Курсовая работа: Проверочный расчёт местной прочности конструкции корпуса судна
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
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
Определение элементов поперечного сечения балок
Вертикальный киль
| Т.К т.3,1,2,3,3,1 | ||||||||
| № | Связи корпуса (продольные) | Размеры | Площ.попер.сечения Fсм2 | Отст.от оси срав. Z м | Стат.момент F*Z | Момент инерций перен. F*Z2 | Собственый момент J см2*м | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 1 | Листы настила второго дна | 1,1 | 360 | 396 | 1,2 | 475,2 | 570,2 | 427,680 |
| 2 | Ребро по ДП на 2-м дне | ┴ 16б | 16 | 16 | 1,1 | 17,6 | 19,4 | 0,045 |
| 3 | Вертикальные РЖ флора | ┌ 14а*2 | 14,05 | 28,1 | 0,8 | 22,5 | 18,0 | 0,082 |
| 4 | Вертикальные РЖ флора | ┌ 14а*2 | 14,05 | 28,1 | 0,4 | 11,2 | 4,5 | 0,082 |
| 5 | Ребро по ДП на 2-м дне | ┴ 16б | 16 | 16 | 1,1 | 17,6 | 19,4 | 0,045 |
| 6 | Т.К 2шт. | 1,1 | 120 | 264 | 0,6 | 158,4 | 95,0 | 15,840 |
| 7 | Горизонтальный киль | 1,5 | 360 | 540 | 0 | 0,0 | 0,0 | 583,200 |
| ∑ | 1304 | 704,0 | 726,0 | 1027,000 | ||||
м
Днищевой стрингер
| Стрингер т.3,1,2,3,3,2 | ||||||||
| № | Связи корпуса (продольные) | Размеры | Площ.попер.сечения Fсм2 | Отст.от оси срав. Z м | Стат.момент F*Z | Момент инерций перен. F*Z2 | Собственый момент J см2*м | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 1 | Листы настила второго дна | 1,1 | 360 | 396 | 1,2 | 475,2 | 570,2 | 427,680 |
| 2 | Продольные балки второго дна | ┌ 16б*4 | 21,16 | 84,64 | 1,1 | 93,1 | 102,4 | 0,316 |
| 3 | Стрингер | 0,9 | 120 | 108 | 0,6 | 64,8 | 38,9 | 12,960 |
| 4 | Продольные балки днища | ┌ 18а*4 | 22,2 | 88,8 | 0,09 | 8,0 | 0,7 | 0,434 |
| 5 | Листы НО днища | 1,1 | 360 | 396 | 0 | 0,0 | 0,0 | 427,680 |
| ∑ | 1073,44 | 641,1 | 712,3 | 869,071 | ||||
м
Сплошной флор
| Сплошной флор т.3,1,2,3,3,3 | ||||||||
| № | Связи корпуса (продольные) | Размеры | Площ.попер.сечения Fсм2 | Отст.от оси срав. Z м | Стат.момент F*Z | Момент инерций перен. F*Z2 | Собственый момент J см2*м | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
| 1 | Листы настила второго дна | 1,1 | 240 | 264 | 1,2 | 316,8 | 380,2 | 126,720 |
| 3 | Стенка флора | 0,9 | 120 | 108 | 0,6 | 64,8 | 38,9 | 12,960 |
| 5 | Листы НО днища | 1,1 | 240 | 264 | 0 | 0,0 | 0,0 | 126,720 |
| ∑ | 636 | 381,6 | 419,0 | 266,400 | ||||
м
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:
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
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 мІ
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 мІ
Прочность выполняется
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
= 0,0636мІ
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<1/4Sдн
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.