船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第4章ppt課件.ppt

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1、船體強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第4章型材剖面設(shè)計(jì)ShipStrengthandStructuralDesign1第4章型材剖面設(shè)計(jì)ShipStrengthandStructuralDesign目的設(shè)計(jì)構(gòu)成船體骨架系統(tǒng)的型材的剖面。要求掌握船體結(jié)構(gòu)中的型材及其作用，衡量型材剖面材料利用的指標(biāo)，型材剖面的強(qiáng)度要求及剖面要素計(jì)算，型材的穩(wěn)定性計(jì)算，型材剖面設(shè)計(jì)的基本概念。能夠完成船體骨架型材的設(shè)計(jì)。2ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積4.2型材的強(qiáng)度要求及剖面要素計(jì)算4.3型材的穩(wěn)定性計(jì)算4.4型材剖面設(shè)計(jì)第4章型材剖面設(shè)計(jì)34.1型材剖面的

2、利用系數(shù)和比面積ShipStrengthandStructuralDesign第4章型材剖面設(shè)計(jì)44.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積知識(shí)點(diǎn)船體結(jié)構(gòu)中的型材，型材剖面的利用系數(shù)，比面積的定義、計(jì)算和意義。ShipStrengthandStructuralDesign5船體結(jié)構(gòu)中的型材在船體結(jié)構(gòu)中，加強(qiáng)船體鋼板的型材通常約占船體結(jié)構(gòu)鋼料的30%左右，因此型材尺寸的合理選擇，不僅對(duì)保證船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且對(duì)節(jié)約鋼材都具有重要的意義。在船體結(jié)構(gòu)中的型材大多是作為梁來(lái)使用的，根據(jù)材料力學(xué)的知識(shí)，梁在變形時(shí)主要是承受彎矩和剪力，所以本章主要討論型材承受彎矩和剪力時(shí)的強(qiáng)度特性；雖然在船體結(jié)構(gòu)中也有不少

3、型材可能承受拉伸或壓縮的作用，但這類(lèi)型材的剖面設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，而且已在材料力學(xué)中充分的討論過(guò)了。ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積船體結(jié)構(gòu)中的型材6船體結(jié)構(gòu)中的型材大多由軋制型鋼、T型材或折邊鋼板等制成，并與焊接的船體板形成組合梁，共同抵抗變形。軋制型鋼（扁鋼、角鋼、球扁鋼、I型鋼、槽型鋼等）國(guó)家已批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需按要求選擇型號(hào)。T型材因?yàn)樽詈侠淼氖褂貌牧隙玫阶罡叩膹?qiáng)度，并且能夠使結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱(chēng)性，因此在船體結(jié)構(gòu)中得到廣泛使用。ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積船

4、體結(jié)構(gòu)中的型材7衡量型材剖面材料利用的指標(biāo)型材剖面設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求：（1）具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；（2）盡可能符合生產(chǎn)與工藝方面的要求，例如制造簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量高；（3）滿(mǎn)足特殊結(jié)構(gòu)和營(yíng)運(yùn)使用的要求，例如為保證貨艙容積而對(duì)型材剖面高度的限制；（4）剖面內(nèi)材料分布合理，使型材重量最輕。衡量型材剖面內(nèi)材料分布合理程度的指標(biāo)有：剖面利用系數(shù)和比面積。ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積衡量型材剖面材料利用的指標(biāo)8型材剖面抵抗彎曲的強(qiáng)度特性要求型材剖面在給定的彎矩作用下具有足夠的強(qiáng)度特性，即要求它的最大彎曲應(yīng)力不超過(guò)許用應(yīng)力，即

5、式中：已知的彎矩；：許用應(yīng)力。型材剖面的最小剖面模數(shù)是ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積型材剖面抵抗彎曲的強(qiáng)度特性9式中是型材剖面對(duì)其中和軸的慣性矩，，是剖面面積；是型材剖面上最遠(yuǎn)纖維到中和軸的距離。因?yàn)榫哂型瑯悠拭婺?shù)的型材剖面有無(wú)窮多個(gè)，所以應(yīng)該在這些無(wú)窮多個(gè)型材剖面之中選擇具有最佳強(qiáng)度特性的所謂最優(yōu)剖面。為此，將最小剖面模數(shù)改寫(xiě)成ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積型材剖面抵抗彎曲的強(qiáng)度特性10ShipStrengthandStructuralDesign4.1

6、型材剖面的利用系數(shù)和比面積型材剖面抵抗彎曲的強(qiáng)度特性由此可見(jiàn)，當(dāng)剖面面積給定時(shí)，最小剖面模數(shù)的最大值出現(xiàn)在時(shí)，此時(shí)。由此，得到理想剖面的概念，它是由兩個(gè)面積各為的翼板組成，沒(méi)有腹板，如圖所示。11ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積型材剖面抵抗彎曲的強(qiáng)度特性式中是剖面的高度。是理論上最小剖面模數(shù)的最大值，實(shí)際剖面模數(shù)和理想剖面模數(shù)的比值稱(chēng)為剖面的利用系數(shù)，值越大，剖面材料的利用率就越高。把理想剖面的剖面模數(shù)記作，則12ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積型材剖面抵抗彎曲

7、的強(qiáng)度特性下面列出了一些型材剖面的利用系數(shù)：（a）實(shí)心圓剖面；（b）實(shí)心矩形剖面；（c）小厚度空心圓管；如果剖面面積和剖面高度固定，不同剖面形狀的剖面模數(shù)和利用系數(shù)各不相同，如果已知，對(duì)于任何實(shí)際的剖面其剖面模數(shù)可以按下式計(jì)算13ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系數(shù)和比面積型材剖面抵抗彎曲的強(qiáng)度特性如果知道了型材剖面的利用系數(shù)，就可以按要求的剖面模數(shù)和型材高度，確定所需要的型材剖面積（d）等厚度的薄壁空心方