автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.03, диссертация на тему:Конструктивное обоснование подкрепления бортовых перекрытий кораблей в процессе эксплуатации с учетом особенностей деформирования локально загруженных связей

На правах рукописи

Бураковский Павел Евгеньевич

КОНСТРУКТИВНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОДКРЕПЛЕНИЯ БОРТОВЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ КОРАБЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНО ЗАГРУЖЕННЫХ СВЯЗЕЙ

Специальность: 05.08.03 - Проектирование и конструкция судов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2010

003494246

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

кандидат технических наук, доцент Прохнич Владимир Прокофьевич

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Бойцов Геннадий Владимирович

кандидат технических наук Рюмин Сергей Николаевич

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

ОАО Центральное Морское Конструкторское Бюро «Алмаз»

Защита состоится 20 апреля 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.228.01 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» по адресу: 190008, г. Санкт-Петербург, ул. Лоцманская, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет».

Автореферат разослан «/£»"марта 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ В диссертационной работе решена актуальная научная задача- разработка эффективных методик расчета и способов подкрепления корпусных конструкций, компенсирующих снижение эксплуатационных характеристик кораблей и судов, возникающих в результате деформации корпуса под воздействием интенсивных локально распределенных нагрузок. Данная задача призвана разрешить ряд противоречий, которые имеют место при проектировании кораблей и судов:

- между необходимостью проведения швартовных операций кораблей и судов на волнении в море и работы в районах с битым льдом и недопустимостью деформирования корпусных конструкций сверх нормативных значений;

- между потребностью обеспечения заданных характеристик прочности и надежности корпуса и необходимостью снижения металлоемкости конструкций для улучшения динамических и эксплуатационных качеств кораблей и судов;

- между необходимостью расчета прочности конструкций кораблей и судов в пластической стадии для разработки подкреплений и отсутствием расчетных методик, позволяющих адекватно описать поведение корабельных конструкций за пределом упругости.

Последнее из упомянутых противоречий является главным при проектировании подкреплений бортовых перекрытий кораблей и судов.

Актуальность исследования заключается в том, что основой для сохранения и дальнейшего расширения деятельности России в Мировом океане, реализации ее интересов в этой области является сохранение и развитие всех основных составляющих морской мощи, таких как военно-морской, транспортный, промысловый, научный и другие флоты, а также научная, промышленная и испытательная базы для строительства, ремонта и всех видов обеспечения деятельности флотов. Повышение эффективности эксплуатации флота связано прежде всего с сокращением простоев кораблей и судов в ремонте за счет снижения повреждаемости их корпусов. Повышенная повреждаемость бортовых перекрытий кораблей и судов вызвана отсутствием достоверной информации о внешних эксплуатационных нагрузках и со спецификой работы бортовых перекрытий, испытывающих наряду с нагрузками от общего изгиба местные нагрузки большой интенсивности, возникающие при эксплуатации кораблей и судов (локальные нагрузки от кранцев, битого льда, навалов на ледяное поле или причал и.т.д.). Существенный вклад в решение проблемы снижения повреждаемости корпусов кораблей и судов внесли такие российские ученые, как К.Г. Абрамян, М.Н. Александров, А.Г. Архангородский, Н.В. Барабанов, J1.M. Беленький, Г.В. Бойцов, В.М. Волков, Ю.В. Головешкин, Н.Ф. Ершов, В.В. Касьянов, В.В. Козляков, В.А. Кулеш, А.И. Максимаджи, А.Ю. Неугодов, О.М. Па-

лий, П.Ф. Папкович, В.П. Прохнич, И.В. Репешев, H.A. Решетов, A.A. Родионов, С.Н. Рюмин, О.И. Свешников, Н.С. Соломенко, В.В. Сорокин, В.Н. Тря-скин, Ю.А. Шиманский и многие другие.

Повышенная повреждаемость элементов конструкций бортовых перекрытий при восприятии интенсивных локально распределенных нагрузок еще до конца не исследована. Так, не изучено влияние на несущую способность балочных конструкций реакций, вызванных их взаимодействием с пластинами. Традиционно этими реакциями пренебрегали, полагая их малыми по сравнению с нагрузками, воспринимаемыми балками. Однако в связи с регламентацией местной прочности с учетом развития пластических деформаций прогибы элементов бортовых перекрытий возрастают, увеличиваются соответственно и реакции. Поэтому необходимо разработать механизм учета этих реакций и закономерностей их распределения, т.к. их игнорирование при рассмотрении задач деформирования связей бортовых конструкций может привести к серьезным ошибкам в определении размеров связей при разработке эффективных схем подкрепления и модернизации.

С учетом обоснованной выше актуальной научной задачи тема диссертационного исследования сформулирована как «Конструктивное обоснование подкрепления бортовых перекрытий кораблей в процессе эксплуатации с учетом особенностей деформирования локально загруженных связей».

Целью данной работы является разработка эффективных методов расчета и подкрепления бортовых перекрытий, испытывающих действие интенсивных локально распределенных эксплуатационных нагрузок, с учетом взаимодействия их связей.

Гипотеза исследования - разрешение главного противоречия достигается за счет учета взаимодействия между элементами корпусных конструкций в процессе восприятия эксплуатационных нагрузок.

Объект исследования - методы и методики проектирования подкреплений локально загруженных бортовых конструкций.

Предмет исследования - проектирование подкреплений бортовых перекрытий кораблей и судов.

Задачи исследования:

- выявить причины возникновения повреждений бортовых перекрытий кораблей и судов и указать пути их устранения;

- разработать математическую модель деформирования локально загруженной упруго- пластической балки на упруго- пластическом основании с линейным и нелинейным упрочнением;

- исследовать вопрос деформирования локально загруженной упруго-пластической балки на пластическом основании с переменными характеристиками жесткости;

- решить задачу деформирования локально загруженного упруго- пластического шпангоута, работающего в составе бортового перекрытия корабля с учетом жесткости обшивки;

- разработать методику выбора размеров промежуточных шпангоутов лосально загруженных бортовых перекрытий кораблей и судов;

- выявить роль бортового стрингера в обеспечении несущей способности локально загруженного бортового перекрытия корабля;

- разработать схемы подкрепления и методику проектирования локально загруженных бортовых перекрытий с равнопрочными размерами связей.

Методы исследований. При выполнении диссертационной работы использовались методы строительной механики корабля, математического моделирования на ЭВМ, теории вероятности, математической статистики, теории предельного равновесия, численные методы расчета (МКЭ).

Основные результаты, выносимые на защиту:

- математическая модель расчета изгиба балок, лежащих на основании прандтлевского типа с линейным и нелинейным упрочнением;

- методика учета жесткости обшивки при изгибе балок корабельных перекрытий (шпангоутов) и особенностей деформирования локально загруженных балок в запредельном состоянии;

- способы подкрепления пластин обшивки бортовых перекрытий кораблей в процессе эксплуатации при гофрировке.

Достоверность и обоснованность результатов научных исследований подтверждается хорошей сходимостью полученных расчетных значений параметров с результатами испытаний конструктивно- подобных жестяных моделей и с расчетами по МКЭ с применением программ АЫБУБ и ЫА5Т11АМ.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

- получено решение системы дифференциальных уравнений для деформирования локально загруженной упруго- пластической балки, лежащей на упруго* пластическом основании с переменными характеристиками жесткости;

- оценены распорные характеристики балочных конструкций корабельных перекрытий (шпангоутов и стрингеров);

- решена задача деформирования шпангоута в упруго- пластической стадии с учетом реакций упруго- пластического основания, роль которого выполняет бортовая обшивка;

- получено решение задачи деформирования локально загруженных бортовых перекрытий кораблей и судов с учетом взаимодействия их связей;

- сформулированы критерии равнопрочности.

Практическая значимость результатов работы состоит в том, что:

- получена возможность уточненной оценки резервов упруго-пластического деформирования локально загруженных шпангоутов корабельных перекрытий, работающих в запредельном состоянии;

- разработана методика оценки несущей способности бортовых перекрытий кораблей и судов, а также их составных элементов, подверженных воздействию интенсивных локально распределенных эксплуатационных нагрузок;

- предложена методика проектирования локально загруженных бортовых перекрытий с равнопрочными размерами связей;

- создана методика выбора жесткости промежуточного шпангоута при действии локально распределенных эксплуатационных нагрузок;

- усовершенствован способ подкрепления пластин бортовой обшивки кораблей при действии интенсивных локально распределенных нагрузок.

По материалам диссертации подана заявка на изобретение №2009113394, по которой принято решение о выдаче патента РФ на изобретение.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены и используются в практической деятельности технического управления Балтийского флота, ООО «Судоремонт- Балтика», а также в учебном процессе Балтийского ВМИ имени адмирала Ф.Ф. Ушакова и Калининградского государственного технического университета.

Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось на международных научно- технических конференциях «Инновации в науке и образовании» г. Калининград (2006, 2007, 2009 гг.); «The Seventeenth International Conference on Hydrodynamics in Ship Design HYDRONAV 2007» г. Вроцлав (2007 г.), Польша; «Конференция по строительной механике корабля памяти профессора П.Ф. Папковича» г. Санкт- Петербург (2007, 2009 гг.); «Конференция по строительной механике корабля памяти академика Ю.А. Шиманского» г. Санкт- Петербург (2008г.); «Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке и производстве» г. Нижний Новгород (2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 3 статьи и 11 тезисов докладов на научно- технических конференциях. В личном авторстве опубликовано 7 работ, доля автора в остальных работах от 70 до 80%. В изданиях, рекомендованных перечнем ВАК, опубликована одна статья в личном авторстве.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем работы 193 страницы, из них 34,5 страницы рисунков (69 рисунков), 3 страницы таблиц (6 таблиц) и 12 страниц списка литературы (133 наименования).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, дана оценка научной новизны, практической значимости полученных результатов.

В первой главе рассмотрены закономерности и причины повреждаемости корабельных бортовых перекрытий. Отмечено, что корабельные бортовые перекрытия являются самыми повреждаемыми конструкциями, т.к. помимо деформаций от общего изгиба они должны воспринимать нагрузки местного характера: гидростатические, волновые и интенсивные локально распределенные. Повышение надежности бортовых конструкций кораблей не возможно без анализа их поведения при восприятии интенсивных локальных эксплуатационных нагрузок, являющихся основной причиной их повреждаемости.

