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华中科技大学考研818船舶与海洋工程基础综合考研大纲、参考书目
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华中科技大学硕士研究生入学考试《船舶与海洋工程基础综合》考试大纲

(科目代码:818

  

    818船舶与海洋工程基础,包括船舶力学基础(100分)、流体力学基础(50分)及控制理论基础(150分)三部分,共计300分。  

    考生依据自身专业优势,可以选考船舶力学基础(100分)和流体力学基础(50分);或者选考控制理论基础(150分)  

    三部分都进行答卷的考生,只计第一部分和第二部分成绩。 

 

第一部分 材料力学(100分) 

一、轴向拉伸与压缩

(1) 基本要求

1.  运用截面法求轴力,绘轴力图

2.  轴向拉、压杆的强度计算

3.  轴向拉、压时的虎克定律及变形、位移计算

4.  弹性模量E、横向变形系数μ、轴向拉、压时的变形能U

5.  材料力学性能的主要指标

6.  一次静不定杆的求解

(2)熟练运用的公式

   σ=N/A,  σmax=(N/A)max[σ],   ε’= -με,

 σ=Eε,   Δl=N l / EA,  U=N2 l / 2EA

二、圆轴扭转

(1)基本要求

1.  运用截面法求圆轴的扭矩,绘扭矩图

2.  纯剪应力状态的概念,剪应力互等定理,剪切虎克定律

3.  圆轴扭转时的强度计算

4.  圆轴扭转时的变形计算

5.  圆轴扭转静不定问题的求解(一次静不定)

(2)熟练运用的公式

  τmax = T R / IP = T / Wt [τ],  φ = Tl / G IP,   θ=T / GIP

   IP = π D4 / 32,  Wt = πD3 / 16  (实心圆轴)

   IP =πD4 (1-α4) / 32,  Wt = πD3 (1-α4) / 16  (空心圆轴)

   U = T2 l / 2 G IP

三、梁的弯曲

弯曲内力

基本要求

1.   面法求指定截面上的剪力Q、弯矩M

2 QM方程,绘荷载较简单的梁的剪力、弯矩图

弯曲应力

(1)基本要求

1.  梁的弯曲强度计算:弯曲正应力计算,弯曲剪应力计算,掌握强度计算的一般步骤

2.  几个重要的概念:纯弯曲、横力弯曲;中性层、中性轴;抗弯截面模量W、抗弯刚度EIZ

3.  截面的几何性质:静矩、惯性矩、极惯性矩的定义和概念;主轴、形心主轴和主惯性矩的概念;平行移轴公式

4.  弯曲变形能的计算

(2) 熟练运用的公式

  σ= M y / IZ,   σmax = Mmax ymax / IZ = Mmax / WZ [σ]

  τmax = Qmax S*Z / IZ b [τ]

   U = m2 l / 2 E I

  截面惯性矩计算:矩形截面,T型截面,圆截面,空心圆截面;S*Z的计算

弯曲变形

(1)  基本要求

1.  曲线近似微分方程的建立

2.  掌握计算位移的积分法、叠加法;梁的刚度计算

3.  掌握简单静不定梁的解法

(2)  熟练运用的公式

  1/ρ= M / EI,   EIv’’ = M

  f = m l2 / EI,   f = Pl3 / 3EI,   f = q l4 / 8EI (悬臂梁)

  f = Pl3 / 48EI,   f = 5ql4 / 384EI (简支梁)

四、 应力状态与强度理论

(1) 基本要求

1.  明确应力状态的概念及其研究方法

2.  掌握平面应力状态下,解析法和图解法求任意斜截面上的应力;熟练掌握主应力和最大剪应力的计算

3.  几个重要的概念:一点应力状态,平面应力状态,主平面,主单元体,主应力

4.  广义虎克定律. 重点掌握平面应力状态下的广义虎克定律

5.  强度理论:第一、第三和第四强度理论

6.  运用强度理论对复杂受力构件进行强度校核

(2)熟练运用的公式

    (三向应力状态)

  (平面应力状态)

     

五、组合变形

(1) 基本要求

1.  掌握构件组合变形时强度计算的基本原理,叠加原理

2.  正确判定构件在组合变形时的危险截面、危险点及危险点处应力值的计算

组合变形:拉伸或压缩与弯曲的组合;偏心压缩;扭转与弯曲的组合(无扭转的组合变形,危险点处于单向应力状态;凡有扭转的组合变形,危险点处于复杂应力状态)

        3.根据危险点处的应力状态,正确选择并建立强度条件,掌握构件组合变形强度计算的一般步骤

(2) 熟练运用的公式

 

六、能量方法

(1) 基本要求

1.  掌握杆件变形能的计算:轴向拉压、圆轴扭转、梁的弯曲

2.  运用卡氏定理和单位载荷法(莫尔定理)计算结构指定点的位移

3.  用力法求解静不定结构(一次静不定问题)

(2)熟练运用的公式

  

