华体会官网 球形扁钢等效方法研究_王天_冶金/矿山/地质_工程技术_专业信息

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SHIP ENGINEERING Vol.35 No.3 2013 Ship Engineering Vol。 35,2013年第3期球形扁钢等效方法研究王天1,黄小平1,韩正军2(1。上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240; 2.中国第701研究所上海分院船舶工业总公司,上海20110 2)摘要:在计算和分析船体结构强度时,有必要将球形扁钢与L型截面或T形材料等效,以计算屈服和屈曲。现有的等效变换方法存在明显的问题,在前人研究的基础上,介绍了两种简化的等效变换方法,并与现有方法进行了比较,结果表明这两种方法简单,方便球扁钢计算方法,准确度高;另外三种变换方法用Mars2000软件计算了船舶轮廓的极限强度,计算结果表明拟议的等效ent转换方法-船体结构的极限强度是最合理的。关键字:扁钢; L形材料;等效方法极限强度中国图书馆分类号:U66 8. 2文件编号:A货号:1000-6982(201 3) Z1-0106-04扁钢的等效研究王天,黄小平,韩正jun(1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240; 2.中国科学技术研究院701研究所,上海201102)在船体结构中,通常将扁钢简化为L形或T形结构,但是,现有的等效方法存在一些明显的问题,本文主要推断出两种新的等效方法,随后将其与现有的方法进行比较。结果表明,这两种新的等效方法更加简便,准确,并且通过专业的计算方法,计算了以大量扁钢作为加强结构的船型的极限强度。名为Mars200 0.的软件在计算过程中使用了三种不同的简化方法,包括本文推测的一种和两种,这表明,在计算船体的极限强度时,第一种推断的等效方法是最合理的方法。结构关键字:扁钢; L型杆;等效方法极限强度在船舶制造过程中,可用于船体肋骨和其他结构的型钢通常包括不等角钢,球形扁钢和T形钢。

其中,扁球钢是一种特殊钢,它由扁腹板和球形球头组成,是不对称钢。由于其特殊的球形设计,可以有效避免应力集中,因此主要用作船体加劲肋。扁球钢的广泛使用大大提高了船舶的承载能力和安全航行能力。但是,根据IACS通用结构规范(以下称为CSR [1])的要求,在计算船体横截面的极限强度以及分析船体加劲肋的屈服和屈曲破坏的过程中,通常不直接分析扁钢。此外银河体育官网 ,一些基于Smith [2]方法的用于计算船体结构极限强度的简化软件用于执行各种类型轮廓的有限元分析和计算。当解决上述问题时,可以将扁钢球等效地转换成L形或T形,并可以进行相关计算。但是,有许多方法可以等效转换扁钢。在CSR规范中已经提出了等效的转换方法,但是这种方法在计算船体结构的极限强度时会在计算结果中引起较大的误差,这是相对保守的。一些学者也通过建立扁平球形钢的数学模型来解决这个问题[3]。基于数学模型的求解方法较为复杂,计算不便。而且,没有给出通常用于船体加劲肋的扁平球形钢的类型来转换成L形钢。大小参数。本文根据现有的研究和计算经验,提出了两种新的等效手稿:2013-06-28;修订日期:2013-07-09作者简介:王田(1988-),女,研究生。

船舶结构的强度和疲劳度。通讯作者:黄小平(1964-),男,副教授。船舶结构的强度和疲劳性。 — 106 —王天等。研究了扁钢球等效法的转化方法,并将其与CSR中提出的等效法相比较。为了解决上述问题澳洲幸运8APP ,本文使用BV船级社的Mars2000 [4]计算软件,将通过以上三种不同的等效方法获得的变换后的L型梁尺寸应用于某条船段的极限强度计算。 ,并分析了计算结果。分析结果表明,当采用代码中的等效方法计算船体结构的极限强度时,误差较大,结果较为保守。本文提出的第一种等效方法的计算结果具有最小的误差,这是解决此类问题的最有效方法。 1船用扁球形钢的特性和应用扁球形钢是船舶和海军舰船的特殊结构钢。它主要用作船舶和海军舰船上的加固件和抗弯材料,例如大梁和肋骨。它们与船体钢板连接,并组合成各种形式的板框结构。作为船体结构的一部分,扁钢球将参与船体的设计计算。检查结构的强度和稳定性时,必须使用球形扁钢的各种截面元素,例如截面面积A,重心坐标y,惯性矩I和但是,在船体结构的极限强度分析中,扁钢不能直接用于疲劳和屈曲计算,它必须等于L形或T形。扁钢球的截面特性如图1所示。