Под действием таких нагрузок все элементы конструкции (пластины, шпангоуты и стрингера) в той или иной степени взаимодействуют между собой, реакции взаимодействия при этом носят нелинейный характер при работе конструкций в пластической области. Уточнение работы связей в упруго- пластической области деформирования сдерживается отсутствием приемлемых решений, позволяющих учесть нелинейность сил поддержания.

Для исследования поведения корабельных конструкций в упруго- пластической стадии применяются уравнения упруго-пластического изгиба балки, лежащей на основании с переменными характеристиками жесткости. Решение строится на основании реализации концепции о мгновенном раскрытии пластических шарниров. При рассмотрении балки на основании с линейным упрочнением ее следует разбить на две части, полубесконечную, лежащую на основании жесткостью "КГ' и имеющую на кромке прогиб " м^", и балку, лежащую на основании жесткостью "Кг". С учетом соответствующих граничных условий можно записать уравнения упругой линии балок в следующей форме:

где £(*) Д (*)■ функции, определяемые из граничных условий.

При дальнейшем увеличении вешней нагрузки Р процесс деформирования распадается на ряд стадий, на каждой из которых, в соответствии с граничными условиями, процесс деформирования описывается уравнениями, аналогичными (1)-(2). Результаты расчета приведены на рисунке 1, где расстояние между боковыми пластическими шарнирами, 1- толщина более широкого пояска несимметричного двутаврового профиля балки. В случае, если характеристики основания носят сильно нелинейный характер, следует произвести их кусочно-линейную аппроксимацию таким образом, чтобы на каждом из участков характеристики жесткости представлялись линейными функциями (рисунок 2). На рисунке 2 по оси абсцисс отложены прогибы основания по оси ординат его реакции г. Значения прогибов \у2, Wз и реакций г2, г3 основания получаются при аппроксимации его характеристик.

Результаты анализа зависимости сила-прогиб для балки при аппроксимации характеристик упруго-пластического основания одной, двумя и тремя ли-

м,2(х) = РЛ,(х) + Л2(х),

(1) (2)

нейными функциями показали, что для большинства практических задач можно ограничиться двумя линейными функциями, что существенно упрощает расчет.

1обр-ХоБр/1.

250 -V--i---------------i-------------------------г-----------------------------

200 ----------------------i-----------------------------------[---------------------------------—

150 .....; .......

ICO

50------¡---------"Г-----------------------]-----------------

0 -i-1-Í-—-

О 0,2 0,4 0,6 0,8 K2=K2/K,

Рис. I. Зависимость размеров зоны обрушения балки от параметров жесткости основания

Г

Гз гг

\Н| «г \\>з W

Рис. 2. Характеристики деформирования нелинейного упруго- пластического основания и схема его аппроксимации

Сопоставление величины нагрузок балок при образовании кинематического механизма с нагрузками, полученными по теории предельного равновесия, показывает серьезные расхождения в значении нагрузок. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что применение теории предельного равновесия для отдельных элементов корпусных конструкций должно вестись достаточно осторожно.

!оГ.р/-

j

i !

В первой главе показано, что основной причиной повреждений корабельных бортовых перекрытий является действие интенсивных локально распределенных нагрузок. Представленные методы решения задач позволяют существенно уточнить специфику поведения элементов корабельных бортовых конструкций, воспринимающих интенсивные локально распределенные нагрузки, разрабатывать более легкие подкрепления кораблей без снижения их надежности, что улучшает их тактико-технические характеристики.

Вторая глава посвящена исследованию работы шпангоутной ветви в составе перекрытия. Традиционно оценка несущей способности шпангоутной ветви выполняется по теории предельного равновесия, где полагается, что балка шпангоута работает изолированно от пластины (пластина здесь включается в расчет лишь в качестве присоединенного пояска, а роль опор должны выполнять палубы или перекрестные связи). Такая идеализация расчетной схемы шпангоута обосновывается тем, что жесткость пластин несоразмеримо мала по сравнению с жесткостью самого шпангоута. Однако с развитием пластических деформаций в балках шпангоутов резко увеличиваются прогибы, и, как следствие, начинают расти реактивные усилия поддержания со стороны пластины, игнорирование которых может привести к серьезным ошибкам в расчетах. Особенно сильно этот эффект проявляется после образования в шпангоутной ветви кинематически изменяемого механизма (т.е. после достижения предельного состояния) или при нагрузках, близких к предельным. В таком случае несущая способность шпангоута как балочной системы только возрастает за счет резкого увеличения реакций со стороны пластин и возникновения продольных растягивающих усилий в плоскости шпангоута.

Расчетная схема шпангоутной ветви может быть сведена к рассмотрению изгиба упруго-пластической балки, загруженной сосредоточенной силой, лежащей на упруго-пластическом основании с линейным упрочнением. Проводя кусочно-линейную аппроксимацию зависимости сила-прогиб для балки-полоски, полученной в рамках гипотезы о мгновенном раскрытии пластических шарниров, можно получить искомые характеристики упруго-пластического основания (рисунок 3). (По оси абсцисс отложен прогиб балки-полоски \у, по оси ординат- соответствующая ему нагрузка Р. Значение прогиба соответствует смене жесткости основания при аппроксимации его характеристик, параметры щ, Рю, Р20 используются при определении аппроксимированной жесткости основания.) Величины продольных усилий в балках- полосках Т и шпангоутной ветви определяются из рассмотрения деформирования обрушившейся части конструкции и прилегающих к ней участков (рисунок 4). Так, для шпангоута коэффициент распора может быть определен с использованием выражения:

0,08 + 0,06^-

Крлт. =-2' ^

1,08 + 0,06—!-Ь,

На рисунке 4 и в формуле (3) а- поперечная шпация перекрытия, /,-расстояние между внешними нестационарными пластическими шарнирами в момент их образования, \ -расстояние между смежными с загруженным шпан-

Рис. 3. Схема определения характеристик Рис. 4. Схема трансформации зоны обоснования шпангоута рушения перекрытия

Варьируя жесткостью шпангоутов и пластин, с помощью данной методики можно оценить их влияние на несущую способность шпангоутов и определить рациональное соотношение между жесткостью шпангоутов и пластин (рисунок 5). Параметр Л = А/Ат„ на графиках представляет собой долю высоты некоторой балки набора А от наибольшей из исследованных . На рисунке 5 представлены графики, показывающие, как меняется несущая способность шпангоута при изменении шпации а и толщины I обшивки (по оси абсцисс отложена жесткость пластин а//, а по оси ординат - отношение предельных нагрузок балок при некоторой шпации Р2 и шпации 600 мм Р2(600)).

При образовании трехзвенного шарнирного механизма в зоне обрушения шпангоутная ветвь не теряет несущей способности, а, напротив, еще способна воспринимать нагрузку существенно превышающую ту, при которой образовался трехзвенный механизм. Это объясняется тем, что реакции поддержания обрушившихся звеньев со стороны обшивки продолжают расти с увеличением прогибов балки. К тому же, заметную роль начинают играть продольные силы, возникающие в шпангоутной ветви бортового перекрытия корабля. Располагая распорной жесткостью конструкции, нетрудно описать процесс деформирова-

ния обрушившихся звеньев в запредельном состоянии, составив уравнения равновесия и совместности деформаций:

Р 2 '

■ / - М0(Т)-М0(Т)-<р10(2и)~^М = 0;

(4)

(5)

(6)

где г(х) ,М)(г)-реакции и момент сил реакций относительно точки балки с нуле-

вой перерезывающей силой; функция сложного изгиба; = ^ =

./1 21

Т1

■ упругое

сближение концов балки с абсолютно нерастяжимой осью; = удлинение оси балки; = - удлинение оси балки в пластических

шарнирах; дл<1т =

Т-1 Г -Е

/УШИ

удлинение распорной конструкции; I- длина балки

шпангоута; £ стрелка прогиба в середине пролета; Е- модуль упругости; Рршп- площадь распора шпангоута; площадь поперечного сечения шпангоута; б,- угол слома в пластическом шарнире; М0(Т)- зависимость предельного момента сечения от действующей в нем продольной силы.

^2^2(600)

О 20 40 60 80 100 аЛ

Рис. 5. Изменение несущей способности балок в зависимости от жесткости пластин

Решая уравнения (4)-(6), можно получить искомую зависимость сила-прогиб. При этом по мере увеличения внешней эксплуатационной нагрузки происходит движение по направлению к месту приложения нагрузки внешнего пластического шарнира, оставляющего за собой пластически деформированный

И

участок балки. Например, если внешний нестационарный пластический шарнир при его образовании занимал положение 1 (см. рисунок 4), то по мере увеличения внешней нагрузки Р пластический шарнир перемещается в положение 2,3 и так далее. Последовательное увеличение нагрузки Р приводит к росту реакций основания и росту продольной силы Т до ее предельного значения Т0, после чего балка теоретически превращается в пластическую струну (рисунок 6). За Р2 принята нагрузка, соответствующая образованию кинематически изменяемого механизма, остальные обозначения соответствуют введенным выше.

Рис. 6. Зависимости сила- прогиб для шпангоутов в запредельном состоянии с учетом (кривая 1) и без учета (кривая 2) продольных усилий

Когда перерезывающая сила достигает предельного состояния, ее влияние на параметры изгиба может оказаться весьма существенным. Пренебрежение этим влиянием может привести к серьёзным ошибкам в определении прогибов и оценке несущей способности бортовых перекрытий кораблей.

Результаты расчетов шпангоутов с учетом действия в них перерезывающих сил приведены на рисунке 7 (кривые 2 и 4) для двух жесткостей пластины (а/1 = 120 и аН = 60) при одинаковом профиле балки шпангоута. Здесь же показаны зависимости сила- прогиб шпангоутов, рассчитанные без учета сдвиговых эффектов в стенке профиля (кривые 1 и 3).

Видно, что наличие перерезывающей силы оказывает влияние на несущую способность шпангоутов, но резкого возрастания прогибов при достижении ею предельного значения не наблюдается. Это обусловлено резким возрастанием продольных усилий в балке и реакции со стороны пластин обшивки с ростом прогибов. При дальнейшем увеличении внешней нагрузки продольные растягивающие усилия в балке будут равны Т0, и балка будет вести себя как пластическая струна.

