船體梁極限剪切強度是指船體梁發(fā)生剪切屈曲破壞所能承受的最大的剪力,它不同于一般的結構剪切屈服和板格理想彈性的剪切屈曲計算,很難獲得精確的理論解。本文基于非線性有限元數(shù)值模擬和理論分析,研究板格、加筋板、船體梁的極限剪切強度特性和計算方法,提出船體梁極限剪切強度的計算公式,并進行了實船驗證。結果表明,所提計算方法具有較高的精度。 

【文章來源】：艦船科學技術. 2020,42(19)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

均勻受剪的四邊簡支板格Fig.1Simplifiedsupportedpanelwithuniformshearforce

，當ab時，當a<b時。(4)σE為板格的參考應力，N/mm2。σE=0.9E(tb)2。(5)式中：E為材料的彈性模量，N/mm2；t為板格厚度，mm；a為板格長度，mm；b為板格寬度，mm。本文選取多艘實船的垂向和斜向板格（共計30塊），建立板格剪切屈曲有限元模型，進行極限剪應力有限元計算[9]，并與規(guī)范板格臨界剪應力公式的計算結果做了比較。計算結果如圖2所示，圖3為典型板格剪切屈曲極限狀態(tài)的變形圖（放大100倍）。圖2板格應力—剪應變圖Fig.2Panelstress-straincurve圖3極限狀態(tài)時的變形圖（100倍）Fig.3Deformationatultimatecondition（Amplify100Times）30個板格的剪切屈曲有限元計算結果與現(xiàn)行海船規(guī)范板格臨界剪應力公式的計算結果的平均偏差為5%之內，表明現(xiàn)行規(guī)范公式對于板格的臨界剪應力計算具有較高的精度。2加筋板的極限剪力計算文獻[7]指出當加筋板所有的板格都達到極限剪切強度時，則認為整個加筋板達到剪切極限狀態(tài)。由此可推出加筋板極限剪力公式：Qu1=1√3q∑i=1Cτ,i·bi·ti·ReHP,i。(6)qCτ,ibitiReHP,i式中：為加筋板中剪力作用方向的板格數(shù)目；為第i塊板格的折減系數(shù)，見式（2）；為第i塊板格的剪力作用方向的寬度，mm；為第i塊板格的厚度，mm；為第i塊板格的屈服強度，N/mm2。采用板格極限剪力累加建立加筋板的極限剪力式（6）和加筋板剪切屈曲的非線性有限元模型[9]，進行實際船舶的10余塊加筋板的極限剪力的計算，確定加筋板的極限剪切強度特性，討論板?

對式（6）精度的影響。圖4為某一加筋板的3跨（強力構件未建模，用約束替代）5筋模型的剪切極限狀態(tài)下的變形圖（放大10倍）。由圖4可以看出，板格發(fā)生了明顯的剪切變形，扶強材也出現(xiàn)了不同程度的傾斜。圖4極限狀態(tài)時的變形圖（10倍）Fig.4Deformationatultimatecondition（Amplify10Times）為考察加筋板的極限剪力式（6）對不同板厚和扶強材的適應性，進行14塊加筋板的公式法和有限元的計算對比，結果如圖5所示。圖5板厚的影響（L為角鋼，F(xiàn)為扁鋼）Fig.5Effectofpanelthickness（Lisanglebar，F(xiàn)isflatbar）可知：1）板厚小于11mm時，加筋板有限元剪力與公式剪力的比值隨著板厚的增大而減小，差異始終在15%以上；2）當11mm＜板厚≤30mm時，加筋板有限元剪力值與公式剪力值吻合最好差異在7%以內。為了考察加筋板的極限剪力式（6）對不同扶強材的適應性，取L系列（角鋼）的10塊加筋板，F(xiàn)系列（扁鋼）的7塊加筋板和T系列（T型材）的3塊加筋板進行了公式法和非線性有限元的對比分析，結果如圖6所示�？芍�1）隨扶強材增大，加筋板的有限元剪力值與公式剪力值差異有不同程度增大，意味著扶強材增大，參與剪切的程度越大；2）同樣尺寸，對加筋板抗剪承載力提高的程度依次為T型材、L角鋼，F(xiàn)扁鋼；3）對于較薄的加筋板，加強筋對加筋板剪切強度影響較大，加強筋的抗剪作用不容忽視；4）對于中厚的加筋板，加強筋的影響較小，加強筋的抗剪作用可以忽略。3船體梁橫剖面的極限剪力計算3.1梁剖面極限剪力公式基于加筋板極限抗剪強度的計算方法，認為當船體梁橫剖面內所

【參考文獻】：
期刊論文
[1]散貨船碰撞損傷后的剪切極限強度[J]. 胡勇,崔維成.  船舶力學. 2004(04)

碩士論文
[1]船體梁極限剪切強度計算方法研究[D]. 方夢丹.浙江工業(yè)大學 2016



本文編號：3379538