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主要尺寸参数是球形扁钢的腹板高度hw,腹板厚度tw和球宽度b。图1球形扁钢截面特性示意图2 CSR中的球形扁钢等效方法介绍中国船级社《 2009年远洋钢船入级规则—散货船结构(CSR)》第3章第6节4. 1. 1给出了将扁平球晶转变为L型截面的等效计算公式。 CSR给出的等效变形原理是确保等效变形后的型材横截面面积和惯性矩与原始扁钢相同。图2是等效的示意图。如图2所示,扁钢和L型钢的几何参数的物理含义如下:hw'是扁钢的腹板高度; tw'是扁钢的腹板厚度; hw是L形钢的腹板的高度。 ; Tw是L型材腹板的厚度; bf是L型翼的翼板的宽度; tf是L型翼板的厚度; y是质心的y轴坐标; Ixc是质心的y坐标的惯性矩;球形截面到角钢截面的等效转换过程定义为:hw = hw'?hw'9. 2 + 2bf =α(tw'+ hw'6. 7?2) tf = hw' 2 9. 2其中,α是系数,并且:([1)α=??1. 1 +?(120?hw')2 3000hw'≤120。?? 1. 0hw'> 120等价。该方法的特点是,变形后的L型材腹板的厚度与扁球的厚度相同,但是L型材的高度以及翼板的宽度和厚度需要计算,这是一种三变量转换方法。

3两种新的等效变换方法基于扁钢球等效变换的基本原理:确保等效变换前后的轮廓特性尽可能接近。但是,由于CSR规范中提供了等效的转换方法,因此L形钢筋的计算尺寸与原始扁钢的尺寸完全不同。因此,本文根据计算经验提出了两种不同的等效方法。在等效变换过程中,需要确定L轮廓的四个参数,即hw,tw,bf,tf。等效示意图仍为图2。3. 1等效方法一种基于CSR提出的等效方法获得新的等效转换方法的具体过程如下。四个参数的等效公式为:hw = hw'tw = tw'bf =α(tw + hw 6. 7?2)(2) tf = hw?2 9. 2其中,α是系数,并且:α=??? 1. 1 +(120?Hw)2 3000hw≤120.??1.0hw>120图2转变前后的扁钢示意图该转变的特征是假定为L形腹板,其高度和厚度与扁球钢相同,即,预先确定hw和tw,并且需要计算转换角钢的翼板宽度和厚度。该方法是一个两变量转换方法3. 2等效方法2 — 107 —根据第2节中描述的等效原理,一些学者[4]通过建立一个L型截面来计算扁钢的尺寸参数。数学优化模型,并给出其中的一些参数。扁钢到L形钢的尺寸参数。

但是,该方法计算复杂,并且没有提及船上常用的#5〜#14球形扁钢的转换。首先,不确定通过它建立的数学模型是否可以准确地获得扁​​平球晶从#5到#14的转变尺寸。其次,由它建立的数学模型不容易使用。因此,通过积累的计算经验,本文提出了第二种等效方法,其原理由下式表示:3. 3三种等效方法的比较给出了将扁钢等同于L型截面的示例。 :使用三种等效的方法来计算每个参数。等效值前后的参数如表3所示。表1与L型钢等效的#16〜#27球扁钢参数比较bf1 / mmtf1 / mmbf2 / mmtf2 / mm16a361 8. 433 5. 5561 8. 53718a401 9. 354 0. 0011 9. 17720a442 1. 654 4. 4452 1. 186AB = AL hw = hw'tw = tw'bf = btf = AL? tw? w? tw(3),其中AB代表扁钢的面积; AL代表转变后的L形钢的面积。将与该方法等效的扁钢的尺寸参数与所求解的尺寸参数进行比较由基于扁平扁钢的数学模型[4],并在表1中列出。由于没有两种转换方法更改原始球形扁钢翼板的高度和厚度,因此仅比较宽度和厚度表1列出了转换后的L形束翼板的翼缘。