Рис. 7. Зависимости сила- прогиб шпангоутов без учета (кривые 1,3) и с учетом (кривые 2,4) сдвиговых эффектов

Исследования, проведенные во второй главе, показали, что при развитых пластических деформациях нельзя пренебрегать ролью пластин в обеспечении несущей способности шпангоутов, особенно при работе балки в запредельном состоянии (т.е. после образования кинематически изменяемого механизма). В запредельном состоянии существенную роль играют не только реакции со стороны пластин обшивки, но и продольные усилия, возникающие в шпангоутах.

Третья глава посвящена вопросам повышения несущей способности связей и бортового перекрытия в целом при восприятии интенсивных локально распределенных нагрузок. Как следует из второй главы, зона обрушения локально загруженного шпангоута весьма ограничена и зачастую меньше, чем расстояние между бортовыми стрингерами, т.е. последние не являются фактическими опорами для шпангоутных ветвей. Поэтому необходимо определить роль разносящих бортовых стрингеров при восприятии интенсивных локально распределенных нагрузок и поведение самой перекрестной связи, используя предлагаемые методики расчета поддерживающих ее шпангоутов. Это позволит назначать размеры связей бортовых перекрытий более обоснованно и повысит надежность конструкции кораблей в целом.

Результаты проведенного анализа представлены на рисунках 8-9, откуда следует, что расстояние от опоры до места приложения нагрузки Д при определенных значениях может оказывать существенное влияние как на несущую способность шпангоутной ветви, так и на размеры зон обрушения. На рисунках приняты следующие обозначения: нагрузка Р2 соответствует образованию кинематически изменяемого механизма, я0- предельная нагрузка, определенная по теории предельного равновесия, /,,/2,/3- моменты инерции балок. Учет

влияния жесткости обшивки на несущую способность шпангоута позволяет откорректировать характеристики упруго-пластического основания бортового стрингера корабля, что позволяет более корректно описать его деформационные характеристики при локальном нагружении.

О2.м 0,8 (

0,6.......

0,4 0,2 0 —

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Д.м

Рис. 8. Влияние жесткости балки и положения опоры на размеры зоны

обрушения

Рис. 9. Изменение нагрузки при образовании кинематического механизма балки в зависимости от положения опоры

Следует заметить, что по мере увеличения эксплуатационной нагрузки будет наблюдаться движение внешних пластических шарниров как в шпангоутах, так и в стрингере, в результате чего коэффициент распора шпангоута и стрингера будет непрерывно меняться (рисунок 10). За / обозначена половина протяженности зоны обрушения перекрытия в направлении шпангоута, за I, - в направлении стрингера.

Для оценки достоверности проводилось сравнение результатов, полученных на основе предлагаемых в настоящей работе расчетных методик с данными эксперимента и расчетами по методу конечного элемента (МКЭ), выполненны-

ми с применением программ ANS YS и NASTRAN (рисунок 11). Для сопоставления были выбраны конструктивно- подобные жестяные модели, так как именно они позволяют моделировать явления, связанные с разрушением и предельной прочностью конструкций, из-за идентичности диаграмм растяжения стали и жести.

х,

1 1 1V ?l ß 41 / / / /

1 / у / 1 л 1

> и—1—о Г—1—ы, У

\~~rzn~

' Iii"

Рис. 10. Схема обрушения бортового перекрытия

Рис. 11. Максимальный остаточный прогиб при нагружении шпангоута 110 конструктивно подобной модели перекрытия (1- предлагаемая методика, 2- эксперимент, 3- МКЭ)

На рисунке 11 по оси абсцисс отложен прогиб в безразмерном виде / (/- стрелка прогиба, £/- жесткость балки модели по отношению к изгибу,

А/0- предельный момент сечения, остальные обозначения были приведены выше). Видно, что расхождения не превышают 5%, что вполне удовлетворительно и позволяет рекомендовать предлагаемые методики к использованию при подкреплении и модернизации бортовых перекрытий кораблей.

Реальные площади приложения эксплуатационных локально распределенных нагрузок могут сильно различаться, поэтому небезынтересно определить характер развития локализованных деформаций и установить размеры пятен нагружения, при которых возможна их замена сосредоточенными силами. Расчеты показали, что влияние распределения внешней нагрузки, протяженность которой по высоте шпангоута составляет менее половины шпации, на несущую способность балки незначительно. Поэтому в подобных случаях нагружения для оценки несущей способности может быть использована расчетная схема с сосредоточенной силой.

Один из способов модернизации бортовых конструкций для повышения несущей способности их составных элементов - установка промежуточных шпангоутов, что наиболее эффективно для листовых элементов (бортовой обшивки), т.к. уменьшение шпации в 2 раза ведет к уменьшению прогибов в 4 раза. При этом до сих пор не существует достаточно строгих обоснований выбора жесткости устанавливаемых промежуточных шпангоутов.

Расчет основного и промежуточных шпангоутов, проведенный по методике, предложенной во второй главе, позволяет рассмотреть процесс деформирования шпангоута как упруго-пластической балки на основании с упрочнением с учетом продольных сил и сдвиговых эффектов в балке.

Аппроксимировав распределение пластических деформаций в центральном пластическом шарнире некоторой косинусоидальной функцией, интеграл от которой должен быть равен величине пластического удлинения, несложно определить искомую величину прироста максимальных пластических деформаций Дгт„ .

Разбивая весь процесс деформирования на ступени и определяя на каждой из них прирост максимальных пластических деформаций, можно получить и саму искомую величину максимальных относительных пластических деформаций е^

1=1

где п - число ступеней нагружения.

На рисунке 12 приведена зависимость момента инерции I промежуточного шпангоута в безразмерном виде 7 (/„- момент инерции основного шпангоута) от длины пятна приложения нагрузки к бортовому перекрытию в направлении шпангоута 6. Данная зависимость позволяет выбирать момент

инерции промежуточного шпангоута, располагая данными о характере локализации внешней нагрузки.

Рис.12. Зависимость оптимального момента инерции промежуточного шпангоута от пятна приложения нагрузки для заданных удлинений в центральном шарнире

Анализ требований к ледовым усилениям бортовых перекрытий судов с использованием полученных расчетных методик показал, что существующие конструкции имеют несколько избыточную прочность, а значит, и металлоемкость.

Задача проектирования корпусных конструкций с минимальными весовыми характеристиками связана, главным образом, с распределением металла между обшивкой, составляющей около 70-80 % веса перекрытий, и набором перекрытий. При этом должна быть обеспечена равнопрочность связей, так как место приложения локальной нагрузки не стационарно, поскольку она перемещается по полю перекрытия. Суть методики выбора равнопрочных размеров связей бортовых перекрытий заключается в поэтапном удовлетворении прочности всех элементов бортовых перекрытий (пластин, шпангоутов и стрингеров) при действии на них расчетных нагрузок. В качестве критерия равнопрочности целесообразно использовать равновероятностную схему разрушения.

На первом этапе, задавшись рядом реально возможных значений поперечных шпаций пластин, следует произвести выбор их толщин. Это можно сделать, определив вероятность их разрушения <2т по известным формулам.

На втором этапе расчёта производится выбор размеров шпангоутной ветви на основании методик, изложенных в главе 2. При рассмотрении деформирования шпангоутной ветви целесообразно исходить из того, что эффект накопления оказывается в этом случае несущественным, а прогиб вызывается дей-

ствием некоторой однократной экстремальной нагрузки. Тогда вероятность разрушения балки Qm будет определяться вероятностью наступления двух независимых событий: достижения внешней нагрузкой некоторого значения и разрушения балки при вызванных этой нагрузкой пластических удлинениях в шарнире

<L.=}4WF{q,i), (8)

о

где F(qj)- вероятность того, что на отрезке времени [0, t] максимальная из нагрузок не превысит некоторое значение д, a f(g)- вероятность разрушения при нагрузке q.

Обеспечивая равную вероятность разрушения пластин и шпангоутов, можно сформулировать условие их равнопрочности, т.е.

&.=e„. = S,- (9)

На третьем этапе осуществляется определение размеров бортового стрингера из условия, что вероятность его разрушения при действии потока эксплуатационных нагрузок не превысит принятого значения QH. Тогда бортовой стрингер рассматривается как упруго- пластическая балка, лежащая на упруго-пластическом основании, роль которого выполняют шпангоуты.

На четвертом этапе производится сравнение весовых характеристик полученных перекрытий и выбирается вариант, обеспечивающий минимальный вес. При незначительном отличии металлоемкости конструкций следует учитывать, что уменьшение шпации перекрытия и увеличение числа перекрестных связей приводит к росту трудоемкости при сборке.

Обычно для устранения гофрировки устанавливаются промежуточные шпангоуты. Наряду с этим существует способ повышения несущей способности пластин бортовых перекрытий кораблей, заключающийся в установке с внутренней стороны пластины упругой прослойки, опирающейся по контуру на полки рёбер жёсткости перекрытия.

Такая конструкция позволяет существенно повысить несущую способность пластин, но в ней не в полной мере используются резервы прочности упругой прослойки, поддерживающей пластины обшивки. Это обусловлено несовпадением функций, определяющих упругую линию элементов конструкции, что приводит к точечному контакту между пластинами и упругой прослойкой и значительно снижает ее несущую способность, ведет к нерациональному использованию материала конструкции.

Проблему точечного контакта между пластинами обшивки и упругой прослойкой можно решить, установив между ними прокладку определенной жесткости, позволяющую распределить по всей шпации нагрузку, передаваемую от пластин обшивки на упругую прослойку. Модернизированное перекры-

тие представлено на рисунке 13, где приведены и результаты расчета напряжений в материале упругой прослойки для случая без прокладки и для модернизированного основания с прокладкой при различных зонах контакта с. По оси ординат отложено отношение а напряжений в материале прослойки при некоторой зоне контакта (стс) к напряжениям в ней при точечном контакте (сг0).

Внедрение данного технического решения в практику кораблестроения при проведении ремонтов и модернизации корпусов кораблей позволит повысить несущую способность пластин обшивки примерно на 30% (рисунок 13) или снизить их металлоемкость на ту же величину без потери их прочности. Простота реализации данного метода и доступность применяемых материалов делает возможным его реализацию без вывода корабля из эксплуатации. Все вышеуказанное позволяет рекомендовать данный способ для широкого практического использования на кораблях и судах.

Рис. 13. Влияние распределения нагрузки на несущую способность упругой прослойки: 1- обшивка; 2- шпангоут; 3- стрингер; 4- упругая прослойка; 5- прокладка

Таким образом, в рамках третьей главы установлено влияние перекрестной связи и распределения внешней нагрузки на несущую способность шпангоутов. Выполнена проверка адекватности расчетных методик и обоснованности ледовых усилений. Разработана методика проектирования перекрытий с равнопрочными связями, а также предложены способы повышения несущей способности корабельных бортовых перекрытий.

