автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.00, диссертация на тему:Предельная прочность судовых конструкций с эксплуатационными повреждениями

РГ8

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОД

¡1а правах рукописи

БОРОДИН Игорь Михайлович

УДК 629.12:539.4

ПРЕДЕЛЬНАЯ ПРОЧНОСТЬ СУДОВЫХ КОНСТРУКЦИИ С ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ПОВРЕЖДЕНИЯМИ

Специальность 05.08.03 - Проектирование и конструкции судов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических вяте

Владивосток 1993

Работа выполнена в Дальневосточном государственном техническом'университета.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор, Горбачев К.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профоссор, Пикуль В.В.

кандидат технических наук, доцент, Кулеш В.А.

Ведущее Предприятие:Дальневосточный научно-исследовательский институт морского флота (ДШИШ>)

Защита состоится ¿7<г*&1*>л$ 1994 г. в часов на заседании специализированного совета Д 064.01.01 при Дальневосточном государственном техническом университете г. Владивосток, Пушкинская 10. Конференцзал (А-306).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической сиблииотеке ДВГТУ.

Просим Вас принять участие в аащите и направить Ваш отзыв в двух экземплярах по адресу: 1690041, ГСП, Пушкинская ГО, Ученый совет Д 064.01.01.

Ученый секретарь специализированного совета, к.т.н.

Чибиряк И.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность tenu.

Современное состоянио отечественного флота характеризуется тем, что средний возраст судов растет. Затраты тга восстановление поврежденных конструкций и простои судов, связанные с ремонтом увеличиваются. , Часто оставляет жолать лучшего качество проектирования и .постройки судов, на что указывает малый гарантийный срок (1...2 года), при общем срок» службы более 20 лет. Показательным в этом плапо является тот. факт, что в. судостроению! на одно изготовляющее предприятие приходится шесть ремонтирующих.

Значительную часть трудоемкости судоремонта (20...30Ï) составляют корпуенке работы и ими, практически, определяется' продолжительность ремонта. Средняя продолжительность стоянки различных судов в . ремонте составляет от 16 до 30Ж всего календарного времени эксплуатации. Затраты на ремонт конструкций в 2,5 ... 3 раза выше затрат на их изготовление, а для судов ледового плавания в 7 раз.

Большой экономический »Мбит при решении вопроса о необходимости ремонта поврежденных судових конструкций можно получить, используя резервы прочности, т.е. допуская работу конструкций с остаточными деформациями.

Настоящая работа выполнялась в соответствии с Программой "Океанотехника", раздел "Обеспечение эксплуатационной надежности .судовых конструкций" N 01910036014.

Целью работы является разработка эффективной методики оценки резервов прочности деформированных судовых конструкций и создание соответствующих вычислительных алгоритмов и программ для определения несущей способности конструкций с эксплуатационными повреждениями.

Задачи исследований:

1.. Обобщение результатов отечественных и зарубежных исследования в области анализа предельного состояния тонкостенных конструкций. Постановка задач исследований.

2. Разработка критериев предельного состояния судових стержневых конструкций при сложном напряженном состоянии.

3. Формулировка кинематических гипотез численного алгоритма, исследования судовнх конструкций с начальными дтрормацияш.

4. Разработка алгоритма позволявшего моделирования нелинейного процесса упругопластичоского деформирования.

5. Числешше решения прикладных, задач , позволяющие оценить

влияние остаточных деформаций на несущую способность конструкций.

Методы исследования.

Для реализации поставленной задачи выбран путь теоретического исследования на основе алгоритма метода конечных элементов.

Решение задачи проводится поэтапно. На первом этапе определяется несущая способность недефоршрованной конструкции. На втором - несущая способность конструкции, имеющей остаточные-деформации в виде начального прогиба и завала ребер жесткости. Паключительннм этапом является сопоставительная . оценка остаточного резерва прочности деформированной конструкции и решение вопроса о возможности дальнейшей эксплуатации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлены критерии предельного состояния для элементов судовых конструкций с эксплуатационными повреядаениями при сложном напряженном состоянии;

получены зависимости, описывающие поведение ребра жесткости с начальными деформациями в виде начального прогиба и завала стенки ребра;

разработан оригинальный алгоритм решения задачи продельного состояния на основе метода конечных элементов, позволяющий, поэтапно фиксировать развитие пластических деформаций по сечению.

Практическая ценность работа состоит в том, что впервые разработана, методика определения предельных нагрузок стержневых конструкций с эксплуатационными повреждениями.

Программный комплекс может быть использован для оптимального проектирования конструкций, расчетной оценки остаточной несущей способности судовых конструкций с эксплуатационными повреждениями, а также для определения влияния начальных деформаций гч работу конструкции и решения ряда других задач.

