Проверочный расчёт местной прочности конструкции корпуса судна

ПРОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ МЕСТНОЙ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ КОРПУСА СУДНА

1. Схема нагрузок на перекрытие

Гидростатическое давление по ширине судна

· на вершине волны

, где

кПа

=0,595

= 17,1 кПа

86,4 кПа

· на подошве волны

= = 89 кПа

65 кПа

Гидростатическое давление на элементы набора днищевого перекрытия

· на вершине волны

кПа, где = 4,9

= =49,2 кПа

= 32,4 кПа

81,6 кПа

· на подошве волны

= 89 + 32,4 – 49,2 = 72,2 кПа

Гидростатическое давление на настил второго дна

· на вершине волны

43,2 кПа

кПа, где = = 4,3

кПа

· на подошве волны

= 89 + 31,4 – 43,2 = 81,1 кПа

2. Ширина присоединенных поясков днища и настила второгодна

Для Т.К. и Стрингера С₁=(1/6)Lп Lп=21,6 С₁=3,6

Расстояние между сплошными флорами С₂=2,4

3. Определение элементов поперечного сечения балок

· Вертикальный киль

м

· Днищевой стрингер

м

· Сплошной флор

м

4. Исходные данные для определения коэффициентов по таблицам справочника СМК

· Отношение сторон перекрытия , где

- расстояние между поперечными переборками 21,6 м

- расстояние между серединами ширины скулового пояса 14,3 м

= 1,5 м

· Отношение истинной толщины обшивки к ее приведённой толщине

· Отношение момента инерции киля и стрингера

· Отношение величины присоединённого пояска к расчетной ширине перекрытия

Выписываем значение необходимых коэффициентов:

5. Определяем коэффициент жесткости упругого основания для каждого главного изгиба

, где

Е – модуль Юнга 2,1 10

i =

a = 2,4 м

Вычисляем аргументы U для каждого главного изгиба

Находим вспомогательные функции академика Бубнова

6. Расчет местной прочности днищевого стрингера

Расчет изгибающих моментов

· В среднем сечении тунельного киля на вершине волны

· В среднем сечении вертикального киля на подошве волны

· В среднем сечении стрингера на вершине волны

кН∙м

· В среднем сечении стрингера на подошве волны

кН∙м

· В опорном сечении вертикального киля на вершине волны

кН∙м

· В опорном сечении вертикального киля на подошве волны

кН∙м

· В опорном сечении стрингера на вершине волны

кН∙м

· В опорном сечении первого стрингера на подошве волны

кН∙м

Расчёт перерезывающих сил

· В опорном сечении вертикального киля на вершине волны

· В опорном сечении вертикального киля на подошве волны

· В опорном сечении стрингера на вершине волны

· В опорном сечении стрингера на подошве волны

Расчёт главных изгибов и прогибов днищевого перекрытия посередине пролёта для перекрёстных связей, жёстко заделанных на жестких опорах.

Рассчитываем изгиб

· Рассчитываем главный изгиб для вертикального киля на вершине волны

· Рассчитываем главный изгиб для тунельного киля на подошве волны

· Рассчитываем главный изгиб для стрингера на вершине волны

· Рассчитываем главный изгиб для стрингера на подошве волны

Рассчитываем прогиб

· Рассчитываем прогиб посередине пролёта тунельного киля на вершине волны

,

где

= 0,00048м

· Рассчитываем прогиб посередине пролёта вертикального киля на подошве волны

= 0,00036м

· Рассчитываем прогиб посередине днищевого стрингера на вершине волны

= 0,0019м

· Рассчитываем прогиб посередине днищевого стрингера на подошве волны

= 0,0016м

Построение эпюр изгибающих моментов и перерезывающих сил

Расчёт максимальных значений нормальных и касательных напряжений

Определяем допускаемые напряжения

· Вертикальный киль

, где

- максимальное значение изгибающих моментов в пролёте связи и в опорном сечении, а именно:

- момент сопротивления связей тулельного киля

Прочность выполняется.

,

где

- максимальное значение перерезывающих сил

= 1935 кН

= 1304 = 0,1304 м²

Прочность выполняется

· Стрингер

,

где

- максимальное значение изгибающих моментов в пролёте связи и в опорном сечении, а именно:

- момент сопротивления связей тунельного киля

Прочность выполняется

,

где

- максимальное значение перерезывающих сил

= 1828 кН

= 0,1172 м²

Прочность выполняется

7. Расчет местной прочности флора

Рассматриваемый средний флор имеет симметрию относительно ДП, следовательно расчеты проводим для половины схемы.

Определение нагрузок на средний флор по пролётам

, где

81,6 кПа

72,2 кПа

а = 2,4

Расчет изгибающих моментов

Для раскрытия статической неопределимости воспользуемся теоремой трёх моментов, а именно составим выражение углов поворота для все промежуточных опор, учитывая, что жесткость (EJ) балки постоянна по все её длине.

· Опора 1

На вершине волны

На подошве волны

· Опора 3

На вершине волны

На подошве волны

Решаем систему из уравнений на вершине волны

(1)

(2)

Подставляем (2) в уравнение (3) и получаем

В итоге

Решаем систему из уравнений на подошве волны

(1)

(2)

Подставляем (2) в уравнение (1)

Расчет пролётных изгибающих моментов

· Пролёт 1-2 на вершине волны

· Пролёт 1-2 на подошве волны

· Пролёт 2-3 на вершине волны

· Пролёт 2-3 на вершине волны

Строим эпюры изгибающих моментов на вершине волны как наиболее экстремальных условиях

Расчет перерезывающих сил среднего флора

· Опора 1

На вершине волны

На подошве волны

· Опора 2

На вершине волны

На подошве волны

· Опора 3

На вершине волны

На подошве волны

Определяем правильность расчетов

ΣR = -2500,14 кН

ΣQ = 2500 кН

ΣR = -2216,1 кН

ΣQ = 2216 кН

Определяем максимальное значение перерезывающих сил

· На вершине волны

Пролёт 1-2

Пролёт 2-3

· На подошве волны

Пролёт 1-2

Пролёт 2-3

Строим эпюры перерезывающих сил

Расчет нормальных и касательных напряжений

Допускаемые напряжения

· Пролёт 1-2

· Пролёт 2-3

Прочность выполняется

· Опора 2

· Опора 3

Прочность обеспечивается

, где F = 0,0636м²

· Опора 2

· Опора 3

· Пролёт 1-2

· Пролёт 2-3

Прочность обеспечивается

Расчет пластин наружной обшивки днища

,

где

S = 1,1 м

b = 240 см

= 0,5

Р = 86,4 = 0,864 Па

V = 3,8

Lg 3,163 = 0,579.

Значит пластина жестко заделана и U = 4, 57

Прочность обеспечена посередине, в закладке на длинной стороне опорного контура не обеспечена!

Проверка:

W=9.8<1/4S_дн

W>0.275- пластина конечной жесткости.

Lg 3,163 = 0,579

U=5.41

Цепное напряжение:

Прочность обеспечена.

Расчет прочности пластин второго дна

, где

S = 1,1 м

b = 240 см

= 0,5

Р = 0,74 Па

V = 3.09

Lg 3.09 = 0.49.

Значит пластина жестко заделана и U = 7,4

Прочность обеспечена по середине. В закладке на длинной стороне опорного контура не обеспечена.

Пластину 2-го дна считаем упруго заделанной следовательно отсудствует σ₂.

Прочность обеспечена по середине.