型材剖面設(shè)計(jì)

1、課題九型材剖面設(shè)計(jì)型材剖面的利用和比面積、型材的強(qiáng)度要求及剖面要素計(jì)算一、船舶拱垂1. 中拱（Hogging）2. 中垂（Sagging）3. 影響船舶拱垂變形的因素船體有效構(gòu)件尺寸、材料及分布載荷配置波浪影響靜水中彎曲變形AT HARBOUR波浪中彎曲變形 AT SEADouble hull1、按照所起的作用可以分為:1)僅承受接伸或壓縮荷重的作用的干件2)主要承受彎曲作用的梁、船體結(jié)構(gòu)中常用的骨架梁有：型鋼、組合梁型材最合理地使用材料而得到最高的強(qiáng)度，且能使結(jié)構(gòu)具有良好的對(duì)稱性，在船體結(jié)構(gòu)中使用范圍很廣。船體結(jié)構(gòu)中的型材一、衡量型材剖面材料利用的指標(biāo)1、型材剖面設(shè)計(jì)應(yīng)符合的要求：）具有足夠

2、的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；）應(yīng)盡可能符合生產(chǎn)與工藝方面的要求，如制造簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量高；）滿足特殊結(jié)構(gòu)與營(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、因腐蝕磨損而對(duì)最小板厚的要求；）剖面內(nèi)材料分布合理，使得結(jié)構(gòu)重量最輕，這是船體結(jié)構(gòu)工程師的重要目標(biāo)之一。2、衡量型材剖面積內(nèi)材料分布合理程度的指標(biāo)有： 剖面利用系數(shù)、比面積 梁材受橫荷作用時(shí)其抵抗彎矩的能力由剖面的最小剖面模數(shù)保證，最小剖面模數(shù) 剖面上最遠(yuǎn)纖維至中和軸的距離式中，型材剖面積對(duì)其中和軸的慣性矩 Z 微面積dF至中和軸的距離因而，在給定剖面積F時(shí)，若則上左式具有最大值，即理想剖面模數(shù)取兩個(gè)離中和軸的距離為、面積各為0.5F的翼

3、板組成的剖面，即理想剖面“理想”剖面模數(shù)為則 剖面利用系數(shù)實(shí)際所用的各種型材其最小剖面模數(shù)僅為的一部分，即式中稱為剖面的利用系數(shù)，表明材料在剖面中分布的合理程度已知某實(shí)心矩形如圖例4.1.1所示，長(zhǎng)為l，寬為h，求該矩形的剖面利用系數(shù)。解 如圖所示，理想剖面得到的“理想”剖面模數(shù)為：其實(shí)際的剖面模數(shù)為所以，矩形的剖面利用系數(shù) 在剖面積F和高度h相同的情況下,剖面利用系數(shù)的大小表明了材料在剖面中分布的合理程度.比面積:1.剖面模數(shù)比面積2.剖面慣性矩比面積意義:產(chǎn)生單位剖面模數(shù)所需的剖面積.二、型材的強(qiáng)度要求及剖面要素計(jì)算 為保證型材有足夠 強(qiáng)度，必須使翼板的最大正應(yīng)力和腹板上的最大剪應(yīng)力小于許

4、用應(yīng)力，即 及 則首先要建立型材剖面要素與剖面幾何尺寸之間的關(guān)系式。1.以焊接于船體鋼板上的T型材為例 （1）移軸定律1）參考軸的選?。阂孕∫戆搴穸戎悬c(diǎn)的軸線為參考軸，則剖面中和軸至參考軸的距離為：2)剖面對(duì)中和軸的慣性矩為：（2） 對(duì)參考軸的慣性矩（3）式中翼板對(duì)自己中和軸的慣性矩不計(jì)（太小）將（1）代入（2）得3)剖面模數(shù)小翼板的剖面模數(shù)為則大翼板的剖面模數(shù)為利用表格計(jì)算型材剖面模數(shù)剖面中和軸至參考軸的距離：對(duì)中和軸的慣性矩：剖面模數(shù)：如圖例4.2.1所示任意兩構(gòu)件的形心分別為a1和a2，其距離為D，已知各構(gòu)件的面積分別為A1和A2，對(duì)各自形心軸的慣性矩分別為I1和I2，求該組合剖面對(duì)其形

5、心軸的慣性矩I。解 以A2的水平中和軸為參考軸，則中和軸距參考軸的距離為所以， 4）型材剖面中材料合理分布程度的討論 對(duì)小翼板而言，其剖面橫數(shù)為最小，令： 令中和軸的大小翼板距離的比值為，即則，所以， 、改變剖面模數(shù)的方法、，理想狀況下，大翼板增至無(wú)窮，則大小翼板是對(duì)稱布置，2.增加腹板高度h，或者h(yuǎn)不變，增加小翼板的面積。（最有效的辦法）K=3時(shí)，K=6時(shí)，即h不變，但增加極為緩慢，不利于節(jié)約材料；2、腹板的相當(dāng)面積 腹板上的最大剪應(yīng)力公式可寫成 式中 F稱型材腹板的相當(dāng)面積，它相當(dāng)于使最大剪應(yīng)力沿腹板高度均勻分布的剖面積。3、梁材抗彎強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度間的關(guān)系已知型材剖面的尺寸如圖所示。試計(jì)算在下述情況下小翼板的剖面模數(shù)的變化情況：1)當(dāng)小翼板的剖面積f1增加