Реализация работы осуществлена Проектно-коиотрукторским технологическим институтом Днепропетровского завода металлургического оборудования при проектировании конструкций вагмоспрокшщвателя; Тихоокеанским управлением промысловой разведки и научно-исследовательского флота ШГШФ) при оченно прочности деформлровэлшй решетки водогрейного котла; !::'"Т |.С*Ж;ЧПУД0ОТ'ШС при оценке предельной прочности бортового • I. -¡срытия, имеете-о вышину.

Апробация работы. (lo исследошлпшм в работе вопросам были сделаны доклада на XI Дальневосточной научно техн. конференции "Повреждения и эксплуатационная надежность судовых, конструкций" (1990 г., г. Владивосток); на Ьсесоюзных научно-тохн. конференциях в 1990 ¡1 1991 гг. (г. Ленинград); на научио-техн. конференции "Бубновские чтения" (1У91 г., г. НимшЯ Новгород).

О б И и работы. Диссертация состоит из ььедония, пятя глав и заключения,'изложенных на 121 лисп* и иллисриронана 42 рисунками и таблицами. Библиография оодоркит 10?. напченопаты. Крнлоетше к диссертации состоит из 5 страниц.

СОДЕРЖА ¡I И Е РАБОТЫ

8 о введении показана актуальное«, вш.-рашюц Ti'í'.y, ставятся цель и задачи исследований.

В первой главе рассматривается современное состо/нше отечественного флота, а такав выполнен Краткий анализ требований Регистра РФ к допускаемым ¡значениям oc-íaiviaux деформаций.

Од caí из Критериев сценки допускаемых остаточных дефчрмаштй является относительное остаточное удлинномие í с 1, ьминятоо равным 0.05. Используя эту норматикнул величину и ооотютт./ммк зависимости» получаю? допускаемые параметры для повреждении. К;,к известно, равномерной остаточное относительное удлт.пение дли малоуглеродасТых. vi низколегироваиних сталей составляет на шнор 6 - 0.15 , то очевидно, в методику изначально заложен коаффпцаонт запаса равнйй 3.

Анализ результатов работ выполненных раное покачивает, что при максимальных остаточных деформациях, допускаемыми в соответствии с нормативами , остаточный ресурс пластичности для деформированных балок составляет от 25 до 4БШ, причем здесь под запасом пластичности понимается не действительней запас, а запас пластичности до наступления допускаемого относительного остаточного УДЛШШШ1Ш! te).

Величина допускаемого отклонения стенка деформированной балки набора от первоначальной плоскости еграшггаеается кмнмшюй 0.07 от шсоТы балки, что составляет 4° и при отклонении меньшем 0.14 от шеоты Салки (-8°) допускается подкрепление соответствующей связи. Но отклонение набора в а° , приводит к относительной остаточной деформации около IeI^O.OI, а величина отклонеия в 4° лежит в пределах технологической точности сборки и замеров при дефектации.

Во второй главе рассматриваются основные положения теории предельного равновесии И метода продельных нагрузок (ШН).

В простейшей форме МЛН использовался еще Галилеем в 1638 г. Однако современная стадия его развития и впедре1шя Началась с работ И .Г. Бубнова (1902 г.) и венгерского ученого Наэннцй (19)4" г.). П.Ф. Папкович в 1928 г. предложил использовать МЛН в проектировании набора поперечных переборок, а в 1938 г, на семинаре ЫЙТОСС выступил с двумя докладами , где дал глубокий анализ содержания метода и нервспектив ei'o применеия. »

В судостроении МП11 использовался неоднократно, начиная с известной работы Бубнова И.Г., П.Н. Матвеев применил ШП при норшроБпшш местной прочности речных судов, А.К. Осмоловский -для анализа .прочности Сортового набора судов ледового плавания, O.A. Шнманский - для нормирования запасов предельной прочности при общем изгибе' судов, JI.M. ■ Беленький - для нормирования прочности бортового ilfiOopá промысловых судов , Большой вклад в развитие данного направления сделан Коэляковым В.В.

При рассмотрении теории предельного' равновесия приняты следующие положения.

Предполагается, что внешняя нагрузка изменяется пропорционально некотором/ иарамотру. Тогда продельной будем называть нагрузку, характеризующуюся наименьшим значением этого параметра при котором вследствие развившихся пластических деформаций появляющиеся становятся неограниченными. Предполагается, что хрупкое разрушение и потеря устойчивости I рода отсутствуют.