Заключение

В работе получены следующие научные и прикладные результаты:

1. Установлено, что при проектировании корпусов кораблей и судов и их подкреплении в процессе эксплуатации необходима оценка резервов упруго-пластического деформирования локально загруженных корабельных бортовых перекрытий.

2. Выявлено, что оценка несущей способности элементов локально загруженных бортовых перекрытий (шпангоутов, бортовых стрингеров) в большинстве случаев сводится к рассмотрению изгиба упруго-пластических балок, лежащих на упруго-пластическом основании с нелинейным и линейным упрочнением.

3. Установлено, что пластины обшивки не только участвуют в изгибе балки в качестве присоединенного пояска, но и играют роль некоторого упруго- пластического основания по отношению к шпангоутам. При определенных соотношениях жесткостей пластин и балок параметры их деформирования могут определяться, в основном, жесткостью пластин.

4. Выяснено существенное влияние на величину несущей способности элементов корабельных конструкций реального распределения сил взаимодействия балок (шпангоутов) и пластин бортовой обшивки.

5. Доказана заметная роль продольных усилий при деформировании балок в запредельном состоянии. Величина таких усилий определяется коэффициентами распора пластин, шпангоутов и стрингеров, которое изменяются в процессе нагружения вместе с локализацией зоны обрушения из-за движения внешних нестационарных пластических шарниров.

6. Установлено, что сдвиговые эффекты оказывают некоторое влияние на деформирование локально загруженных связей, но не приводят к исчерпанию их несущей способности вследствие действия реакций упруго- пластического основания и продольных усилий в балке.

7. Выяснено значительное влияние жесткости перекрестной связи на несущую способность (зону обрушения, величину предельной нагрузки) шпангоутной ветви. Данный факт ограничивает применение теории предельного состояния в решении подобных задач.

8. Доказано определенное завышение ледовых усилений для бортовых перекрытий судов, что ведет к увеличению металлоемкости конструкций.

9. Создан комплекс решений, позволяющих оценивать резервы пластического деформирования элементов бортовых корпусных конструкций в зоне эксплуатационного дефекта для проектирования соответствующих схем подкрепления.

10.Разработана методика расчета упруго-пластических балок, лежащих на упруго- пластическом основании с линейным и нелинейным упрочнением.

11 .Разработана методика расчета локально загруженных бортовых перекрытий и их элементов при больших упруго- пластических деформациях и в запредельном состоянии с учетом сдвиговых эффектов и продольных сил.

12.Выявлен диапазон размеров пятен нагружения, при которых распределением нагрузки по площади перекрытия можно пренебречь.

13.Разработана методика выбора промежуточного шпангоута, основанная на ограничении величины пластических деформаций материала в зоне пластического шарнира. Она позволяет выбирать жесткость, а потому и размеры, промежуточных шпангоутов в зависимости от степени локализации внешней нагрузки.

14.На основе анализа закономерностей эксплуатационных повреждений предложена схема подкрепления и методика проектирования бортовых перекрытий кораблей с равнопрочными связями с учетом разработанных расчетных методик.

15.Уточнена схема подкрепления пластин обшивки за счет установки между обшивкой и упругой прослойкой упругой прокладки определенной жесткости и толщины. Это повышает несущую способность основания и снижает металлоемкость перекрытий.

Оценка эффекта от внедрения разработанных в данной диссертации положений показала, что:

- годовой экономический эффект составил 650 тыс. рублей;

- надежность восстанавливаемых корабельных корпусных конструкций повысилась на 30 %.

Противоречия, выявленные в диссертации, разрешены, поставленная гипотеза подтверждена.

Полученные в диссертации результаты могут быть применены при разработке нормативов на параметры эксплуатационных дефектов корпусов кораблей и судов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях Перечня ВАК РФ:

1. Бураковский П.Е. Учет жесткости обшивки при деформировании связей судовых бортовых перекрытий, воспринимающих интенсивные локальные нагрузки. //Сборник трудов ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова.- СПб, 2008,- Вып. 41(325).-С. 157-170 (автор 100%).

Статьи в научных журналах:

2. Бураковский П.Е. Уточненный расчет бортового стрингера, воспринимающего интенсивную локальную нагрузку. //Известия КГТУ, №12 2007.-С.73-79 (автор 100%).

3. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. Особенности деформирования связей судовых бортовых перекрытий, воспринимающих интенсивные локальные нагрузки. //Известия КГТУ, №12 2007.-С.57-64 (автор 75 %). Статьи в материалах конференций:

4. Бураковский П.Е. Изгиб упруго- пластических балок, лежащих на основании

с характеристиками прандтлевского типа с линейным упрочнением. //Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2006» ч. 2.-С.12-14 (автор 100%).

5. Бураковский П.Е. Исследование поведения локально загруженных шпангоутов в запредельном состоянии. //Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2006» ч. 2.-С. 14-16 (автор 100%).

6. Бураковский П.Е. Влияние опор на несущую способность локально загруженных балок. //Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2007» ч. 2.- С.14-16 (автор 100%).

7. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. К вопросу проектирования бортовых перекрытий, воспринимающих интенсивные локальные нагрузки (То the problem of designing of board coverings that receive intensive local load) // "Archives of Civil and mechanical Engineering"-The Seventeenth International Conference on Hydrodynamics in Ship Design «HYDRONAV 2007», Quarterly vol. VII, No. 3.-Wroclaw, 2007, p. 69-78 (автор 75 %).

8. Бураковский П.Е. К вопросу о применимости теории предельного равновесия в задачах упруго- пластического деформирования связей перекрытий. // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. - СПб, 2007. - С.36-37 (автор 100%).

9. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. Учет влияния жесткости обшивки на несущую способность шпангоутов. //НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. - СПб, 2007.- С.89-90 (автор 80%).

10. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П., Умбрасас P.A. Анализ требований РМРС к ледовым усилениям бортовых перекрытий промысловых судов.// НТК по строительной механике корабля памяти акад. Шиманского Ю.А. - СПб, 2008. - С. 55-56 (автор 70 %).

11 .Бураковский П.Е. Исследование влияния распределения нагрузки на локализацию деформаций // Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2009» ч. 2.-Калининград, 2009,- С.20-22 (автор 100%)

12.Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. Изгиб упругопластиче-ских балок, лежащих на основании с характеристиками прандтлевского типа с нелинейным упрочнением // Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2009» ч. 2.-Калининград, 2009,- С. 17-20 (автор 70%).

13.Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. К вопросу о выборе жесткости промежуточного шпангоута при действии интенсивных нагрузок с различной локализацией // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. - СПб, 2009. - С.82-83(автор 80%).

14.Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. К вопросу о проектировании перекрытий с равнопрочными связями // Труды научной конференции «Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке и производстве».- Нижний Новгород, 2009,- С. 71-76 (автор 70%).

ИЦ СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 09.03.2010. Зак. 3933. Тир.100. 1,1 печ. л.

Основные условные обозначения.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ БОРТОВЫХ

ПЕРЕКРЫТИЙ КОРАБЛЕЙ И СУДОВ.

1.1 Повреждения бортовых перекрытий кораблей и судов.

1.2 Учет эксплуатационных факторов при проектировании бортовых конструкций кораблей и судов.

1.3 Пути восстановления эксплуатационной прочности бортовых перекрытий в результате ремонта.

1.4 Математическая модель изгиба упруго- пластических балок, лежащих на упруго- пластическом основании с линейным упрочнением

1.5 Математическая модель изгиба упруго- пластических балок, лежащих на упруго- пластическом основании с нелинейным упрочнением.

Выводы по первой главе.

Глава 2 РАБОТА СВЯЗЕЙ БОРТОВЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ ПРИ ВОСПРИЯТИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ НАГРУЗОК.

2.1 Методика учета жесткости пластины при деформировании локально загруженного шпангоута в упруго- пластической стадии.

2.2 Исследование поведения локально загруженных шпангоутов в запредельном состоянии.

2.3 Учет влияния продольных сил на деформирование шпангоута в запредельном состоянии.

2.4 Учет сдвиговых эффектов при деформировании локально загруженных упруго-пластических шпангоутов, лежащих на упруго-пластическом основании прандтлевского типа с линейным упрочнением.

2.5 Учет сдвиговых эффектов при деформировании локально загруженных упруго-пластических шпангоутов в запредельном состоянии.

Выводы по второй главе.

Глава 3 РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ

СПОСОБНОСТИ БОРТОВЫХ ПЕРЕКРЫТИЙ.

3.1 Влияние перекрестной связи на несущую способность шпангоутной ветви.

3.2 Уточненный расчет бортового стрингера, воспринимающего интенсивную локальную нагрузку.

3.3 Проверка адекватности разработанных математических моделей.

3.4 Влияние распределения нагрузки на локализацию деформаций.

3.5 Методика определения жесткости промежуточного шпангоута при действии локализованной нагрузки.

3.6 Проверка обоснованности требований к ледовым усилениям бортовых перекрытий судов.

3.7 Проектирование бортовых перекрытий с равнопрочными связями.

3.8 Усовершенствованный способ подкрепления пластин бортовой обшивки.

Выводы по третьей главе.

Одной из приоритетных задач государства президент Российской Федерации в Посланиях Федеральному Собранию объявил развитие отечественного кораблестроения и судостроения [1, 2]. Развитию потенциала научных организаций, занимающихся этими вопросами, посвящены нормативные акты последних лет [3, 4, 5]. Решено интенсифицировать разработку проектов и производство современных и перспективных кораблей и судов. Однако в составе флотов будет находиться и большое число построенных ранее кораблей и судов, при эксплуатации которых приходится сталкиваться с повреждениями корпусных конструкций. В силу объективных причин такие повреждения, как бухтины, вмятины, гофрировка, будут возникать и у новых кораблей и судов, так как внешние нагрузки, действующие в процессе их эксплуатации, не могут быть достоверно определены на стадии его проектирования.

Анализ статистических данных показывает, что наиболее повреждаемыми конструкциями являются бортовые перекрытия кораблей и судов, что свидетельствует о несоответствии их прочности характеру и величинам внешних нагрузок. Это связано со спецификой работы бортовых перекрытий, испытывающих как нагрузки от общего изгиба, так и местные нагрузки большой интенсивности (локальные нагрузки от подвесных и плавучих кранцев, битого льда, навалов на ледяное поле или причал и.т.д.).