七、压杆稳定

(1)基本要求

1.  理解失稳、临界力、临界应力、长度系数、柔度等基本概念

2.  计算细长杆临界力、临界应力的欧拉公式

3.  欧拉公式的适用范围,临界应力总图

4.  压杆稳定的实用计算;稳定条件;稳定计算

(2) 熟练运用的公式

μ值:μ=1(两端铰支);μ=0.5(两端固定);μ=2(一端固定,另一端自由);μ≈0.7(一端固定,另一端铰支)。

nPcr/Pnst

 

 

第二部分 流体力学(50分) 

一、流体的物理性质及流体静力学

1)流体定义及连续介质假定

2)流体的密度和粘性

3)作用在流体上的力

4)流体静压特性及静止流体的压力分布

5)静止流体作用在壁面上的力

二、流体力学的基本方程

1)描述流体运动的两种方法

2)流体运动中的基本概念

3)连续性方程

4)运动微分方程

5)伯努利方程

6)动量积分方程

三、管流和边界层概述

1)粘性流体运动的两种流态

2)圆管中的层流运动

3)圆管中的湍流流动

4)管流水力计算

5)边界层概述

四、孔口出流与缝隙流动

1)薄壁孔口的定常出流

2)厚壁孔口的定常出流

3)平行平板之间的缝隙流动

五、相似理论

1)相似理论

 

第三部分 控制理论基础(共150分) 

1.基本概念 

    (1)了解系统的基本特性、动态模型和静态模型之间关系 

    (2)了解系统反馈概念 

    (3)了解闭环控制系统的工作原理 

    (4)能够绘制控制系统框图 

    (5)了解控制系统的要求  

2.系统模型 

1)基本要求 

    (1)运用动力学、电学及电机知识,写机械系统、电网络及   传动系统的微分方程 

    (2)运用分析法求解系统的传递函数 

    (3)了解典型环节的特点、传递函数形式,运用传递函数方框图化简,求闭环系统传递函数 

    (4)运用叠加原理求干扰作用下系统的输出和传递函数 

    (5)了解相似原理 

2)熟练运用的定理、公式 

    牛顿定理(力学)、基尔霍夫电流、电压定律、直流电机方程,基本拉普拉斯变换与反变换公式(含三角函数的不要求)、传度函数求解及化简公式 

3.时间响应 

1)基本要求 

    (1)了解时间响应的组成、运用系统特征根分析系统稳定性 

    (2)了解一阶系统对典型输入信号的响应特点 

    (3)掌握典型二阶系统的特点,单位脉冲响应、单位阶跃响应曲线及意义 

    (4)能够求解二阶系统性能指标 

    (5)掌握系统稳态误差的概念及求解方法 

    (6)能够分析系统的输入、系统的结构及干扰对系统误差的影响 

2)熟练运用的公式 

    典型一阶系统单位脉冲及阶跃响应计算公式;典型二阶欠阻尼系统单位脉冲及阶跃响应计算公式,性能指标计算公式;典型输入误差系数计算公式、终值定理及稳态误差计算 

4.频率特性 

1)基本要求 

    (1)掌握频率响应、频率特性的概念 

    (2)能够求求取系统的频率响应、频率特性。 

    (3)掌握Nyquist图、Bode 图的概念及特点 

    (4)能够绘制典型系统的Nyquist图、Bode 

    (5)了解最小相位系统与非最小相位系统的概念 

2)熟练运用的公式 

    谐振频率及峰值计算公式、系统截止带宽计算公式 

5.系统稳定性 

1)基本要求 

    (1)掌握稳定性概念、系统稳定的条件 

    (2)掌握劳斯判据、Nyquist判据、Bode判据、相位裕度及幅值裕度的概念 

    (3)运用劳斯判据、Nyquist判据判断系统稳定性及极点的 分布情况 

    (4)运用Bode判据判断系统的稳定性,求取系统的相位裕度和幅值裕度 

2)熟练运用的公式 

    相位裕度、幅值裕度计算公式、劳斯判据公式 

6.系统校正 

1)基本要求 

    (1)了解系统性能指标、校正的概念 

    (2)掌握系统校正的方法 

    (3)能够进行相位滞后、相位超前串联校正分析 

    (4)掌握PID校正的概念、物理意义 

2)熟练运用的公式 

    相位滞后、相位超前串联校正补偿器、PID校正控制器 

7.线性离散系统 

1)基本要求 

    (1)理解信号采样过程,掌握采样定理、D/A及A/D转换器功能及原理 

    (2)掌握Z变换与Z反变换的概念,能求解典型系统的脉冲传递函数 

    (3)了解线性离散系统稳定性概念、和稳定性条件 

    (4)掌握w变换,运用劳斯判据判断系统稳定性 

2)熟练运用的公式 

    基本Z变换及Z反变换公式,W变换公式、脉冲传递函数公式 

8.系统辨识初步 

1)基本要求 

    (1)系统辨识概念 

    (2)能够利用频率特性建立系统模型 

2)熟练运用的公式 

    Bode图绘制及计算分析

 

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