船体梁极限剪切强度计算方法
发布时间：2021-09-02 18:49
船体梁极限剪切强度是指船体梁发生剪切屈曲破坏所能承受的最大的剪力,它不同于一般的结构剪切屈服和板格理想弹性的剪切屈曲计算,很难获得精确的理论解。本文基于非线性有限元数值模拟和理论分析,研究板格、加筋板、船体梁的极限剪切强度特性和计算方法,提出船体梁极限剪切强度的计算公式,并进行了实船验证。结果表明,所提计算方法具有较高的精度。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(19)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
均匀受剪的四边简支板格Fig.1Simplifiedsupportedpanelwithuniformshearforce
，当ab时，当a<b时。(4)σE为板格的参考应力，N/mm2。σE=0.9E(tb)2。(5)式中：E为材料的弹性模量，N/mm2；t为板格厚度，mm；a为板格长度，mm；b为板格宽度，mm。本文选取多艘实船的垂向和斜向板格（共计30块），建立板格剪切屈曲有限元模型，进行极限剪应力有限元计算[9]，并与规范板格临界剪应力公式的计算结果做了比较。计算结果如图2所示，图3为典型板格剪切屈曲极限状态的变形图（放大100倍）。图2板格应力—剪应变图Fig.2Panelstress-straincurve图3极限状态时的变形图（100倍）Fig.3Deformationatultimatecondition（Amplify100Times）30个板格的剪切屈曲有限元计算结果与现行海船规范板格临界剪应力公式的计算结果的平均偏差为5%之内，表明现行规范公式对于板格的临界剪应力计算具有较高的精度。2加筋板的极限剪力计算文献[7]指出当加筋板所有的板格都达到极限剪切强度时，则认为整个加筋板达到剪切极限状态。由此可推出加筋板极限剪力公式：Qu1=1√3q∑i=1Cτ,i·bi·ti·ReHP,i。(6)qCτ,ibitiReHP,i式中：为加筋板中剪力作用方向的板格数目；为第i块板格的折减系数，见式（2）；为第i块板格的剪力作用方向的宽度，mm；为第i块板格的厚度，mm；为第i块板格的屈服强度，N/mm2。采用板格极限剪力累加建立加筋板的极限剪力式（6）和加筋板剪切屈曲的非线性有限元模型[9]，进行实际船舶的10余块加筋板的极限剪力的计算，确定加筋板的极限剪切强度特性，讨论板?
对式（6）精度的影响。图4为某一加筋板的3跨（强力构件未建模，用约束替代）5筋模型的剪切极限状态下的变形图（放大10倍）。由图4可以看出，板格发生了明显的剪切变形，扶强材也出现了不同程度的倾斜。图4极限状态时的变形图（10倍）Fig.4Deformationatultimatecondition（Amplify10Times）为考察加筋板的极限剪力式（6）对不同板厚和扶强材的适应性，进行14块加筋板的公式法和有限元的计算对比，结果如图5所示。图5板厚的影响（L为角钢，F为扁钢）Fig.5Effectofpanelthickness（Lisanglebar，Fisflatbar）可知：1）板厚小于11mm时，加筋板有限元剪力与公式剪力的比值随着板厚的增大而减小，差异始终在15%以上；2）当11mm＜板厚≤30mm时，加筋板有限元剪力值与公式剪力值吻合最好差异在7%以内。为了考察加筋板的极限剪力式（6）对不同扶强材的适应性，取L系列（角钢）的10块加筋板，F系列（扁钢）的7块加筋板和T系列（T型材）的3块加筋板进行了公式法和非线性有限元的对比分析，结果如图6所示。可知：1）随扶强材增大，加筋板的有限元剪力值与公式剪力值差异有不同程度增大，意味着扶强材增大，参与剪切的程度越大；2）同样尺寸，对加筋板抗剪承载力提高的程度依次为T型材、L角钢，F扁钢；3）对于较薄的加筋板，加强筋对加筋板剪切强度影响较大，加强筋的抗剪作用不容忽视；4）对于中厚的加筋板，加强筋的影响较小，加强筋的抗剪作用可以忽略。3船体梁横剖面的极限剪力计算3.1梁剖面极限剪力公式基于加筋板极限抗剪强度的计算方法，认为当船体梁横剖面内所
【参考文献】：
期刊论文
[1]散货船碰撞损伤后的剪切极限强度[J]. 胡勇,崔维成. 船舶力学. 2004(04)