Другой причиной повреждения корпусных, в особенности, бортовых, конструкций, является недостаточная точность определения величин внешних нагрузок, недостоверная информация о фактической несущей способности и резервах прочности деформированных элементов корпусных конструкций. Это связано со сложностью учета изменяющихся в процессе нагружения продольных усилий, а также с отсутствием информации о влиянии жесткости пластины на несущую способность судовых балок при их работе в области развитых упруго- пластических деформаций [9, 11, 12, 14, 15, 16, 18, 19, 20,

22, 23, 24, 28, 31, 35, 55, 62, 67, 75, 71, 78, 81, 83, 85, 97, 111, 113, 119, 124, 125].

Следовательно, одним из путей повышения эффективности эксплуатации кораблей и судов является уточнение размеров связей наиболее повреждаемых конструкций бортовых перекрытий и модернизация самых уязвимых их фрагментов на ранних стадиях эксплуатации или в процессе серийной постройки посредством корректировки технической документации. Это приведет к уменьшению объема ремонтных работ и сокращению сроков ремонта. Вот почему актуальным является изучение характера деформирования бортовых перекрытий и его составных элементов при восприятии локальных нагрузок и разработка расчетных методик оценки их несущей способности. Это позволит точнее определять величины внешних нагрузок по остаточным прогибам и выбирать достаточные для обеспечения прочности размеры связей проектируемых конструкций или находить-оптимальные схемы подкрепления (модернизации) для значительного снижения повреждаемости уже построенных и эксплуатирующихся кораблей и судов, имеющих повреждения, а также уточнить резервы несущей способности деформированных связей бортовых перекрытий.

Существенный вклад в решение проблемы снижения повреждаемости' корпусов судов внесли такие российские ученые, как К.Г. Абрамян, А.Г. Архангородский, Н.В. Барабанов, JIM. Беленький, Г.В. Бойцов,

A.C. Брикер, А.И. Бронский, Е.П. Бураковский, В.М. Волков, Ю.В. Головешкин, В.А. Дмитровский, Н.Ф. Ершов, В.В. Касьянов,

B.В. Козляков, В.А. Кулеш, O.E. Литонов, А.И. Максимаджи, А.Ю. Неугодов, О.М. Палий, П.Ф. Папкович, В.П. Прохнич, И.В. Репешев, A.A. Родионов,

C.Н. Рюмин, О.И. Свешников, Н.С. Соломенко, В.В'. Сорокин, В.Н. Тряскин, JI.H. Семенов, Ю.А. Шиманский, А.Д. Юнитер и многие другие [10, 12, 26, 28, 36, 37, 52, 53, 54, 55, 56, 58, 59, 62, 74, 76, 77, 79, 85, 93, 94, 102, 108, 110, 113, 131]. Однако поведение элементов конструкций бортовых перекрытий при восприятии интенсивных локально распределенных нагрузок еще до конца не исследовано. Так, не ясно, как влияют на несущую способность балочных конструкций реакции, вызванные их взаимодействием с пластинами. Традиционно этими реакциями пренебрегали, полагая их малыми по сравнению с нагрузками, воспринимаемыми балками, однако в связи с регламентацией местной прочности с учетом развития пластических деформаций прогибы элементов бортовых перекрытий возрастают, увеличиваются соответственно и реакции. Поэтому необходимо разработать механизм уточненного учета этих реакций и закономерностей их распределения, т.к. их игнорирование при рассмотрении задач деформирования связей бортовых конструкций может привести к серьезным ошибкам в назначении размеров связей при проектировании и разработке эффективных схем подкрепления. Располагая реальными силами взаимодействия между связями при локальном нагружении, можно уточнить величины внешних нагрузок по остаточным прогибам балок конструкции, что. необходимо для проектирования и модернизации корпусных конструкций.

Уточнение характера деформирования бортовых перекрытий при восприятии интенсивных локальных нагрузок позволит, в свою очередь, проектировать перекрытия с равнопрочными связями с привлечением вероятностных критериев, разрабатывать эффективные схемы подкрепления бортовых перекрытий кораблей и судов, находящихся в эксплуатации, что является одним из путей повышения эффективности эксплуатации флота.

Таким образом, при проектировании корпусов кораблей и судов возникают противоречия:

- между необходимостью проведения швартовных операций кораблей и судов на волнении в море и работы в районах с битым льдом и недопустимостью деформирования корпусных конструкций сверх нормативных значений;

- между потребностью обеспечения заданных характеристик прочности и надежности корпуса и необходимостью снижения металлоемкости конструкций для улучшения динамических и эксплуатационных качеств кораблей и судов;

- между необходимостью расчета прочности конструкций кораблей и судов в пластической стадии для разработки подкреплений и отсутствием расчетных методик, позволяющих адекватно описать поведение корабельных конструкций за пределом упругости. Последнее противоречие является главным при проектировании подкреплений бортовых перекрытий кораблей и судов.

Данные противоречия положены в основу актуальной научной задачи- разработки эффективных методик расчета и способов подкреплений корпусных конструкций, компенсирующих снижение эксплуатационных характеристик кораблей и судов, возникающих в результате деформации корпуса под воздействием интенсивных локально распределенных нагрузок. Решение этой задачи затрудняется отсутствием методик, позволяющих, выявить резервы прочности конструкций.

С учетом обоснованной выше актуальной научной задачи тема диссертационного исследования сформулирована как «Конструктивное обоснование подкрепления бортовых перекрытий кораблей в процессе эксплуатации с учетом особенностей деформирования локально загруженных-связей».

Целью данной работы является разработка эффективных методов расчета и подкрепления бортовых перекрытий, испытывающих действие интенсивных локально распределенных эксплуатационных нагрузок, с учетом взаимодействия их связей.

Гипотеза исследования - разрешение главного противоречия достигается за счет учета взаимодействия между элементами корпусных конструкций в процессе восприятия эксплуатационных нагрузок.

Объект исследования — методы и методики проектирования подкреплений локально загруженных бортовых конструкций.

Предмет исследования - проектирование подкреплений бортовых перекрытий кораблей и судов.

Для достижения цели диссертационной работы требуется решить следующие задачи исследования:

- выявить причины возникновения повреждений бортовых перекрытий кораблей и судов и указать пути их устранения;

- разработать математическую модель деформирования локально загруженной упруго- пластической балки на упруго- пластическом основании с линейным и нелинейным упрочнением;

- исследовать вопрос деформирования локально загруженной упруго-пластической балки на пластическом основании с переменными характеристиками жесткости;

- решить задачу деформирования локально загруженного упруго-пластического шпангоута, работающего в составе бортового перекрытия корабля с учетом жесткости обшивки;

- разработать методику выбора размеров промежуточных шпангоутов локально загруженных бортовых перекрытий кораблей и судов;

- выявить роль бортового стрингера в обеспечении несущей способности локально загруженного бортового перекрытия корабля;

- разработать схемы подкрепления и методику проектирования локально загруженных бортовых перекрытий с равнопрочными размерами связей.

Основные научные результаты получены с применением методов строительной механики корабля, математического моделирования на ЭВМ, теории вероятности, математической статистики, теории предельного равновесия, численных методов расчета (МКЭ).

На защиту выносятся следующие основные результаты:

- математическая модель расчета изгиба балок, лежащих на основании прандтлевского типа с линейным и нелинейным упрочнением;

- методика учета жесткости обшивки при изгибе балок корабельных перекрытий (шпангоутов) и особенностей деформирования локально загруженных балок в запредельном состоянии;

- способы подкрепления пластин обшивки бортовых перекрытий кораблей в процессе эксплуатации при гофрировке.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

- получено решение системы дифференциальных уравнений для деформирования локально загруженной упруго- пластической балки, лежащей на упруго- пластическом основании с переменными характеристиками жесткости;

- оценены распорные характеристики балочных конструкций корабельных перекрытий (шпангоутов и стрингеров);

- решена задача деформирования шпангоута в упруго- пластической стадии с учетом реакций упруго- пластического основания, роль которого выполняет бортовая обшивка;

- получено решение задачи деформирования локально загруженных бортовых перекрытий кораблей и судов с учетом взаимодействия их связей;

- сформулированы критерии равнопрочности. Практическая значимость результатов работы состоит в том, что:

- получена возможность уточненной оценки резервов упруго-пластического деформирования локально загруженных шпангоутов корабельных перекрытий, работающих в запредельном состоянии;

- разработана методика оценки несущей способности бортовых перекрытий кораблей и судов, а также их составных элементов, подверженных воздействию интенсивных локально распределенных эксплуатационных нагрузок;

- предложена методика проектирования локально загруженных бортовых перекрытий с равнопрочными размерами связей;

- создана методика выбора жесткости промежуточного шпангоута при действии локально распределенных эксплуатационных нагрузок;

- усовершенствован способ подкрепления пластин бортовой обшивки кораблей при действии интенсивных локально распределенных нагрузок.

По материалам диссертации подана заявка на изобретение №2009113394, по которой принято решение о выдаче патента РФ на изобретение.

Достоверность и обоснованность результатов научных исследований подтверждается хорошей сходимостью полученных расчетных значений параметров с результатами испытаний конструктивно- подобных жестяных моделей и с расчетами по МКЭ с применением программ ANSYS и NASTRAN.

Результаты работы внедрены и используются в практической деятельности технического управления Балтийского флота, ООО «Судоремонт- Балтика», а также в учебном процессе Балтийского ВМИ имени адмирала Ф.Ф. Ушакова и Калининградского государственного технического университета.

Апробация работы проводилась на международных научно-технических конференциях «Инновации в науке и образовании» г. Калининград (2006, 2007, 2009 гг.); «The Seventeenth International Conference on Hydrodynamics in Ship Design HYDRONAV 2007» г. Вроцлав (2007 г.), Польша; «Конференция по строительной механике корабля памяти профессора П.Ф. Папковича» г. Санкт- Петербург (2007, 2009 гг.); «Конференция по строительной механике корабля памяти академика Ю.А. Шиманского» г. Санкт- Петербург (2008 г.); «Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке и производстве» г. Нижний Новгород (2009 г.).

По материалам диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 1 работа в издании из Перечня ВАК.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем работы 193 страницы, из них 34,5 страницы рисунков (69 рисунков), 3 страницы таблиц (6 таблиц) и 12 страниц списка литературы (133 наименования).

