船体强度与结构设计 第4章ppt课件.ppt

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1、船体强度与结构设计第4章型材剖面设计ShipStrengthandStructuralDesign1第4章型材剖面设计ShipStrengthandStructuralDesign目的设计构成船体骨架系统的型材的剖面。要求掌握船体结构中的型材及其作用，衡量型材剖面材料利用的指标，型材剖面的强度要求及剖面要素计算，型材的稳定性计算，型材剖面设计的基本概念。能够完成船体骨架型材的设计。2ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积4.2型材的强度要求及剖面要素计算4.3型材的稳定性计算4.4型材剖面设计第4章型材剖面设计34.1型材剖面的

2、利用系数和比面积ShipStrengthandStructuralDesign第4章型材剖面设计44.1型材剖面的利用系数和比面积知识点船体结构中的型材，型材剖面的利用系数，比面积的定义、计算和意义。ShipStrengthandStructuralDesign5船体结构中的型材在船体结构中，加强船体钢板的型材通常约占船体结构钢料的30%左右，因此型材尺寸的合理选择，不仅对保证船体结构强度，而且对节约钢材都具有重要的意义。在船体结构中的型材大多是作为梁来使用的，根据材料力学的知识，梁在变形时主要是承受弯矩和剪力，所以本章主要讨论型材承受弯矩和剪力时的强度特性；虽然在船体结构中也有不少

3、型材可能承受拉伸或压缩的作用，但这类型材的剖面设计比较简单，而且已在材料力学中充分的讨论过了。ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积船体结构中的型材6船体结构中的型材大多由轧制型钢、T型材或折边钢板等制成，并与焊接的船体板形成组合梁，共同抵抗变形。轧制型钢（扁钢、角钢、球扁钢、I型钢、槽型钢等）国家已批量生产，设计时只需按要求选择型号。T型材因为最合理的使用材料而得到最高的强度，并且能够使结构具有对称性，因此在船体结构中得到广泛使用。ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积船

4、体结构中的型材7衡量型材剖面材料利用的指标型材剖面设计应符合下列要求：（1）具有足够的强度、刚度和稳定性；（2）尽可能符合生产与工艺方面的要求，例如制造简单、施工质量高；（3）满足特殊结构和营运使用的要求，例如为保证货舱容积而对型材剖面高度的限制；（4）剖面内材料分布合理，使型材重量最轻。衡量型材剖面内材料分布合理程度的指标有：剖面利用系数和比面积。ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积衡量型材剖面材料利用的指标8型材剖面抵抗弯曲的强度特性要求型材剖面在给定的弯矩作用下具有足够的强度特性，即要求它的最大弯曲应力不超过许用应力，即

5、式中：已知的弯矩；：许用应力。型材剖面的最小剖面模数是ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积型材剖面抵抗弯曲的强度特性9式中是型材剖面对其中和轴的惯性矩，，是剖面面积；是型材剖面上最远纤维到中和轴的距离。因为具有同样剖面模数的型材剖面有无穷多个，所以应该在这些无穷多个型材剖面之中选择具有最佳强度特性的所谓最优剖面。为此，将最小剖面模数改写成ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积型材剖面抵抗弯曲的强度特性10ShipStrengthandStructuralDesign4.1

6、型材剖面的利用系数和比面积型材剖面抵抗弯曲的强度特性由此可见，当剖面面积给定时，最小剖面模数的最大值出现在时，此时。由此，得到理想剖面的概念，它是由两个面积各为的翼板组成，没有腹板，如图所示。11ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积型材剖面抵抗弯曲的强度特性式中是剖面的高度。是理论上最小剖面模数的最大值，实际剖面模数和理想剖面模数的比值称为剖面的利用系数，值越大，剖面材料的利用率就越高。把理想剖面的剖面模数记作，则12ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积型材剖面抵抗弯曲

7、的强度特性下面列出了一些型材剖面的利用系数：（a）实心圆剖面；（b）实心矩形剖面；（c）小厚度空心圆管；如果剖面面积和剖面高度固定，不同剖面形状的剖面模数和利用系数各不相同，如果已知，对于任何实际的剖面其剖面模数可以按下式计算13ShipStrengthandStructuralDesign4.1型材剖面的利用系数和比面积型材剖面抵抗弯曲的强度特性如果知道了型材剖面的利用系数，就可以按要求的剖面模数和型材高度，确定所需要的型材剖面积（d）等厚度的薄壁空心方