艦船結構力學：研究外載荷對艦船結構作用的效應和艦船結構承載能力的學科。
基本介紹
- 中文名：艦船結構力學
- 發布者：中國軍事百科全書編審室
研究外載荷對艦船結構作用的效應和艦船結構承載能力的學科。
艦船結構力學是一門技術科學，以材料力學、彈性力學和塑性力學為理論基礎，研究在外載荷作用下艦船結構中的應力、應變和位移的分布。目的是為艦船結構設計提供基本理論、分析方法和計算公式/計算程式，使艦船結構具有足夠的強度、剛度和儘可能低的自重，滿足對結構的使用性能和壽命的要求，防止結構失效。
艦船結構力學在建立和發展過程中逐步形成了自身的學科體系，其基本內容主要包括基礎理論、專門問題和艦船結構動力學三部分。①基礎理論。包括“桿和桿系的彎曲與穩定性”及“板、殼的彎曲與穩定性”。前者以微曲梁、彈性基礎梁、連續梁、平面剛架、平面板架等為研究對象，後者以薄板、薄殼（主要是圓柱形薄殼）、加勁板、加勁殼等為研究對象，研究這些結構構件或部件在彎曲變形狀態下的應力和應變，以及在壓力作用下的穩定性問題。②專門問題。套用艦船結構力學的基礎理論，解決艦船整體結構和局部結構在海洋環境載荷作用下的強度和剛度問題，包括水面艦船結構動力學、潛艇結構力學、高性能艦艇結構力學等內容。③艦船結構動力學。研究結構振動基本理論，船體結構在周期性載荷作用下的穩態回響，在短時衝擊載荷作用下的瞬態回響，以及艦船結構的防振、減振原理等。艦船結構動力學相對其他兩部分，起步較晚。也有學者把艦船結構力學基礎理論部分稱為艦船結構力學，把專門問題部分稱為船體強度。
艦船結構力學的研究方法主要有理論分析、數值計算和實驗研究。①理論分析。由於實際工程結構的複雜性，進行理論分析時，需採用一些假設，對實際結構合理地簡化以建立計算模型，並套用力學原理，從平衡條件或運動定律、變形連續條件和材料的物理性質三方面進行分析，建立基本微分方程，然後採用適當的數學方法求得滿足邊界條件的基本微分方程的解。理論分析往往受到數學工具的限制，通常只能處理一些比較簡單的結構承受比較有規則的載荷作用的問題。②數值計算。對於比較複雜的結構，通常採用數值計算方法求近似解。古典的數值方法（如里茲方法），套用能量原理求結構的近似解。20世紀50年代建立的有限元方法，結合電子計算機的套用，成為現代分析計算大型複雜結構（如艦船結構）廣泛套用的數值方法，大大提供了艦船結構力學的分析計算能力。③實驗研究。檢驗和發展結構力學理論和計算方法的主要手段，為鑑定結構，尤其是新型結構，提供重要依據。研究方法主要有模型實驗、真實結構部件實驗、實船實驗。理論分析、數值計算、實驗研究等方法是相輔相成的，常結合使用。
1912～1914年，俄國I.G.布勃諾夫的專著《艦船結構力學》Ⅰ、Ⅱ卷出版，針對船體結構的特點和波浪載荷的特性，創造性地提出了船體總縱強度的計算方法，標誌著艦船結構力學這一新學科的建立。經過不斷的發展、充實，到20世紀40年代後期，該學科趨於成熟，一系列有關艦船結構力學的重要專著出版發行。50年代初，艦船結構力學傳入中國並在艦船設計建造中廣泛套用，對提高中國艦船結構設計水平、改進艦船結構性能起到了重要作用。
隨著力學和數學理論的發展、計算工具和測試手段的進步，以及對環境（自然環境和作戰環境）載荷認識的不斷深入和新材料、新型結構不斷出現與套用，艦船結構力學研究引入了可靠性分析方法，並與相鄰學科交叉、結合，產生了新的分支學科（如水彈性力學），使艦船結構力學不斷充實發展，尤其是艦船結構動力學成為本學科發展最活躍的領域。