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ

При исследовании влияния жесткости перекрестной связи на несущую способность шпангоутной ветви установлено, что при определенном соотношении жесткостей оно может быть весьма существенным, что сказывается как на зоне обрушения, так и на величине предельной нагрузки связей перекрытия. Поэтому применение теории предельного состояния при оценке несущей способности связей в отдельных случаях проблематично, так как игнорирование характера распределения реактивных усилий может привести к серьезным ошибкам.

Предложена методика расчета локально загруженных перекрестных связей, работающих в составе реального перекрытия с учетом того, что процесс их деформирования также сводится к рассмотрению упруго-пластических балок, лежащих на многослойном упруго-пластическом основании. Показано, что в процессе деформирования связей перекрытия изменение продольной силы осуществляется за счет изменения их прогиба и коэффициента распора связей (шпангоута и стрингера) из-за перемещения нестационарных пластических шарниров.

Адекватность результатов теоретического расчета подтверждается экспериментальными данными, полученными на локально загруженных конструктивно подобных жестяных моделях бортовых перекрытий, и расчетами, выполненными с использованием МКЭ в рамках стержневой и пластинчатой модели идеализации.

Исследованы вопросы локализации деформаций связей бортовых перекрытий при распределении нагрузки по ограниченной площади. Выявлен диапазон размеров пятен нагружения, при которых можно пренебречь распределением нагрузки по площади перекрытия.

Предложена методика выбора промежуточного шпангоута, основанная на ограничении величины пластических деформаций материала в зоне пластического шарнира, которая позволяет в зависимости от степени локализации внешней нагрузки выбирать жесткость и, следовательно, размеры промежуточных шпангоутов. В рамках настоящего раздела проведен анализ требований к ледовым усилениям бортовых перекрытий судов на примере судна водоизмещением 543 тонны. Отмечено, что на отдельных судах ледовые усиления оказываются необоснованно завышенными, что ведет к увеличению металлоемкости конструкций. На базе предложенных подходов разработана методика проектирования бортовых перекрытий кораблей и судов с равнопрочными связями и схема повышения несущей способности подкрепленных пластин обшивки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При достижении цели данной диссертации решены поставленные задачи и получены нижеприведенные результаты.

1. Установлено, что при проектировании корпусов кораблей и судов и их подкреплении в процессе эксплуатации необходима оценка резервов упруго-пластического деформирования локально загруженных корабельных бортовых перекрытий.

2. Выявлено, что оценка несущей способности элементов локально загруженных бортовых перекрытий (шпангоутов, бортовых стрингеров) в большинстве случаев сводится к рассмотрению изгиба упруго-пластических балок, лежащих на упруго-пластическом основании с нелинейным и линейным упрочнением.

3. Установлено, что пластины обшивки не только участвуют в изгибе балки в качестве присоединенного пояска, но и играют роль некоторого упруго- пластического основания по отношению к шпангоутам. При определенных соотношениях жесткостей пластин и балок параметры их деформирования могут определяться, в основном, жесткостью пластин.

4. Выяснено существенное влияние на величину несущей способности элементов корабельных конструкций реального распределения сил взаимодействия балок (шпангоутов) и пластин бортовой обшивки.

5. Доказана заметная роль продольных усилий при деформировании балок в запредельном состоянии. Величина таких усилий определяется коэффициентами распора пластин, шпангоутов и стрингеров, которые изменяются в процессе нагружения вместе с локализацией зоны обрушения из-за движения внешних нестационарных пластических шарниров.

6. Установлено, что сдвиговые эффекты оказывают некоторое влияние на деформирование локально загруженных связей, но не приводят к исчерпанию их несущей способности вследствие действия реакций упруго- пластического основания и продольных усилий в балке.

7. Выяснено значительное влияние жесткости перекрестной связи на несущую способность (зону обрушения, величину предельной нагрузки) шпангоутной ветви. Данный факт ограничивает применение теории предельного состояния в решении подобных задач.

8. Доказано определенное завышение ледовых усилений для бортовых перекрытий судов, что ведет к увеличению металлоемкости конструкций.

9. Создан комплекс решений, позволяющих оценивать резервы пластического деформирования элементов бортовых корпусных конструкций в зоне эксплуатационного дефекта для проектирования соответствующих схем подкрепления.

10. Разработана методика расчета упруго-пластических балок, лежащих на упруго- пластическом основании с линейным и нелинейным упрочнением.

11. Разработана методика расчета локально загруженных бортовых перекрытий и их элементов при больших упруго- пластических деформациях и в запредельном состоянии с учетом сдвиговых эффектов и продольных сил.

12. Выявлен диапазон размеров пятен нагружения, при которых распределением нагрузки по площади перекрытия можно пренебречь.

13. Разработана методика выбора промежуточного шпангоута, основанная на ограничении величины пластических деформаций материала в зоне пластического шарнира. Она позволяет выбирать жесткость, а потому и размеры, промежуточных шпангоутов в зависимости от степени локализации внешней нагрузки.

14. На основе анализа закономерностей эксплуатационных повреждений предложена схема подкрепления и методика проектирования бортовых перекрытий кораблей с равнопрочными связями с учетом разработанных расчетных методик.

15. Уточнена схема подкрепления пластин обшивки за счет установки между обшивкой и упругой прослойкой упругой прокладки определенной жесткости и толщины. Это повышает несущую способность основания и снижает металлоемкость перекрытий.

Оценка эффекта от внедрения разработанных в данной диссертации положений показала, что:

- годовой экономический эффект составил 650 тыс. рублей;

- надежность восстанавливаемых корабельных корпусных конструкций повысилась на 30 %.

Противоречия, выявленные в диссертации, разрешены, поставленная гипотеза подтверждена.

Полученные в диссертации результаты могут быть применены при разработке нормативов на параметры эксплуатационных дефектов корпусов кораблей и судов.

Список научных трудов по теме диссертационного исследования

1. Бураковский П.Е. Изгиб упруго- пластических балок, лежащих на основании с характеристиками прандтлевского типа с линейным, упрочнением// Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2006» ч. 2.-Калининград, 2006.- 0.14 п.л.

2. Бураковский П.Е. Исследование поведения локально загруженных шпангоутов в запредельном состоянии// Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2006» ч. 2.-Калининград, 2006.- 0.14 п.л.

3. Бураковский П.Е. К вопросу о применимости теории предельного равновесия в задачах упруго- пластического деформирования связей перекрытий // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. - СПб, 2007. -0.1 п.л.

4. Бураковский П.Е. Влияние опор на несущую способность локально загруженных балок// Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2007» ч. 2.-Калининград, 2007.- 0.14 п.л.

5. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. Особенности деформирования связей судовых бортовых перекрытий, воспринимающих интенсивные локальные нагрузки // Известия КГТУ, 2007.- №12.- 0.32 п.л.

6. Бураковский П.Е. Уточненный расчет бортового стрингера, воспринимающего интенсивную локальную нагрузку// Известия КГТУ, 2007.-№12.- 0.32 п.л.

7. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. Учет влияния жесткости обшивки на несущую способность шпангоутов // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. - СПб, 2007. -0.1 п.л.

8. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П., Умбрасас P.A. Анализ требований РМРС к ледовым усилениям бортовых перекрытий промысловых судов // НТК по строительной механике корабля памяти акад. Шиманского Ю.А. - СПб, 2008. - 0.1 п.л.

9. Бураковский П.Е. Учет жесткости обшивки при деформировании связей судовых бортовых перекрытий, воспринимающих интенсивные локальные нагрузки// Сборник трудов ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. — СПб,

2008.-Вып. 41(325).- 0.6 п.л.

10. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. К вопросу о проектировании перекрытий с равнопрочными связями // Труды научной конференции «Современные технологии в кораблестроительном и авиационном образовании, науке и производстве».- Нижний Новгород, 2009.0.28 п.л.

11. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. К вопросу о выборе жесткости промежуточного шпангоута при действии интенсивных нагрузок с различной локализацией // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. — СПб, 2009.- 0.1 п.л.

12. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. Изгиб упругопластических балок, лежащих на основании с характеристиками прандтлевского типа с нелинейным упрочнением // Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2009» ч. 2.-Калининград,

2009.- 0.14 п.л.

13. Бураковский П.Е. Исследование влияния распределения нагрузки на локализацию деформаций // Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2009» ч. 2.-Калининград, 2009.- 0.14 п.л.

14. Burakovskiy Е., Burakovskiy P., Prokhnich V.- То the problem of designing of board coverings that receive intensive local load//"Archives of Civil and mechanical Engineering"-The Seventeenth International Conference on Hydrodynamics in Ship Design HYDRONAV 2007, Quarterly vol. VII, No. 3.-Wroclaw, 2007, 0.4 п.л.

Всего - 3.02 п.л. Из них разработано автором - 2.7 п.л.

1. Путин В.В. Послание Федеральному Собранию Российской Федерации// Российская газета.- 2006.- 11 мая.- С. 1.

2. Путин В.В. Послание Федеральному Собранию Российской Федерации// Российская газета.- 2007.- 27 апр.- С. 1.

3. Об открытом акционерном обществе "Объединенная судостроительная корпорация": Указ Президента РФ от 21.03.2007 N 394 // Собрание Законодательства Российской Федерации.- 2007.- №13.- Ст. 1532.

4. Об открытом акционерном обществе "Центр технологии судостроения и судоремонта": Указ Президента РФ от 21.03.2007 N 395 // Собрание Законодательства Российской Федерации.- 2007.- №13.- Ст. 1533.

5. О федеральном государственном унитарном предприятии "Крыловский государственный научный центр": Указ Президента РФ от 21.03.2007 N 396 // Собрание Законодательства Российской Федерации.- 2007.- №13.- Ст. 1534.

6. Абрамян К.Г. Еще один приближенный способ решения задач упруго-пластического изгиба балок // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф.- СПб., 2000.- С.116-117.

7. Апполонов Е.М. Проектирование конструкций ледовых усилений по критерию предельной прочности //Судостроение, 1992. №2. - С. 9-13.

8. Архангородский А.Г., Беленький Л.М., Литвин А.Б. Сминающиеся прокладки в судостроении и судоремонте. Л.: Судостроение, 1966. - 132с.

9. Архангородский А.Г., Дурнов В.П., Симанович А.И. Определение нагрузок на борта судов при швартовках на волнени // Судостроение, 1978. -№ 10.-С.26-31.

10. Архангородский А.Г., Розендент Б.Я., Семенов Л.Н. Прочность и ремонт корпусов промысловых судов. Л.: Судостроение, 1982. -272 с.

