钢结构局部强度计算.doc

钢结构局部强度计算 目 录 绪 论 4 1 强度的分类 4 2 载荷的分类 4 3 构件变形的分类 5 4 许用应力与安全因数 5 第一章 杆件的强度和稳定性计算 7 1.1 型材剖面要素的计算 7 1.1.1型材带板 7 1.1.2 型材剖面模数与惯性矩的计算 7 1.2拉杆和短粗压杆的强度设计 9 1.2.1 危险点的位置 9 1.2.2 强度设计 9 1.3 压杆的稳定性计算 10 1.3.1细长杆的稳定性计算 10 1.3.2中小柔度压杆的稳定性计算 11 1.3.3 压杆的稳定性计算 12 1.4 杆件抗弯强度计算 13 1.4.1强度要求 13 1.4.2常见形式的型材受力分析 13 第二章 板的强度计算 16 2.1 板的分类 16 2.2 刚性板的应力计算 16 2.2.1均布载荷板内最大正应力的计算 16 第三章 区域详细设计 19 3.1 外板设计 19 3.1.1 船底板 19 3.1.2平板龙骨 20 3.1.3舭列板 20 3.1.4舷侧外板 20 3.1.5舷顶列板 22 3.2甲板设计 22 3.2.1强力甲板 22 3.2.2甲板边板 23 3.2.3下层甲板 23 3.2.4甲板外载荷 24 3.2.5甲板横梁的剖面模数W不小于下式计算所得值 25 3.2.6甲板纵桁 26 3.2.7甲板纵骨 26 3.3舱壁设计 27 3.3.1水密舱壁 27 3.3.2非水密舱壁设计 30 3.4舷侧骨架设计 30 3.4.1 标准间距sb 30 3.4.2 横骨架式舷侧骨架设计 30 3.4.3纵骨架式舷侧骨架设计 31 附录一 常用型材规格表 35 表1 球扁钢 35 表2 不等边角钢 36 表3 不等边不等厚角钢 39 表4 管形钢质支柱 41 表5瑞典（INEXA）公司球扁钢 43 表6 挪威（FUNDIA）公司球扁钢 45 附录二 肘板尺寸 47 表7 肘板尺寸 47 附录三 参考文献 48 绪 论 船体结构设计内容是：选择合适的结构材料和结构形式，决定结构的尺寸和连接方式；在保证结构具有足够强度和安全性的前提下，使其具有最佳的技术经济性和美观性. 影响船体结构强度(结构安全性)的因素主要有两方面：载荷效应和材料性能. 长期以来，结构的安全性衡量标准都普遍采用确定性的许用应力法.该法以预先规定的某一计算载荷为基础，利用结构剖面中的计算应力σ与许用应力［σ］相比较来检验强度是否足够. 0.1 强度的分类 船体结构强度，按作用范围可分为：总强度、区域强度（甲板强度、舱壁强度、底板强度等）和局部强度. 船体结构强度，按作用形式可分为：纵向强度、横向强度和扭转强度. 0.2 载荷的分类 作用在船体结构上的载荷，按其对结构的影响可分为：总体性载荷和局部性载荷. 总体性载荷：是指引起整个船体变形或破坏的载荷和载荷效应.例如：总纵弯曲的力矩，剪力，应力及纵向扭矩 局部性载荷：是指引起局部结构，构件的变或破坏的载荷.例如：水密试验的压力，设备不平衡造成的惯性力，局部振动等.另外，货物，油，水等重力及舷外水压(静水或波浪)既能引起引起局部结构和构件的变形或破坏，又能引起总纵弯曲，扭转甚至船的断裂. 作用在船体结构上的载荷，按载荷随时间变化的性质可分为：不变载荷，静变载荷，动变载荷和冲击载荷. 不变载荷：是指在作用时间内不改变其大小的载荷.例如：静水载荷(包括静水压力，货物压力，静水弯矩等)，水密试验时的水压等. 静变载荷：是指载荷在作用时间内有变化，但其变化的最小周期超过该受力结构的固有震动周期若干倍，又称准静态载荷.例如：波浪载荷，液体货物的晃动压力，航行中的甲板上浪等. 动变载荷：是指在作用时间内的变化周期与所研究的结构响应的固有振动周期同阶.例如：螺旋桨引起的脉动压力，局部结构的强迫(机械)震动等. 冲击载荷：是指在非常短的时间内突然作用的载荷.例如船底砰击（见图）. 0.3 构件变形的分类 当构件的承载能力不能满足载荷对其产生的应力时，该构件的存在形式会产生变化.一般情况下可以分为：屈服和断裂.屈服分为压缩、拉伸和扭转变形. 0.4 许用应力与安全因数 许用应力是由材料本身决定的.比如说钢的密度7.85(g/cm3)，抗拉强度=1.03GPa，弹性模数E=2.1×102 GPa. 极限应力：材料丧失正常工作能力时的应力，称为极限应力.塑性材料的极限应力为其屈服点.脆性材料的极限应力为其抗拉（压）强度. 许用应力：为保证构建安全工作，需有足够的安全储备，因此把极限应力除以大于1的安全因数n作为材料的许用应力，记作，即= 对于塑性材料：=；对于脆性材料：=. 式中ns为屈服安全因数，nb为断裂安全因数.一般取ns=1.2~1.5；nb=2.0~2