钢的分级及其性能的基本参数856

第九章周期性交变载荷条件下材料和结构的承载能力858

9.1引言858

9.2金属疲劳综述859

9.3影响钢材疲劳强度的主要因素864

9.3.1循环载荷的非对称性（指标R）864

9.3.2载荷类型和试样尺度865

9.3.3试样的材料机械性能和表面866

9.3.4应力集中867

9.3.5金属材料中的微型缺陷和电焊870

9.3.6载荷频率和腐蚀作用872

9.3.7双频率载荷873

9.4结构节点的疲劳强度（试验评估）874

9.4.1疲劳强度的综合指标874

9.4.2试验结果的统计分析876

9.5在不稳定载荷条件中的疲劳强度876

第十章结构节点879

10.1一般要求和强度衡准879

10.2梁结构节点的极限（静力）强度880

10.2.1角型（肘板）连接880

10.2.2船体构架梁的相交节点883

10.3结构节点的疲劳强度884

10.3.1试验研究结果884

10.4有效应力集中的计算评估893

11.1强度衡准897

11.1.1概述897

第四篇结构的强度衡准及优化第十一章强度衡准和强度储备897

11.1.2船舶结构强度衡准900

11.2局部强度衡准900

11.3疲劳强度衡准903

11.4总纵强度衡准906

11.4.1 疲劳强度906

11.4.2极限强度908

11.4.3总纵疲劳强度和极限强度衡准的比较911

15.1强度计算和强度衡准中构件锈蚀的考虑912

12.1问题的一般特性914

12.1.1基本概念914

第十二章优化和船体金属耗量914

12.1.2基于经济衡准的金属耗量和强度标准的优化915

12.1.3船体优化总则917

12.2船体金属耗量的主要因素和指标918

12.2.1降低金属耗量的途径918

12.2.2船体金属耗量指标920

12.3最简单构件的优化923

12.3.1构架梁剖面要素的选择923

12.3.2最简单的优化问题928

第五篇船体强度的特殊问题第十三章船舶进坞及下水强度计算932

13.1船舶进干船坞的船体强度计算932

13.1.1概述932

13.1.2坞座参数的确定932

13.1.3坞座反力及船体弯曲要素的确定937

13.2.1概述及船—坞座—浮坞系统参数的确定940

13.2进浮坞的船舶强度计算940

13.2.2坞支座装置反力及船与浮坞弯曲要素的确定942

13.3纵向下水船舶强度计算948

13.3.1概述948

13.3.2下水装置反力和船舶弯曲要素的确定949

13.4进坞和纵向下水船体总纵强度及局部强度校核950

13.4.1总纵强度校核950

13.4.2总横强度校核951

13.4.3船体局部强度校核953

13.4.4前支架压力作用下的首部强度校核954

第十四章船体结构计算的非传统问题960

14.1作为“发动机—基座—板架”系统组成部分的基座的刚度计算960

14.2舷侧防护结构在船舶碰撞时有效程度的评估967

14.3海上系泊船船体加强区构件尺寸的选择971

第十五章温度对结构的作用977

15.1概述977

15.2结构的温度977

15.3温度变形和应力979

15.4冰区航行船舶结构的温度应力和脆性强度982

第十六章船舶抗冰强度985

16.1冰载荷985

16.1.1概述985

16.1.2撞击冰载荷985

16.1.3挤压冰载荷990

16.1.4破冰载荷991

16.2冰区加强结构993

16.2.1骨架体系993

16.1.5冰的物理—机械性能993

16.2.2冰加强区994

16.2.3梁和节点结构994

16.2.4板结构的加强998

16.3冰区加强结构的强度衡准998

16.3.1冰区加强结构的损坏998

16.3.2极值冰载荷的一次性作用原则999

16.3.3极限强度和稳定性衡准999

16.4舷侧板架设计999

16.4.1概述999

16.4.2带强肋骨的板架1000

