Условие включение связей в состав эквивалентного бруса.
Лекция 2
Особенности работы судовых балок.
Судовые балки служат для подкрепления судовых листовых конструкций, чтобы при минимальной массе обеспечить их прочность, жесткость и устойчивость. Большинство судовых балок испытывает поперечный изгиб. Кроме того, связи палубы и днища испытывают сложный изгиб. Особенностью судовых балок является то, что они совместно работают с присоединенным пояском. Распределение нормальных напряжений в поперечном сечении при растяжении приведено на рисунке.
|
|
Часть обшивки, прилегающая к балке, ведет себя жестко и работает вместе с балкой. Эту часть называют присоединенным пояском балки. Исследования пластины после потери устойчивости показали, что 0,5×a ведет себя жестко. В любом случае ширина присоединенного пояска не должна превышать 50 толщин или l/6 (в зависимости от того, что меньше).
Это необходимо учитывать при разработке соединения балки с обшивкой.
Момент сопротивления определяется по формуле:
где z – отстояние рассматриваемого сечения от НО.
Если соединить балку с обшивкой с помощью полки, то НО сместиться к обшивке и момент сопротивления уменьшится. При проектировании необходимо стремиться, чтобы нейтральная ось располагалась как можно ближе к середине стенки.
Пример. Определить момент сопротивления поперечного сечения флора при соединении его с обшивкой полкой или стенкой.
|
|
|
| Толщина полки | 6 | мм |
| Толщина стенки | 4 | мм |
| Тощина обшивки | 5 | мм |
| Ширина полки | 120 | мм |
| Высота стенки | 320 | мм |
| Ширина присоединенного пояска | 250 | мм |
При соединении стенкой с обшивкой
| Момент сопротивления полки | 350 | см3 |
| Момент сопротивления обшивки | 487 | см3 |
При соединении полкой с обшивкой
| Момент сопротивления полки | 147 | см3 |
| Момент сопротивления обшивки | 561 | см3 |
Как видно из этого примера, момент сопротивления для одной и той же балки при соединении стенкой в 2,4 раза больше, чем при соединении полкой к обшивке. Отсюда, при одной и той же массе конструкции, первая получается примерно в 2,5 раза прочнее, чем первая.
Расчет эквивалентного бруса в первом приближении.
Второй задачей прочности является определение внутренних сил при действии внешней нагрузки. Если отношение L/H>5, то судно можно считать пустотелой балкой переменного по длине сечения. В состав эквивалентного бруса включаются все непрерывные и достаточно протяженные (l/h>6) продольные связи корпуса судна.
Геометрической моделью такой балки является эквивалентный брус. Если все продольные связи корпуса, не изменяя их площади и положения по высоте, перенести на одну вертикальную линию, то получим некоторую балку, называемую эквивалентным брусом.
|
|
|
Максимальный изгибающий момент действует в средней части судна. Поэтому расчетные сечения берутся также в средней части судна. Максимальные перерезывающие силы действуют на одной четвертой длины от носа и кормы. Однако проверку по касательным напряжениям также проводят и для среднего сечения.
Правила РМРС регламентируют требуемый момент сопротивления и момент инерции поперечного сечения относительно горизонтальной оси. Далее требуемый момент, определяемый по формулам Регистра, сравнивается с фактическим моментом сопротивление, определяемым из расчета эквивалентного бруса. Прочность судна считается обеспеченной, если фактический моменты инерции и сопротивления больше требуемых.
Требуемый момент сопротивления определяется по формуле:
где 
- расчетный изгибающий момент.
- допускаемые напряжения при общем изгибе, МПа.
По правилам РРР определяются действующие напряжения в продольных связях корпуса и сравниваются с допускаемыми напряжениями. Действующие напряжения определяются по формуле:
|
|
|
где Mр – расчетный изгибающий момент, определяемый расчетом.
W – момент сопротивления, определяемый по расчету эквивалентного бруса.
Для расчета эквивалентного бруса необходимо изобразить поперечное сечение корпуса судна, на котором обозначить все продольные связи, их размеры и расстояния.
Все расчеты удобно вести в табличной форме.
| N п/п | Наименование | Отстояние ЦТ связи от условной оси zi, м | Площадь связи Fi, cм2 | Статический момент Fi×zi, см2×м | Момент инерции, см2×м2 | Нормальные напряжения s, МПа по формуле (1) | |||
| собственный | переносный | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | ||
| 1 | Полка комингса | z1 | F1 | F1×z1 | 0 | F1×z12 |
| ||
| 2 | Стенка комингса | Z2 | F2 | F2×z2 | I2 | F2×z22 |
| ||
| 3 | Насти палубы |
|
|
|
|
| |||
| 4 | Подпалубные РЖ |
|
|
|
|
| |||
| 5 | Листы внутреннего борта |
|
|
|
|
| |||
| 6 | Листы наружного борта |
|
|
|
|
| |||
| 7 | Платформа |
|
|
|
|
| |||
| 8 | Настил двойного дна |
|
|
|
|
| |||
| 9 | Листы днища |
|
|
|
|
| |||
| 10 | Вертикальный киль |
|
|
|
|
| |||
| 11 | Днищевой стрингер |
|
|
|
|
| |||
| 12 | РЖ настила двойного дна |
|
|
|
|
| |||
| 13 | РЖ днища |
|
|
|
|
| |||
| Суммы |
|
|
|
| 
|
| |||
| * Обычно собственные моменты горизонтальных листовых конструкций не учитывают, т.к. они пренебрежимо малы. ** Если настил состоит из листов разной толщины, то необходимо вводить в таблицу каждый лист отдельно. *** Высота листов палубы берется на уровне борта, без учета погиби бимса. | |||||||||
|
Отстояние НО от условной определяем по формуле:
Момент инерции поперечного сечения относительно НО:
Момент сопротивления:
Распределение нормальных напряжений по высоте определяется по формуле:
(1)
Распределение касательных напряжений определяется по формуле:
(2)
где N – перерезывающая сила.
S(z) – статический момент рассматриваемой части сечения относительно НО.
Iно – момент инерции поперечного сечения относительно НО.
b(z) – толщина стенки связи в рассматриваемом сечении.
Очевидно, нормальные наибольшие напряжения от общего изгиба судна будут возникать в связях, наиболее удаленных от нейтральной оси сечения, т.е. палубе и днище.
|
Распределение нормальных напряжений в поперечном сечении корпуса судна.
Касательные напряжения достигают максимального значения на НО.
|
Распределение касательных напряжений в поперечном сечении корпуса судна.
Расчет ведется для двух случаев: на вершине и подошве волны. Расчет производится для судна в грузу и с балластом. Судно на вершине волны будет испытывать перегиб, на подошве волны прогиб.
Условие включение связей в состав эквивалентного бруса.
В состав эквивалентного бруса включаются все продольные непрерывные и имеющие достаточную протяженность связи корпуса: обшивка корпуса, настила палуб и двойного дна, обшивка наружного и внутреннего борта, непрерывные продольные комингсы грузовых люков, вертикальный киль и днищевые стрингеры, бортовые стрингеры, продольные ребра жесткости днища, бортов и т.д..
Достаточной протяженностью связи считается, если они проходят непрерывно на достаточной длине судна. Интеркостельные связи не включаются в состав эквивалентного бруса.
Длинные надстройки, если их длина больше 0,15×L, могут включаться в эквивалентный брус.
Большие вырезы (длиной 2,5м и/или шириной 1,2м) исключаются из площади сечения.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 210; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!