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表1表明,本文提出的等效方法2的误差小于基于球形扁钢数学模型分析的尺寸参数,但本文的方法易于计算且易于使用。表2列出了GB中常用的扁钢[5]的尺寸参数。22a482 3. 304 8. 8892 2. 52524a522 4. 885 3. 3342 3. 86827a552 6. 566 0. 0012 3. 355注意:bf1和tf1表示通过本文提出的方法转换的L形梁的翼板的宽度和厚度; bf2和tf2之和表示基于扁钢数学模型的分析。L型钢的翼板的宽度和厚度。表2等效于L型参数表的#5〜#14球扁钢bw / mmtw / mmbf / mmtf / mm550416 7. 25660519 9. 07770521 9. 758805221 0. 82990 5. 5241 1. 24101006261 3. 1512120 6. 5301 4. 2614a1407331 6. 3514b1409351 6. 35表3球扁钢号8、10和20a前后的等效尺寸和比较表参数hwmm原始尺寸80bftwtfA(cm 2) Ixc(cm 4) y(cm)mm mm mm计算结果误差/%计算结果误差/%计算结果误差/%22 5-5. 84-3 6. 23- 5.07-һ802 4. 4 5 6. 7 5. 30- 9. 23 4. 56- 4. 6 4. 9- 3. 4 No.8二80 22 5 1 0. 8 5. 8403 6. 591 5. 09 0. 4CSR 7 3. 3 2 4. 4 5 5 6. 7 4. 96-1 5. 12 7. 1-25原始大小100 26 6 — 8. 63—8 5. 22— 4. 54-1 0. 5 6.29-һ1002 3. 34 6 8. 87 7. 54-1 2. 6 7 5. 51 -1 1. 4 5. 93- 5. 7 No.10两个100 26 6 1 3. 15 8. 6308 4. 86- 0. 4 6. 32 0. 5CSR 9 1. 13 2 3. 34 6 8. 87 7. 00-1 8. 8 5 8. 23 -3 1. 7 5. 46-1 3. 2原始大小200 44 10- 2 7. 36—1078—1 2. 4—һ200 3 7. 85 10 1 9. 74 2 5. 50- 6. 81019- 5. 51 1. 9 4. 0编号20a两个200 44 10 2 1. 65 2 7. 3601097- 1. 81 2. 40CSR 18 0. 3 3 7. 85 10 1 9. 74 2 3. 53 -1 4. 0762 -2 9. 31 0. 91 2. 1注意:请参考图表中Ixc和y的参考轴为2,并且每个参数不包括带板。

由以上计算结果分析:第一种等效方法是,等效面积和惯性矩小于原始球形扁钢尺寸,但质心y坐标接近原始球形扁钢。第二种等效方法确保等效前后的面积相等,转动惯量的差很小,从计算结果可以看出,等效L型钢的质心坐标变大。 -108-王天,等研究扁平球状钢的等效法CSR等效法时,等效面积,惯性矩和质心y坐标值均变小,并且原始扁平球状钢的尺寸之间的差异较大。 CSR规范的等效转换方法是保守的。形状参数,进而影响截面弯矩的计算值。作为整个截面的一部分,扁钢球直接影响船体截面的瞬时中性轴的位置。因此,通过对以上两点的分析,球形平面是基于简单计算的目的。本文提出了两种等效的方法。钢尺寸和质心坐标的精度符合船体截面极限弯矩测量的规范要求。根据CSR规范新提出的第一种等效方法,在满足规范要求的同时,与原始扁钢球的尺寸参数间隙变小。本文提出的第二种等效方法与其余两种方法不同之处在于,使用此方法转换后的L形钢筋的质心y坐标值变大,这可能对计算极限强度产生重要影响。船体结构。这非常重要。 BV船级社使用Smith提出的渐进破坏方法研究和开发了Mars2000,这是一种用于船体梁极限强度的计算软件。