硕士论文
[1]船体梁极限剪切强度计算方法研究[D]. 方梦丹.浙江工业大学 2016
本文编号：3379538
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(19)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
均匀受剪的四边简支板格Fig.1Simplifiedsupportedpanelwithuniformshearforce
，当ab时，当a<b时。(4)σE为板格的参考应力，N/mm2。σE=0.9E(tb)2。(5)式中：E为材料的弹性模量，N/mm2；t为板格厚度，mm；a为板格长度，mm；b为板格宽度，mm。本文选取多艘实船的垂向和斜向板格（共计30块），建立板格剪切屈曲有限元模型，进行极限剪应力有限元计算[9]，并与规范板格临界剪应力公式的计算结果做了比较。计算结果如图2所示，图3为典型板格剪切屈曲极限状态的变形图（放大100倍）。图2板格应力—剪应变图Fig.2Panelstress-straincurve图3极限状态时的变形图（100倍）Fig.3Deformationatultimatecondition（Amplify100Times）30个板格的剪切屈曲有限元计算结果与现行海船规范板格临界剪应力公式的计算结果的平均偏差为5%之内，表明现行规范公式对于板格的临界剪应力计算具有较高的精度。2加筋板的极限剪力计算文献[7]指出当加筋板所有的板格都达到极限剪切强度时，则认为整个加筋板达到剪切极限状态。由此可推出加筋板极限剪力公式：Qu1=1√3q∑i=1Cτ,i·bi·ti·ReHP,i。(6)qCτ,ibitiReHP,i式中：为加筋板中剪力作用方向的板格数目；为第i块板格的折减系数，见式（2）；为第i块板格的剪力作用方向的宽度，mm；为第i块板格的厚度，mm；为第i块板格的屈服强度，N/mm2。采用板格极限剪力累加建立加筋板的极限剪力式（6）和加筋板剪切屈曲的非线性有限元模型[9]，进行实际船舶的10余块加筋板的极限剪力的计算，确定加筋板的极限剪切强度特性，讨论板?
对式（6）精度的影响。图4为某一加筋板的3跨（强力构件未建模，用约束替代）5筋模型的剪切极限状态下的变形图（放大10倍）。由图4可以看出，板格发生了明显的剪切变形，扶强材也出现了不同程度的倾斜。图4极限状态时的变形图（10倍）Fig.4Deformationatultimatecondition（Amplify10Times）为考察加筋板的极限剪力式（6）对不同板厚和扶强材的适应性，进行14块加筋板的公式法和有限元的计算对比，结果如图5所示。图5板厚的影响（L为角钢，F为扁钢）Fig.5Effectofpanelthickness（Lisanglebar，Fisflatbar）可知：1）板厚小于11mm时，加筋板有限元剪力与公式剪力的比值随着板厚的增大而减小，差异始终在15%以上；2）当11mm＜板厚≤30mm时，加筋板有限元剪力值与公式剪力值吻合最好差异在7%以内。为了考察加筋板的极限剪力式（6）对不同扶强材的适应性，取L系列（角钢）的10块加筋板，F系列（扁钢）的7块加筋板和T系列（T型材）的3块加筋板进行了公式法和非线性有限元的对比分析，结果如图6所示。可知：1）随扶强材增大，加筋板的有限元剪力值与公式剪力值差异有不同程度增大，意味着扶强材增大，参与剪切的程度越大；2）同样尺寸，对加筋板抗剪承载力提高的程度依次为T型材、L角钢，F扁钢；3）对于较薄的加筋板，加强筋对加筋板剪切强度影响较大，加强筋的抗剪作用不容忽视；4）对于中厚的加筋板，加强筋的影响较小，加强筋的抗剪作用可以忽略。3船体梁横剖面的极限剪力计算3.1梁剖面极限剪力公式基于加筋板极限抗剪强度的计算方法，认为当船体梁横剖面内所
【参考文献】：
期刊论文
[1]散货船碰撞损伤后的剪切极限强度[J]. 胡勇,崔维成. 船舶力学. 2004(04)
硕士论文
[1]船体梁极限剪切强度计算方法研究[D]. 方梦丹.浙江工业大学 2016
本文编号：3379538
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