型材剖面設(shè)計

1、船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計 型材剖面設(shè)計型材剖面設(shè)計型材剖面的利用和比面積、型材的強度要求及剖面要素計算船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計一、船舶拱垂一、船舶拱垂船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計3. 影響船舶拱垂變形的因素影響船舶拱垂變形的因素 船體有效構(gòu)件尺寸、材料及分布船體有效構(gòu)件尺寸、材料及分布 載荷配置載荷配置 波浪影響波浪影響船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計靜水中彎曲變形靜水中彎曲變形船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計AT HARBOUR船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計波浪波浪中彎曲變形中彎曲變形 船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計AT SEA船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計Double hull船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計1

2、、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度，且能使結(jié)構(gòu)具有良好的對稱性，在船體結(jié)構(gòu)中使用范圍很廣。船體結(jié)構(gòu)中的型材船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計一、衡量型材剖面材料利用的指標1、型材剖面設(shè)計應(yīng)符合的要求：）具有足夠的強度、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，如制造簡單、施工質(zhì)量高；）滿足特殊結(jié)構(gòu)與營運使用的要求，例如：為保證貨艙容積而對型材剖面高度的限制、因腐蝕磨損而對最小板厚的要求；）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)工程師的重要目標之一。船舶總體設(shè)

3、計船舶總體設(shè)計2、衡量型材剖面積內(nèi)材料分布合理程度的指標有： 剖面利用系數(shù)、比面積 梁材受橫荷作用時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)1WFFdFZZZZdFZZIW2maxmaxmax2max1船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計 剖面上最遠纖維至中和軸的距離FdFZI2maxZ式中，型材剖面積對其中和軸的慣性矩 Z 微面積dF至中和軸的距離maxZZ FZWmax1因而，在給定剖面積F時，若則上左式具有最大值，即船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計理想剖面模數(shù)取兩個離中和軸的距離為、maxZ面積各為0.5F的翼板組成的剖面，即理想剖面12lh12lhh0WhFW210“理想”剖面模數(shù)為則 船舶

4、總體設(shè)計船舶總體設(shè)計剖面利用系數(shù)0WhFWW2101實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船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計2021lhW 12lh12lhhhl已知某實心矩形如圖例4.1.1所示，長為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：船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計2316121121lhhlhZIW33. 03121612201lhlhWWW其實際的剖面模數(shù)為所以，矩形的剖面利用系數(shù)船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計 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

5、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.船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計 1WM ItNS二、型材的強度要求及剖面要素計算二、型材的強度要求及剖面要素計算 為保證型材有足夠 強度，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。船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計fffhfhfh212121.以焊接于船體鋼板上的T型材為例 （1）移軸定律1）參考軸的選取：以小翼板厚度中點的軸線為參考軸，則剖面中和軸至參考軸的距離為：船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計21212222)(122hffffhhfhfI1222222fhhf

6、hffffffffffhI2122121212)(32)剖面對中和軸的慣性矩為：（2） 對參考軸的慣性矩（3）式中翼板對自己中和軸的慣性矩不計（太?。ⅲ?）代入（2）得船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計fffffffffhhIW2112332221211)2246(2121fffffffh)2246(12122fffffffhhIW3)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)為船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計利用表格計算型材剖面模數(shù)剖面中和軸至參考軸的距離：ABe 對中和軸的慣性矩：eBCAeCI2剖面模數(shù)：1211ehIW，eIW船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計DABoy1211AADAZ如圖例4.2.1所示任

7、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，對各自形心軸的慣性矩分別為I1和I2，求該組合剖面對其形心軸的慣性矩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例4.2.1Da2a1y船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計221122211121)()(AADAADAAADAIII222121222122121ADAAAAAAAII2AAAAAADII21212122112112212121221AADIIAAAADII所以，船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計fffffK12224261222112ffffhh26K)(11KffhW 4）型材剖面中材料合理分布程度的討論

8、 對小翼板而言，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，船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計 、改變剖面模數(shù)的方法6310K0121ff 22Wf、，理想狀況下，大翼板增至無窮，則大小翼板是對稱布置，2.增加腹板高度h，或者h不變，增加小翼板的面積。（最有效的辦法）K=3時，K=6時，即1.h不變，但增加極為緩慢，不利于節(jié)約材料；船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計FNSItF 2、腹板的相當面積 腹板上的最大剪應(yīng)力公式可寫成 式中 F稱型材腹板的相當面積，它相當于使最大剪應(yīng)力沿腹板高度均勻分布的剖面積。3、梁材抗彎強度與抗剪強度間的關(guān)系船舶總體設(shè)計船舶總體設(shè)計已知型材剖面的尺寸如圖所示。試計算在下述情況下小翼板的剖面模數(shù)的變化情