11. Барабанов Н.В., Беловецкий Е.М. Оценка напряженного состояния балочно-ферменных конструкций двойных бортов при ледовых нагрузках // Судостроение, 1996. № 8.- С.6-9.

12. Барабанов Н.В. и др. Повреждение судовых конструкций. -Л.:1. Судостроение, 1977. 400с.

13. Безухов Н.И. Основа теории упругости, пластичности и ползучести. -М.: Высшая школа, 1961. 537с.

14. Беленький Л.М. Определение наибольших значений местных нагрузок, воздействующих на корпус судна//Судостроение, 1976. № 4.- С. 10-12.

15. Бененсон А.Н., Курдюмов В.А. Предельная прочность бортовых перекрытий судов ледового плавания//Судостроение, 1984. -№6. С.5-8.

16. Бойцов Г.В. Вероятностно-экономическое обоснование оптимальных запасов предельной прочности корпусных конструкций// Научно-техн. сб. РМРС, вып. 25, Санкт-Петербург, 2002.-С. 18-25.

17. Бойцов Г.В., Крыжевич Г.Б. Вероятностные методы в расчетах прочности и надежности судовых конструкций. СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2007.- 263 с.

18. Бойцов Г.В. Необходимое обновление системы требований к прочности судов внутреннего и ограниченного морского плавания// Сборник трудов ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. СПб, 2008.-Вып. 41(325).- С. 25-41.

19. Бойцов Г.В. Новые принципы нормирования прочности судов// Судостроение, 2003. № 4. - С.5-10.

20. Бойцов Г.В. Предложения по корректировке нормативов обновления корпуса судна// Научно-техн. сб. РМРС, №27, Санкт-Петербург, 2004.-С. 2130.

21. Бойцов Г.В. Эффективность критериев прочности корпусных конструкций// НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. СПб, 2000. - С.5-7.

22. Бойцов Г.В., Бураковский Е.П. Анализ распора обшивки судовыхперекрытий при ее больших прогибах под действием локально-распределенных нагрузок//Судостроение, 1982. -№ 9. С.7-11.

23. Бойцов Г.В., Кутейников М.А., Тимофеев О.Я. О резервах совершенствования требований к прочности судов смешанного района плавания//Научно-техн. сб. РМРС, вып. 28, Санкт-Петербург, 2005.-С. 12-21.

24. Болотин В.В. Применение методов теории вероятности и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Стройиздат, 1971. - С.32-53.

25. Брикер A.C. К вопросу оценки прочности корпуса изношенного судна при наличии гофрировки обшивки, о нормировании и подкреплении остаточной прогиби пластин//НТО судпрома, 1968. -Вып. 103. С.45-56.

26. Бронников A.B. Морские транспортные суда. JL: Судостроение, 1984. -352 с.

27. Бронский А.И., Коген М.М. Распределение усилий по поверхности борта при швартовках судов в море//Судостроение, 1978. -№ 10. С.32-35.

28. Броуде Б.М. Расчет балок по предельному состоянию при учете касательных напряжений// Исследования по теории сооружений //Науч.-техн. сб. // Стройиздат, 1951. Вып. 5.- С.404-427.

29. Бураковский Е.П. К вопросу о повышении несущей способности бортовой обшивки// Сб. науч. тр. НТО им. акад. А.Н.Крылова. Калининград, 1989.-Вып. 4. - С.28-39.

30. Бураковский Е.П. Совершенствование нормирования параметров эксплуатационных дефектов корпусов судов. Калининград, КГТУ, 2005. -339 с.

31. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. Особенности деформирования связей судовых бортовых перекрытий, воспринимающих интенсивные локальные нагрузки // Известия КГТУ, 2007.- №12.-С.57-64.

32. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. Учет влияния жесткости обшивки на несущую способность шпангоутов // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. СПб, 2007. -С.89-90.

33. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П., Умбрасас P.A. Анализ требований РМРС к ледовым усилениям бортовых перекрытий промысловых судов // НТК по строительной механике корабля памяти акад. Шиманского Ю.А. СПб, 2008. - С. 55-56.

34. Бураковский Е.П., Дмитровский В.А., Концедаева Ж.Г., Прохнич В.П. Вероятностная модель прогнозирования остаточных прогибов при гофрировке// Сборник трудов ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. СПб, 2008.-Вып. 41(325).- с. 142-156.

35. Бураковский Е.П., Касьянов В.В, Концедаева Ж.Г. Кранец //A.c. 1221054 СССР, МКИЗ В 63 В 59/02.-4С.: ил.

36. Бураковский Е.П., Касьянов В.В., Сахар А.Н. Модель судна // A.c. 1579841 СССР, МКИЗ В 63 В 9/02.-2с.: ил.

37. Бураковский Е.П., Концедаева Ж.Г. Повышение несущей способности изношенных и поврежденных пластин при восприятии интенсивных нагрузок //Сб. науч. тр. НТО им. акад. А.Н.Крылова. Калининград, 1989.-Вып. 4. -С.40-47.

38. Бураковский Е.П., Семенов JI.H., Медведев Г.И. Эффективность подкрепления бортовых перекрытий разносящимися стрингерами // Судоремонт ФРП. -Л.: Транспорт, 1979. -№ 40. -С. 47-49.

39. Бураковский Е.П., Смирнов В.В. Бортовое перекрытие судна //A.c. 1172813 СССР, МКИ3 В 63 В 3/14, 59/02.-2с.: ил.

40. Бураковский П.Е. Изгиб упруго- пластических балок, лежащих на основании с характеристиками прандтлевского типа с линейным упрочнением// Труды, научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2006» ч. 2.-Калининград, 2006.- С.12-14.

41. Бураковский П.Е. Исследование поведения локально загруженных шпангоутов в запредельном состоянии// Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2006» ч. 2.-Калининград, 2006.-С. 14-16.

42. Бураковский П.Е. Уточненный расчет бортового стрингера, воспринимающего интенсивную локальную нагрузку// Известия КГТУ, 2007.12.- С.73-79.

43. Бураковский П.Е. К вопросу о применимости теории предельного равновесия в задачах упруго- пластического деформирования связей перекрытий // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. СПб, 2007. - С.36-37.

44. Бураковский П.Е. Влияние опор на несущую способность локально загруженных балок// Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2007» ч. 2.-Калининград, 2007.- С. 14-16.

45. Бураковский П.Е. Учет жесткости обшивки при деформировании связей судовых бортовых перекрытий, воспринимающих интенсивные локальные нагрузки// Сборник трудов ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. СПб, 2008.-Вып. 41(325).- С. 157-170.

46. Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Прохнич В.П. К вопросу о выборе жесткости промежуточного шпангоута при действии интенсивных нагрузок с различной локализацией // НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. СПб, 2009. - С.82-83.

47. Бураковский П.Е. Исследование влияния распределения нагрузки на локализацию деформаций // Труды научной конференции «Инновации в науке и образовании- 2009» ч. 2.-Калининград, 2009.- С.20-22.

48. Быков В.А. Пластичность, прочность и разрушение металлическихсудостроительных материалов. -JL: Судостроение, 1974. -216с.

49. Василии Е.Г., Родионов A.A. Расчет бортового перекрытия при разрушающих нагрузках// НТК по строительной механике корабля памяти проф. Папковича П.Ф. СПб, 2009. - С.71-72.

50. Великанов H.JL, Карпов Г.Н. Оценка и восстановление прочности изношенных корпусных конструкций// Судоремонт флота рыбной промышленности.- М.: Транспорт, 1990.- №73.- с. 34-36.

51. Великанов H.JL, Корягин С.И. Абсолютно неупругое поперечное соударение груза и неподвижной балки// Вестник машиностроения, 2005. -№ 68. С.25-28.

52. Волков В.М., Коровкин Е.Д. Разрушение, прочность и надежность материалов и элементов судовых кострукций. Горький, 1965.- 101с.

53. Гаврилов М.Н., Брикер A.C., Эпштейн М.Н. Повреждение и надежность корпусов судов. — Л.: Судостроение, 1978. -216с.

54. Гвоздев A.A. Расчет несущей способности конструкций по методу предельного равновесия. -М.: Стройиздат, 1949.- С.22-87.

55. Головешкин Ю.В, Абрамян К.Г.,Тузлукова Н.И. О взаимосвязи характеристик трещиностойкости металлических материалов при статических и динамических режимах нагружения// Проблемы прочности, 1984. -№8. -С.56-59.

56. Головешкин Ю.В. Метод предельных нагрузок в строительной механике корабля и проблема разрушения //Морской журнал, 1998. № 2/3. -С.23-26.

57. Дикович И.Л. Статика упруго-пластических балок судовых конструкций. -Л.: Судостроение, 1967. -264с.

58. Екимов В.В. Вероятностные методы в строительной механике корабля. Л.: Судостроение, 1966. -328с.

59. Ершов Н.Ф., Свешников О.И. Повреждения и эксплуатационная прочность конструкций судов внутреннего плавания. —Л.: Судостроение, 1977. -312с.

60. Захаров И.Г. Теория компромиссных решений при проектированиикорабля. Д.: Судостроение, 1987. - С.56.

61. Захаров И. Г. Концептуальный анализ в военном кораблестроении. -СПб.: Судостроение, 2001. 135 с.

62. Захаров И.Г. Теория принятия компромиссных решений при исследовательском проектировании кораблей.- СПб.: ЦНИИМО РФ, 2004.215 с.

63. Инструкция по определению технического состояния, обновлению и ремонту корпусов морских судов. РМРС. — СПб., 1999. -71с.

64. Козляков В.В., Кондриков Д.В. Анализ запасов прочности регистрских конструкций по методу предельных нагрузок //Тр. НТО судпрома, 1974. -Вып 8.-С.137-143.

65. Корабельный устав Военно-Морского Флота РФ.- М.: Воениздат, 2002.-511с.

66. Короткин Я.И., Постнов В.А., Сивере Н.Л. Строительная механика корабля и теория упругости: Л.: Судостроение, 1968. -В т.1. -424с.

67. Короткин Я.И., Ростовцев Д.М., Сивере Н.Л. Прочность корабля. — Л.: Судостроение, 1974. -432с.

68. Крыжевич Г.Б. Гидроупругость конструкций судна. СПб: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2006.- 211с.