16.4.3均匀骨架体系板架1005

16.4.4舷侧板架骨材剖面要素的综合要求1007

16.4.5舷侧板架骨材横剖面尺寸的优化1009

16.5.1外板1010

16.5冰区加强结构板构件设计1010

16.5.2板结构1011

第六篇船体动力计算第十七章船体总振动1014

17.1概述1014

17.2初步设计阶段船体振动特性的确定1015

17.2.1船体自由振动频率的近似分析计算1015

17.2.2剪切变形对船体频率谱影响的近似估计1016

17.2.3干扰力1016

17.2.4耗散力1017

17.2.5船体尾端强迫振动振幅的近似分析计算1018

17.2.6在计算机上进行精确计算的船体离散模型1019

17.3作为梁结构的船体总振动1021

17.3.1附连水质量1021

17.3.2船体—维模型的刚度特性1021

17.3.3船体自由振动的部分响应法（MпO）1024

17.3.4船体自由振动的有限元法1025

17.3.5应用部分响应法计算船体强迫振动1029

17.3.6应用有限元法的船体强迫振动算法1032

17.4作为空间结构的船体总振动1032

17.4.1概述1032

17.4.2双体船最简单的有限元模型1032

17.4.3离散的三维模型1034

17.4.4考虑非弹性阻力1039

17.4.5考虑附连水质量1041

17.5降低船体航行总振动水平的方法1044

18.1.2支持在刚性边界上的平板自由振动1045

18.1.1概述1045

18.1板架及其各构件的振动1045

第十八章局部振动及其衡准1045

18.1.3考虑液体附连质量对船体平板自由振动频率的影响1047

18.1.4考虑液体附连质量时支持在弹性边界上的平板自由振动频率的确定1047

18.1.5支持在刚性边界上的平板的强迫振动1050

18.1.6由弹性扶强材加强的平板的强迫振动1051

18.1.7采用诱导法计算板架自由振动频率1052

18.1.8采用诱导法计算板架共振振幅1054

18.1.9采用有限元法计算板架自由振动频率和强迫振动振幅1054

18.2桅杆振动1055

18.2.1 概述1055

18.2.2确定桅杆自由振动频率的算法1055

18.2.3计算桅杆振动的原始数据1057

18.2.4确定桅杆固定的刚性系数1057

18.3.1概述1064

18.3总振动和局部振动的相互联系1064

18.3.2船体—上层建筑系统振动相互联系影响的工程衡准1065

18.3.3船体—轴系系统振动相互联系的工程衡准1066

18.3.4与船体弹性连接的大型集中质量影响的考虑1067

18.4机座振动1069

18.4.1概述1069

18.4.2采用有限元法计算机座振动1070

18.4.3计算机座振动的近似方法1070

18.5制订标准的一般原则和振动强度标准1071

18.5.1概述1071

18.5.2衡准参数1071

19.1.1问题的现状1075

19.1.2决定居住和服务舱室甲板振动级的因素1075

19.1概述1075

第十九章船舶居住和服务舱室振动的防治1075

19.1.3对确定居住和服务舱室甲板振动级的计算要求1076

19.2上层建筑纵向振动基本频率的确定1077

19.2.1概述1077

19.2.2上层建筑的计算模型1077

19.2.3补充说明1078

19.2.4初步设计阶段上层建筑纵向振动基本频率值的近似估计1079

19.2.5上层建筑结构形式的特殊情况1082

19.3居住和服务舱室甲板振动基本频率的确定1082

19.3.1确定舱室甲板基本频率的计算步骤1082

19.3.2上层建筑居住和服务舱室甲板振动的计算模型1083

19.4上层建筑居住和服务舱室甲板强迫振动级的计算预报1084

19.4.1确定上层建筑甲板振动级的计算步骤1084

19.4.2船体—上层建筑系统的计算模型1085

第三卷参考文献1089