第七章船舶结构强度与结构设计课件(使用.pptx

L o g Company LogoCompany Logo本节内容本节内容概述概述1常见结构的应力集中问题求解常见结构的应力集中问题求解2肋骨框架计算肋骨框架计算3船底板船底板架架4L o g Company LogoCompany Logo概述概述应力集中：在结构断面突变的位置，应力值远远高应力集中：在结构断面突变的位置，应力值远远高于平均应力的局部现象称之为应力集中。概括为：于平均应力的局部现象称之为应力集中。概括为：小范围、高应力小范围、高应力应力集中的特点：应力集中的特点：1.应力变化范围大。可以远高于平均应力，也可为应力变化范围大。可以远高于平均应力，也可为0，甚至应力方向也可改变；，甚至应力方向也可改变；2.高应力分布范围小，属局部现象。一般只局限于高应力分布范围小，属局部现象。一般只局限于结构突变处附近，对远离突变处影响很小；结构突变处附近，对远离突变处影响很小；3.应力峰值随结构变化明显。结构不连续或者构件应力峰值随结构变化明显。结构不连续或者构件断面突变；断面突变；L o g Company LogoCompany Logo概述概述应力集中系数：应力集中处的最大应力与所选定的应力集中系数：应力集中处的最大应力与所选定的平均应力之比值。平均应力之比值。应力集中系数是表示应力集中的程度；所选定的应应力集中系数是表示应力集中的程度；所选定的应力平均值要求与应力集中现象无关的名义应力，力平均值要求与应力集中现象无关的名义应力，其其取法并不是唯一的取法并不是唯一的。因此，确定应力集中系数时应。因此，确定应力集中系数时应指明选择的基准应力。指明选择的基准应力。L o g Company LogoCompany Logo概述概述应力集中系数应力集中系数k值，多数是利用光弹性试验求得的，值，多数是利用光弹性试验求得的，仅有少数几个特定形状的开口，可以根据弹性理论仅有少数几个特定形状的开口，可以根据弹性理论求出其精确值。当然，用有限元法也可得到相当精求出其精确值。当然，用有限元法也可得到相当精确的数值。对于船体结构而言，由于其实际结构复确的数值。对于船体结构而言，由于其实际结构复杂性，各种实船测量也是研究应力集中问题的一个杂性，各种实船测量也是研究应力集中问题的一个重要手段。重要手段。理论理论试验试验光弹性、实船测量光弹性、实船测量解析方法解析方法弹性力学弹性力学数值方法数值方法有限元分析有限元分析L o g Company LogoCompany Logo常见结构的应力集中问题求解常见结构的应力集中问题求解v圆形开孔板拉伸时的应力集中圆形开孔板拉伸时的应力集中1898年德国的年德国的G.基尔施首先得出圆孔附近应力集中的基尔施首先得出圆孔附近应力集中的结果。结果。无限大板无限大板设圆孔半径为设圆孔半径为a，板宽，板宽2B，均匀受拉，无限远应力，均匀受拉，无限远应力为为。，根据弹性理论可知，板内任一点（。，根据弹性理论可知，板内任一点（r,r,)处的处的应力状态：应力状态：L o g Company LogoCompany Logo常见结构的应力集中问题求解常见结构的应力集中问题求解高应力区高应力区500,1300，r0.2时，应力集中系数几乎不再变化。这与光弹性的时，应力集中系数几乎不再变化。这与光弹性的试验结果也是一致的。试验结果也是一致的。L o g Company LogoCompany Logo船体结构中的应力集中船体结构中的应力集中上层建筑端部主体上的应力集中：上层建筑端部与主体上层建筑端部主体上的应力集中：上层建筑端部与主体连接之处，由于断面形状发生突变，致使该处主体结构连接之处，由于断面形状发生突变，致使该处主体结构中产生高度应力集中。中产生高度应力集中。在上层建筑侧壁与主体的连接线上，作用着一些列的集在上层建筑侧壁与主体的连接线上，作用着一些列的集中力，如果以侧壁的端点为坐标原点，则这些集中力在中力，如果以侧壁的端点为坐标原点，则这些集中力在端点之外总是引起同号的正应力，这些应力的叠加结果端点之外总是引起同号的正应力，这些应力的叠加结果就更加形成端点处的应力集中；至于端点之内的主体结就更加形成端点处的应力集中；至于端点之内的主体结构中，由于是符号不同的应力叠加，故不会产生很高的构中，由于是符号不同的应力叠加，故不会产生很高的应力集中。应力集中。L o g Company LogoCompany Logo船体结构中的应力集中船体结构中的应力集中肘板的应力集中：肘板的应力集中：L o g Company LogoCompany Logo防止应力集中破坏的结构措施防止应力集中破坏的结构措施减小应力集中系数或应力集中范围减小应力集中系数或应力集中范围圆孔圆孔尽量减小其直径（不影响尽量减小其直径（不影响k值，但可缩小范围，值，但可缩小范围，若若d/t20则可不比加强）则可不比加强）椭圆形椭圆形使其长轴使其长轴/受力方向（使受力方向（使k值下降）值下降）矩形孔矩形孔采用较大的圆弧（降低采用较大的圆弧（降低k值）值）采用加厚板或增设覆板，以覆盖高应力区采用加厚板或增设覆板，以覆盖高应力区结构突变处采用过度结构结构突变处采用过度结构L o g oC l i c k t o e d i t c o m p a n y s l o g a n