当Mars2000软件输入配置文件的基本数据时,它主要根据尺寸进行绘制。该软件中的骨骼类型包括扁钢,可以直接用于计算船体结构的强度。让我们看一个多甲板船部分(该部分的纵向框架取自4)。三种等效方法在计算船体结构极限强度中的应用。船体是由加劲板组成的薄壁薄壁结构。扁钢截面如图3所示,使用Mars2000软件计算船中截面的极限强度。它使用扁平球的原始尺寸,并承受自重,货物和波浪浮力引起的剪切和弯曲力矩。船体抵抗纵向弯曲/剪切载荷的能力是船体的纵向强度,这是船体结构的最基本强度。不管通过三种等效方法获得的L型材的尺寸如何,其结果均在表4中进行了比较。从安全性,经济性和环境保护角度出发,正确分析船体的纵向强度具有重要意义。 1970年代后期,史密斯首先提出了一种简化的方法来计算船体的纵向极限强度。该方法简单有效地分析了船体梁在极限纵向弯矩作用下的破坏行为。也就是说,逐渐增加梁的纵向弯曲曲率,将加劲板单元的性能结合到梁的整体分析中yobo官网 ,并使用叠加方法获得船体梁的完整弯曲弯矩-曲率曲线。当曲线的斜率为零时,相应的弯矩为极限弯矩。在Smith方法中,将船体部分划分为由面板单元和硬角单元组成的离散模型,并假定这些单元彼此独立。

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元件的特性由载荷端缩短曲线表示。对于船体纵向弯曲期间的每个曲率值,基于平面截面的假设和船体截面的瞬时中性轴的位置,可以获取截面上每个元素的应变,然后求得应力。可以根据元素的特性曲线获得元素。横截面上所有元素的应力将力矩带到瞬时中性轴,这就是横截面的弯矩。主要用于肋骨的扁钢通常是格栅单元的一部分。扁钢的尺寸和质心位置直接影响栅格单元的形状。图3船体剖面图4极限强度结果与极限弯矩Mus(×1011Nmm)的比较直接使用球形扁钢的工作状态参考值当量法一种计算值误差/%当量法两种计算值误差/%CSR当量法计算值误差/%船舶软件下垂-4. 35- 4. 29- 1. 3- 4. 62 6. 2-4- 8. 0钟功5. 62 5. 56- 1. 1 5. 93 5. 5 5. 31-5. 5注:下垂弯矩为负,中拱弯矩为正;与直接使用扁平球形钢的计算值相比,大于拱形值的误差为正,否则为负。松弛的值是负的,主要是负的,否则是正的。从表4可以得出以下结论:1)使用三种等效方法得出的计算值的误差均在10%以内,均满足精度要求; 2)第一种等效方法的计算结果具有最小的误差,是最合理的等效方法; 3)第二等效方法的计算结果具有相对较大的误差,并且由于等效之后质心的y坐标值变大yb体育 ,因此极限强度的计算值也变大。这种等效方法部分危险; 4)使用等效C形钢中指定的L型钢与球形扁钢等效的方法计算出的极限强度值也较小,较为保守。

