船舶结构与强度设计-第1章.pptx
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1、在正常使用过程中和在一定寿命期内,结构抵抗破坏或不发生过大变形的能力。1 结构强度结构梁、柱、刚架、板架、桁架等结构强度满足要求是指:结构在正常使用过程中和在一定寿命期内具有不破坏或不发生过大变形的能力。结构强度不满足要求第一章 船舶结构强度第1节 结构强度概念 为什么要规定正常使用过程正常使用过程桥 梁正常使 用:桥面车辆载重量、桥墩轻微碰撞桥梁不正常使用:车辆过载、桥墩被严重碰撞为什么要规定一定寿命期内一定寿命期内结构要锈蚀、磨损、疲劳,承载能力逐渐降低,不可能无限期使用。为什么要规定不发生过大变形不发生过大变形什么情况会发生变形?结构变形有什么危害?吊车轨梁变形吊车不能正常工作。轿车厢变
2、形不美观。2 如何计算结构强度(1 1)构件破坏形式)构件破坏形式 构件破坏形式:构件断裂材料达到强度极限300-400MPa拉杆断裂材料达到屈服极限200-260MPa拉杆明显变形 构件失稳什么情况下发生失稳?受压细长构件失稳后失去承载能力。受压薄板也可能失稳。为什么不允许结构发生失稳?(2)(2)如何判断构件是否破坏如何判断构件是否破坏应考虑两方面能力和要求(载荷)拉杆例子拉杆例子:直径20mm圆杆,吊重物5吨。材料能力允许最大应力235MPa,圆杆能力允许最大拉力235106N/M20.3.14210-4=74000N=7.5t要求(载荷)拉力5t拉杆安全!简简支支梁梁长L=4m,剖面模
3、数W=692cm3,跨中集中载重P=5吨。能力根据允许最大应力235MPa计算允许最大集中载重P:能力最大集中载重P=16.5吨要求(载荷)载重P=5吨简支梁安全!实际判断结构是否破坏,看在外载荷作用下构件应力是否达到材料的屈服应力或者失稳的临界应力:y或e,并考虑留有裕量安全系数,即许用应力许用应力。计算结构中各构件应力结构分析例如:a.直径20mm圆杆,吊重物5吨。选择适当计算模型计算应力b.简易梁式起重机,主梁32a工字钢组成,跨距4m,起重设备0.5吨,最大起重量5吨。跨中弯矩最大,计算跨中最大弯曲应力:c.直径50mm、壁厚5mm钢管支柱,两端简支,长L=5m。I=196cm4,支柱
4、压力5吨。柱临界载荷:柱临界压应力:实际压应力:支柱失稳破坏!许用应力许许用用应应力力:在预计的载荷作用下构件允许承受的最大应力。许用应力=材料破坏极限应力/安全系数安全系数大于1为什么要留安全系数?载荷不准确 计算不准确结构能力不准确 计算不准确、结构尺寸不准确、材料和结构有缺陷、结构老化等结构能力留有裕量拉杆例子圆杆能力=y圆杆面积影响圆杆能力的因素:你能保证:y235MPa,圆杆直径20mm焊接质量(如果圆杆长需要焊接)影响圆杆载荷的因素:你能保证:重物不超过5吨?这些不定因素用安全系数来解决。构件材料破坏极限应力通常取屈屈服服应应力力。对于受压缩作用细长杆或薄板,极限应力通常取失稳的临
5、临界应力界应力。安全系数具体数值通常依据有关规范确定。一般情况,不定因素大则安全系数大不定因素大则安全系数大。强度计算过程总结确定载荷建立计算模型计算应力选取许用应力计算模型包括载荷和结构两方面载荷:大小,静力还是动力,集中还是分布?结构:单跨杆或梁,刚架或板架,平面或空间?如何选取许用应力?第2节 结构设计与强度关系 1 1 结构设计结构设计 选择材料:钢、木选择轧制型材(工字钢、槽钢、圆管)或组合型材剖面形状(工字形)剖面尺寸(轧制型材尺寸,工字钢面板宽度和厚度,腹板高度和厚度)如何确定这些参数?综合各种因素:使用性、安全和经济性 安全考虑使用期间不能坏设计实质是在保证安全和使用要求的前提
6、下,合理确定:材料、结构形式、构件尺寸和构件连接等。合理?省材料、便于建造和维护等2 2强度分析在结构设计中的作用强度分析在结构设计中的作用保证所设计的结构在使用期间不能坏,就必须进行强度分析。先拟定结构尺寸,然后进行校核强度分析,以检验所设计的结构是否安全,材料使用是否合理。如果分析发现结构不安全或材料浪费,则修改设计,重新进行结构强度分析,直到设计满意为止。强度分析在结构设计中的作用检验所设计的结构是否安全,材料使用是否合理。如,如果结构应力超过许用应力,结构不安全。如果应力很小,虽然结构安全,但材料可能浪费。如何修改设计?第3节 船舶结构强度特点1.船体结构的作用实现船舶功能的基础:为船
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