船舶强度与结构设计_应力集中模块.docVIP

  1. 1、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。。
  2. 2、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  3. 3、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  4. 4、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  5. 5、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  6. 6、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  7. 7、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
船舶强度与结构设计_应力集中模块

第四章应力集中模块 一、应力集中及应力集中系数 在船体结构中,构件的间断往往是不可避免的。间断构件在其剖面形状与尺寸突变处的应力,在局部范围内会产生急剧增大的现象,这种现象称为应力集中。 由于船体在波浪上的总纵弯曲具有交弯的特性,应力集中又具有三向应力特性,严重的应力集中更易于引起局部裂纹和促进裂纹的逐渐扩展。第二次世界大战中和大战后,由于结构开口引起应力集中从而产生裂缝导致船体折断的事故占整个船体结构海损事故总数中的极大部分。因此,在第二次世界大战后,关于船体结构的应力集中问题,曾引起了造船界的普遍重视,开展了大量的研究工作。现在,对这个问题已经有了比较清楚地了解。 由于应力集中是导致结构损坏的一个重要原因,结构设计工作者在设计中必须始终注意这个问题。再进一步对船体结构中比较突出的几个应力集中问题及该区域的结构设计作一些介绍。 通常,用应力集中系数来表示应力集中的程度。应力集中区的最大应力或分别与所选基准应务或之比值,即 ? (1) 称为应力集中系数。基准应力不同,应力集中系数也不同。所以,给定应力集中系数时,应指明基准应力的取法。 间断构件的应力变化规律以及应力集中系数的大小很大程度上决定于这些构件的形状。目前,已经能够确定各种形状的间断构件的应力集中系数。 二、开口的应力集中及降低角隅处应力集中的措施 在大型船舶上,强力甲板上的货舱口、机舱口等大开口,都严重地破坏了船体结构的连续性。当船舶总纵弯曲时,在甲板开口角隅外的应力梯度急剧升高,引起严重的应力集中,造成船体结构的薄弱环节。关于舱口角隅处应力集中的确定,导致去除方角而采用圆弧形角隅,并在角隅处采用加复板或厚板进行加强,同时要采用IV级或V级的材料。 1.开口的应力集中 关于孔边的应力集中,可用具有小椭圆开孔的无限宽板受位抻的情况来说明(见下图)。应用弹性理论可求得A、B两点的应力分别为: ? (2) 式中为无限远处的拉伸应力;为椭圆孔在A点的曲率半径;分别为垂直及平行于拉伸方向的椭圆主轴,负号代表压应力。 若以离开椭圆孔无限远处的拉伸应力作为基准应力,则A点的应力集中系数为: ? (3) 式(3)可推广到圆形开孔,此时。此外,还可推广应用到钢板中的裂缝(见下图)。假设在甲板上沿船宽方向出现裂缝,裂缝长为,可见裂缝尖端处的应力集中是非常大的。因此,裂缝一经产生,必继续蔓延扩大,直至结构破坏。若在裂缝尖端钻一小孔,直径约18mm,便可防止裂缝进一步蔓延,故称为止裂孔。这就是为何在以前建造的船舶舷边设置铆接的舷边角钢能止裂的原因。 受位伸的矩形开口角隅处的应力集中,主要受下述因素的影响。 (1)开口宽度与整个船宽的比值b/B,b/B增大,应力集中系数增大。 (2)开口长宽比a/b,a/b增大,应力集中系数降低。 (3)开口角隅处的形状。其中开口角隅处的形状对应力集中系数影响最大。 采用圆弧形角隅的大舱口,根据实船的试验资料,最大应力一般发生在舱口纵边上圆弧终止点内侧约成300角的圆弧边缘上,如下图所示。由图可看出,角隅圆弧半径τ与开口宽度b之比是影响应力集中的主要因素。时,应力集中系数急剧增大,但当时,应力集中系数不再变化,这与光弹性试验结果也是一致的。 舱口角隅采用椭圆形或抛物线形,且长轴沿船长方向,进一点改善了过渡方式,这时的应力集中系数比采用圆弧形的应力集中系数低。在保持同样开口面积情况下,把圆弧改成椭圆或抛物线形状,应力集中系数可降低12%-20%。所以,近代各船级协会规范在推荐采用这两种形状的角隅时,都不要求在角隅处再加厚板。因此,这两种形式的角隅不仅结构更合理,而且工艺更简单。 要指出,开孔板的受力情况不同,其应力集中也是不同的,对一般货船,甲板开口应力集中主要以承受总纵弯曲的拉伸与压缩应力为对象。对于大开口船舶,船体的扭转不可忽视,此时不仅甲板产生切应力,而且还必须考虑船体扭转产生舱口菱形变形所引起的应力集中。特别是对集装箱箱船,这是不容忽视的问题。 2、甲板上开口的设计 (1)开口方位的布置 为防止应力集中引起结构的破坏,在高应力区域和已经存在较大应力集中的区域内,应尽量避免开孔。例如,在强力甲板开口线以外的区域应尽量少开口,并须避开舱口角隅;在船中部桥楼和甲板室的前端壁与货舱角隅之间的强力甲板上,以及上层建筑端部的舷顶列板上等处所,也应尽量避免开口。 如需开口,开口的长边应沿船长方向布置。 (2)降低开口应力集中的结构措施 在结构设计时必须充分注意舱口角隅处的结构细节,对强力甲板上的机炉舱口,货舱口,为降低角隅处的应力集中,可采取如下一些措施; ①采用圆弧形舱口角隅。此时,角隅半径与舱口宽度之比不小于1/10(现《海船规范》已放宽到1/20)。但是,过大的圆角半径会使舱口有效面积减少,从而影响装卸货效率。此外,为进一步降低舱口角隅的应力集中,

文档评论(0)

shenlan118 + 关注
实名认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档