69. Кулеш В.А. Рейнер Р.Л. Опыт применения процедуры реновации корпусов судов//Науч.-техн. сб. Р.М.Р.С. -СПб., 1997. -Вып. 20.-С.91-98.

70. Курдюмов A.A., Локшин А.З., Иосифов P.A. Строительная механика корабля и теория упругости. Л.: Судостроение, 1968. -В т.2.-420с.

71. Курдюмов В.А., Тряскин В.Н. Упруго-пластический изгиб обшивки ледового пояса //Тр. Ленинградского кораблестроительного института, 1979.-№ 11. -С.36-47.

72. Курдюмов В.А., Хейсин Д.И. Гидродинамическая модель удара твердого тела об лед //Прикладная механика, 1976. -4.ХП. -Вып. 10. -С.103-109.

73. Литонов O.E. Применение методики формализованной оценкибезопасности к вопросу движения судов по узким коридорам// Сборник трудов ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. СПб, 2008.-Вып. 41(325).- С. 85-100.

74. Максимаджи А.И., Беленький JIM., Брикер A.C., Неугодов А.Ю. Оценка технического состояния корпусов морских судов. — JL: Судостроение, 1982. -156с.

75. Маслов А.И. Опыт расчетов внешних усилий, действующих на корпус судна в ледовых условиях // Тр. ВНИИТООНТИ, 1937. Т. 2. -Вып. 3. -С.129-132.

76. Миронов М.Ю., Родионов A.A. Расчет, проектирование и оптимизация шпангоутных рам по предельному состоянию// НТК по строительной механике корабля памяти проф: Папковича П.Ф. СПб, 2009. - С.59-62.

77. Нормы прочности морских судов на стадиях проектирования1 и эксплуатации // РМРС. -СПб., 2000. 92с.

78. Осмоловский А.К., Федоров М.Н., Илизаров H.H. К установлению стандарта крепости судовых корпусов в условиях ледового плавания // Тр. ЦНИИВТ. Л.: Гострансиздат, 1934. - Вып. 95. 4.2.-62с.

79. Осняч А.А, Тананыкин C.B. О влиянии перерезывающих сил на предельную нагрузку балок :Сб. науч. тр. /БГА РФ.-Калининград, 1998. -№ 27.-С.38-45.

80. Палий О.М., Павлинова Е.А., Фердман С.Г. Оценка упруго-пластического деформирования пластин судовых конструкций // Вопросы судостроения.: Науч.-техн. сб, 1978. -Вып. 17.-С.38-50.

81. Папкович П.Ф. Труды по строительной механике корабля: В 4 т. Л.: Судпромгиз, 1962. -Т.1.-576 с.

82. Пименов Б.И., Семенов Л.Н. Анализ повреждений бортовой обшивки промысловых судов от местных нагрузок // Судоремонт ФРП. Л.: Транспорт, 1976. -Вып. 30.-С.44-47.

83. Подготовка корабля к ремонту: Методические указания.- М.: Воениздат, 1992.- 75 с.

84. Попов Ю.М., Фазеев О.В., Хейсин Д.Е. Прочность судов, плавающих вольдах. — Л.: Судостроение, 1967. -223с.

85. Правила классификации и постройки морских судов //Российский Морской Регистр судоходства: В -Т.1. -СПб., 1999.-471с.

86. Пузыревский К.П. Повреждения кораблей, борьба за живучесть и спасательные работы.- СПб.: Гангут, 2001.- 216 с.

87. Рапаков Г.Г., Ржеуцкая С.Ю. Программирование на языке Pascal. СПб.: БХВ - Петербург, 2004. - 480с.

88. РД 15-120-92. Методика оценки технического состояния корпусов судов флота рыбной промышленности //МРХ СССР. -Калининград, 1992. -97с.

89. РД 31.28.30-87. Комплексная система технического обслуживания и ремонта судов //Методика дефектации корпусов морских транспортных судов. М.: В/о Мортехинформреклама, 1988. -88с.

90. Репешев И.В., Яковлев Ю.К. Оценка несущей способности пластины под воздействием динамической нагрузки большой интенсивности // Морская радиоэлектроника, 2009. №4. - 6 с.

91. Репешев И.В., Яковлев Ю.К. Исследование поведения корпусных конструкций при динамических нагрузках большой интенсивности // Сборник материалов всероссийской межотраслевой научно- практической конференции. -СПб.: ФГУ первый ЦНИИ М.О., 2008.

92. Ржаницин А.Р. Строительная механика. М.: Высшая школа 1982. -400с.

93. Руководство по эксплуатации металлических корпусов, устройств и систем надводных кораблей ВМФ (РЭКУС-НК-84).-М.: Воениздат, 1985. -216с.

94. Рывлин А .Я., Хейсин Д.И. Испытания судов во льдах. JL: Судостроение, 1980. -208с.

95. Рычков С.П. MSC.visual NASTRAN для Windows.- М.:НТ Пресс, 2004.-552с.

96. Сборник нормативно- методических материалов. Санкт-Петербург, Российский морской регистр судоходства, 2002. -149 с.

97. Свешников О.И., Трянин И.И. Расчет и проектирование кострукцийсудов внутреннего плавания. СПб.: Судостроение, 1994. -376с.

98. Современные проблемы нейроинформатики. Кн. 23. Коллективная монография / Под ред. дтн, проф. Ю.И. Нечаева.- М.: Радиотехника, 2006.- 80 с.

99. Соломенко Н.С., Абрамян К.Г, Сорокин В.В. Прочность и устойчивость пластин и оболочек судового корпуса. JI. : Судостроение, 1967. -488с.

100. Справочник по строительной механике корабля : в 3 т./ под ред. О.М.Палия. /Бойцов Г.В., Постнов В.А., Чувиковский B.C. JL: Судостроение, 1982.-Т. 1,2,3. -С.376, 464, 320.

101. Суслов В.П., Кочанов Ю.П., Спихтаренко В.Н. Строительная механика корабля и основы теории упругости. JL: Судостроение, 1972. -720с.

102. Хьюз О.Ф. Проектирование судовых корпусных конструкций. -JL: Судостроение, 1988.-3 60с.

103. Шевандин Е.М., Разов И.А. Хладоломкость и предельная пластичность металлов в судостроении. -Д.: Судостроение, 1965. -248с.

104. Шиманский Ю.А. Практическая теория пластичности и прочности стали //Сб. статей по судостроению. -Л. : Судпромгиз, 1954. С.-341-394.

105. Шиманский Ю.А. Условные измерители ледовых качеств судов // Сб. науч. тр. АНИИ, 1937. -Т.130. -С.2-18.

106. Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC / NASTRAN for Windows. -М.: ДМК Пресс, 2001. 448с.

107. Юнитер А.Д. Повреждение и ремонт корпусов морских судов. М: Транспорт, 1973. -216с.

108. Якушев В.И. Об усилиях, возникающих при ударе корабля о стенку во время докования и швартовки к причалу //Судостроение, 1997. № 2.-С.6-11.

109. ANSYS 5.7.1. Programmer's guide set, 4th edition, May 2001, Item number 00000091.

110. Belenkiy L. Handbook on plastic analysis in engineering.- USA: Backbone publishing Company, 2006.- p. 1055.

111. Böckenhauer M. Bemerkungen zu den geänderten

112. EisverstärkungsVorschriften des Germanischen Lloyd. // HANSA- SchiffahrtSchiffbau- Hafen, 1973.- 108. Jahrgang, №3.- pp. 259-262.

113. Chakrabarty J. Applied plasticity. Springer-Verlag, New York, 2000. p. 682.

114. Dürkop A., Röhr U.: Rationale Erfassung fertigungsbedingter Imperfektionen, Abschlussbericht zum BMBF-Forschungsvorhaben, Universität Rostock, Institut fur Technische Mechanik, 2003.-p. 145.

115. Etchart F. Experimental and numerical research on the interaction between ice floes and a ship's hull during icebreaking. // Bericht № 622 aus der Schriftreihe Schiffbau TU Hamburg- Harburg, 2003.- p. 89.

116. Fricke W. Definition und Ermittlung der Beanspruchungen für die Betriebsfestigkeitsanalyse. //Betriebsfestigkeit der Schiffskonstruktion. Institut für Schiffbau der Universität Hamburg, Hamburg, 1995.- pp. 22- 56.

117. Geers M., Engelen R., Ubachs R. Modeling of ductile damage with an implicit gradient-enhanced formulation// Revue europeenne des elements finis, 2001.-№ 10.-pp. 173-191.

118. Huang Y., Gao H., Nix W., Hutchinson, J. Mechanism- based strain gradient plasticity// Journal of Solids, 2000.- №48.- pp. 99-128.

119. Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft. Berlin: Springer- Verlag, 2003.- Band 93.- p. 635.

120. Jirasek M., Bazant Z. Inelastic analysis of structures. Chichester, England: John Wiley & Sons Ltd, 2002.- p. 734.

121. Kato K. (1988) Experimental denermination of ice forces on an artificial island //Proceedings of the International Symposiumon Cold Regions Development. Harbin: Fugust 9-13, 1988. -Vol.3, -pp.226-235.

122. Kujala P. Safety of ice- strengthened ship hulls in the Baltic Sea. // The royal institution of naval architects, Spring meeting 1990.- Paper №9.- pp. 1-12.

123. Lehmann E. Konstruktion und Festigkeit der Schiffe. Hamburg: TUHH, 2006. -p. 286.

124. Lemaitre J. Handbook of material behavior models. Volume 1: deformation of materials. San Diego : Academic press, 2001.- p. 407.

125. Meißner U., Maurial A. Die Methode der finiten Elemente. BerlinHeidelberg : Springer- Verlag, 2000. -p. 304.

126. Nechaev Yu.I., Dubovik S.A. Control of ship movement in the ice field : approach on basis of the optimal control theory.- Proceeding of international conference "HYDRONAV'OS'.-Gdansk-Ostroda, Poland, 2005.

127. Rumin S. Analyse der rechnerischen vertikalen Beschleunigung schneller Monohull-schiffe entsprechend den Forderungen der Klassifikationsgesellschaften// Maritime Systeme und Prozesse. Beitraege aus dem Leonhard-Euler-Programm 1999/2000.-pp. 5-11.

128. Townsend H. Observation of ship damage over the past quarter century. // Ship structure symposium.- Washington D.C., October 6-8, 1975.- pp. 1-12.

129. Weichert D., Maier G. Inelastic analysis of structures under variable loads. Dordrecht, Boston and London: Academic Publishers, 2000,- p. 432.