(在第154页旁边)— 109 —海洋工程参考文献:[1]李润培,王志农。海洋平台强度分析[M]。上海:上海交通大学出版社,199 2. [2] ABS。移动式海上钻井平台的建造和分类[S]。 200 8. [3] CCS。海上移动平台的分类和构造规则[S]。 200 5. [4] DNV推荐的常规色谱柱稳定单元RP-C103 [S]。 201 0. [5]关于ABS移动式海上钻井平台建造和分类的评注[S]。 200 1.(续第65页)。3)屏蔽式电动循环泵参数的优化结果为理论最佳值,优化过程未考虑实际工程因素的影响。基于主循环泵最佳配重的理论优化设计,证明了配重优化的可能性,可以为相关工程设计提供优化设计方向和参考。参考文献:[1]庄亚平。 AP1000屏蔽泵的应用分析[J]。电力建设,2010,31(1 1):98-10 1. [2] JOSEPH L.,HAMILL FA短泵排出管路中的启动压力[J]。水力发电学报,1972,98 (7):1117-112 5. [3] ASME锅炉和压力容器规范(第三部分):核电站组件[M]。上海化工设计院石油化工设备设计与建设集团。上海:国有海丰印刷厂,197 4. [4]中国农业机械科学研究院沉阳水泵设计院。叶片泵设计手册[M]。北京:机械工业出版社,198 3. [5]法拉第K.,BOUSBIA- SALAH A.银河国际 ,D'AURIA F.德黑兰研究堆泵启动瞬态分析模型[J]。核能进展,2007,49(7):499-51 0. [6]高辉,高峰,赵新昌,等。滑行期间反应堆冷却剂泵系统的瞬态流动分析[J]。核工程与设计,2011,241(2):509-51 4. [J]。 7]严长奇。核反应堆工程[M]。哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,200 4. [8] FARHADI K. MTR池式研究堆的流量滑降分析[J]。岩土力学,2011,32(S1):155-156核能进展,2010,52(6):573-57 9.(上接第109页))5结论虽然扁钢球等效于L,但有许多方法可用于型材或T型材,但用途不同,有必要找到最合理的等效方法。

对于本文中使用的软件来计算船体结构的极限强度,本文提出的第一种等效转换方法是最合理的。利用本文提出的扁钢等效方法和与船级社比较的等效方法,可以发现本文提出的等效方法满足规范要求,计算简单,适用性强。也很好。相关的等效问题提供了一定的参考价值。此外,本文的比较分析可以为扁平球形钢增强船体的极限强度的有限元分析和软件计算提供合理的等效方法。参考文献:[1]中国船级社。钢质海船入级规则[S]。北京:人民交通出版社,200 9. [2] Smith C S.局部压缩破坏对船体极限纵向强度的影响[C] // Proc。国际研讨会,《造船实用设计》,东京,1977年:73-7 9. [3]孙成孟,关冠,季卓尚。基于扁平钢等CSR有限元分析的效率方法研究[D]。大连:大连理工大学,200 9. [4]王文明。船体梁纵向极限强度分析[D]。上海:上海交通大学船舶与海洋工程学院,200 7. [5]金忠谋。材料力学[M]。北京:机械工业出版社,200 9. 2013年上半年造船业的基本经济运行情况。1月至6月,全国造船业完成载重量2060万吨,同比下降36%。

新船订单为2290万载重吨,同比增长11 3. 2%。截至6月底,在手船舶有1.0898亿载重吨,比去年同期减少1 3. 4%,比2012年底增加1. 9%。克拉克森的统计数据显示,中国的造船完工量,新订单和手持订单分别占世界市场份额的3 9. 1%,4 4. 2%和4 3. 1%。 1月至6月,全国完成出口船舶1728万载重吨,同比下降3 4. 4%;出口船舶共计2104万载重吨,同比增长16 3. 3%; 6月底,出口船舶订单为9514万载重吨。吨,同比减少1 1. 3%。出口船舶分别占全国造船完成量的8 3. 9%,9 1. 9%和8 7. 3%,新订单和手持订单。 1- 6月,船舶工业80家重点监测企业完成工业总产值1719亿元,同比下降1 6. 6%。其中,造船企业投资880亿元,同比下降3 1. 2%。船舶配套企业120亿元,同比下降2 7. 3%;船舶修理公司5 4.亿元,同比下降8. 5%。 1- 6月,航运行业80家重点监测企业完成出口交货值784亿元,同比下降2 4. 7%。其中,船舶工业为711亿元,同比下降2 6. 5%。船舶配件产业规模为2 3. 20亿元,同比下降2 0. 7%。船舶维修业完成投资34亿元球扁钢计算方法,同比下降2 0. 9%。 (来源:中国船舶工业协会)— 154 —