船体总纵强度综合实验 --第二组.doc

江 苏 科 技 大 学 船体总纵强度 试验大纲 指导老师： 学生姓名： 学生学号： 2013年4月16号 船体总纵强度综合实验目的和要求 通过实验，可以直观地学会船体总纵强度的计算方法；学习测量结构应力的实验方法；实验数据处理方法及数据分析方法。 实验原理 长L=3.71m宽 B=0.565m D=0.31m；舭径0.05m 其余结测结参见图1单mm，其中板厚t=2.3mm。 图1 模型横剖面结构及尺寸 实验方法 （1）理论计算 计算各测点处的应力 弯矩M：实船由波浪和装载产生，模型实验中，用纯弯加载方法给出。 惯性矩I 计算：按规范规定，把船体结构中参加总纵强度的各构件分项逐项按表格计算。 各测点距中和轴的高Zi：根据各测点的位置尺寸测得。利用有限元软件MSC/PATRAN、MSC/NASTRAN进行建模和强度计算垂向范围为船体型深。把船体作为一等效船体梁，当船体梁受到中拱或中垂弯矩弯曲时，可以计算出梁上各测点处的应力模型材料：弹性模量E=2.06E5 Mpa；密度7850kg/m3；泊松比0.3 图2 全船有限元模型 （3）实验法 应变片法：即电阻应变片测量应变方法。其原理是：把应变片牢固的粘贴在构件的测点上， 当构件被加上载荷时，就会变形，不是伸长就是缩短，应变片也随着一起变形，应变片伸长 时其电阻值增大，应变片缩短时其电阻值减小，把应变片接成电桥，就可以得到电信号，再经放大和显示，即可得到微应变读数。再用虎克定理即可求出测点处的应力。 三、实验装置 1. 钢质结构船模 2. 直尺、游标卡尺及工具 3. 程控电阻应变仪 4. 千斤顶 5. 压力传感器及显示器 6．船模加载器 图 图12 压力显示器 图13 程控电阻应变仪实验步骤 法测量船体总纵弯曲应力的一般步骤为： 1.根据相似理论，设计和制作船模。本次实验船模为大开口型，钢质，尺度为。记录各构件的尺寸。 2.设置应变片测点，粘贴应变片。在船模测试段上取一横剖面，分别在底板、船侧板主甲板上布置测点。均为单向片。计算应力的相应点与应变测点一致。并记录每个测点编号的位置尺寸。 图2 测试剖面构件尺寸及测点布置3. 安装船模。把船模装在特制的加载架上，用油压千斤顶加载并用力传感器监测。记录加载的有关尺寸。为了消除新加工结构的内应力，最好加卸载110%载荷三次以上。本次船模试验的总纵弯矩取PL= 4. 接通静态应变仪及测量电路调试，全部准备就绪后预热仪器30 分钟。注意使用 仪器前没人指导操作就一定要看懂说明书再操作。5. 建立零工况：加载载荷调到零，清除其它所有干扰力，仪器自动平衡（采零）。 也可以预加部分载荷调零，其作用是消除安装不平稳引起的受力不均，削除内应力。 6. 正式加载：把设计载荷分成几级，逐级加载测量，然后逐级卸载测量。分级加卸载 测量可以在实验过程中观察构件应变的线性和重复性，及时发现和解决问题。详细记录每次 6 试验的储存页面、加载工况、试验时刻、环境温度等。 7. 载荷回零的工况一定要测出，根据回零应变，可以看出是否有残余应变，仪器是否有温度漂移。8. 确认没有其它问题后清理现场。五、实验结果与计算 .从测量仪器上读取数据，进行相关处理。 （1）理论计算数据 惯计 构件名称 数量 尺度 剖面积 距基线高 静距 惯性距 (cm2) （cm） (cm3） (cm4） 1 船底板 2 23.25x0.23 5.35 0 0 0.024 2 船底纵行 1 5x8x0.23 2.99 5.6 16.744 62.56 3 舭列板 2 7.85x0.23 1.81 2.5 4.525 93.77 4 舷侧外板 2 26x0.23 5.98 18 107.64 348.19 5 2 11x0.23 2.53 31 78.43 1937.53 6 舱口围板 2 5.3x0.23 1.22 28.3 34.526 2434.18 　 和 　 　 19.88 　 241.865 4876.254 　 d=B/A=12.17 (cm) 对中和轴的惯性距 　 I=2*(C-A*d^2) =3863.70 (cm4) 甲板边线的剖面模数 　 W2=I/(d2-d)=258.96 (cm4) 船底板的剖面模数 　 W1=I/ (d-d1)=400.68 (cm4) 注：表中A B C分别为剖面积、静矩和惯性矩 施加弯矩值：M= 船底正应力： 甲板处正应力： 图1 船体梁简化图（l=2.06m） 中剖面甲板应力值 P（kN） M(kN.m) M=Pl/8 应力值（N/mm2） σ1 =M/ W2 5 1.35 4.35 10 2.70 8.71 15 4.05 13.06 20 5.40 17.42 25