При анализе предельного состояния реальных судовых конструкций некоторыми силовыми факторами можно пренебречь, lío учитываются изгибающий момент, поперечные силы, действующие в плоскости обшивки и крутящий момент в поперечном сечении балок. Первыми пренебрегают в силу значительной жесткости пластин в их плоскости, а величины крутящих моментов невелики.

В поперечном сечении балки возникает продольное состояние, когда совместное действие внутренних силовых факторов приводит к' появлению пластического шарнира.

Однако достижение предельного состояния сечением происходит поэтапно, либо пояски вступают ь пластическое состояние и только затем пластические деформации распоотраняются на стенку, либо за счет вишяния поперечной силы пластические деформации развиваются ' в стенке сечения, а пояски продолжают раоотать упруго при этом жесткость сечения меняется дискретно .' Использование уравнений

предельной поверхности но позволяет учесть эти особенности. Автором разработан алгоритм, ' позволяющий учесть поэтапное развитие пластических деформаций в судових балках.

В третьей глава приведен алгоритм решения задач предельного равновесия на основе метода конечных элементов.

Процесс достижения конструкцией продольного состояния является нелинейным. Поэтому для решения такой задачи методом конечных элементов необходимо учитывать изменение жесткости элемента и перераспределение р.нутрпших сил.

В работе использован алгоритм с пошаговом нягрукепием и кусочно-линейной зависимостью нагрузка-перемещение и дискретным изменением коэффициентов матриц жесткости.

Особенностью алгоритма яеляотся то, что в зависимости от степени развитая пластических деформаций в расчете используется пониженный (или близкий к нулю) модуль упругости Е и (или) модуль сдвига С для пояска, стенки или всего сечения. То есть, образование пластического механизма происходит поэтапно, что значительно приближает алгоритм к реальному процессу упругопластического деформирования.

В связи с этим разработан метол диф^вронииропагаого анализа, предельных состояний элементов сеченя балок судового корпуса.

Рис. ).

Н Расчотная схема

—• попереречного

®2

сечешш элемента.

ч

А2'Х2

Метод дифференцированного анализа состоит в следущем. Ес.пи соотношение 'Г' ---■ Т/То яе выходит за продели:

<2а;-1 )/ <= т'<- (2ач2ам )/ (i )

где а; = л/л : а; = л/л ; л; - а/а

Т-иормальпая (продольная) сила; т -- предельная нормальная сила; N - поперечная сила; Н. - продельная поперечная сил т.*

то одновременно пртеряется наличие предельного состоя»и? •

в

стенке, для которой критерий имеет вид: М Г

о„ Г

т *

• Т' = /мй/ы )2

где М - изгибающий момент;

К "К 4 К • К - К ~К >

К = АД +

Г

1

( Н - о, ) + —гс( н - г, (рис.1 >

21

[лнЕГ

-(УЧТГ

и поясках, для которых критерий ¡шее7' вид: м

С„ И т I

+ Г = 1 ,

(3)

(4)

где

Если

= I / б. - упругий момент сопротивления,

I - осевой момент инерции поперечного сечения. М

то как минимум один из поясков

т

+ Т* > 1

находится в пластическом состоянии, тогда принимается или равным нулю. Если при этом выполняется условие (1) то, следовательно, и стенка сечения достигла пластического состояния. Тогда можно считать, что реализуется предельное состояние сечения, т.е. можно принять для всего сечения Е а 0 (шарнир вращения).

Если выполняется условие (1) и условие

N

т I

+ 1" < 1 ,

то это соответствует случаю когда стенка и пояски продолжают работать упруго.

,При внполепии условия

(2А;-1 )/МЙ/ Г> = (2А Ч2А^-1 )УГ1 - (N/11^ )2 (5)

стенка1 находится' в пластическом состоянии при действующих величинах Т и N и принимается 0с а о (шарнир сдвига).

В четвертой главе приведены основные зависимости

га2

о

У

технической теории для исследования поведения ,ребер жесткости с начальными деформациями на основе метода конечных элементов.

При исследовании напряженно-деформированного ,состояния элементов конструкций используются четыре группы основных уравнениий: уравнения равновесия бесконечно малого объема тела: условия сплошности; геометрические уравнения, определяющие связь между компоиегами деформации и полного перемещения; физические уравнения, определяющие зависимость между напряжениями и деформациями. Применительно к РЖ учитывается жесткость ребер в плоскости, нормальной к срединной поверхности, а также жесткость на сдвиг и кручение. В процессе деформирования конструкции, исключается возможность проскальзывания одного сопрягаемого элемента относительно другого, в тяга» предполагаем справедливость' гипотезы плоских сечений для стержней и гипотезы о естественном ненапряженном состоянии материале.'

В данной работе в качестве конечного элемента принят двухузловой элемент с двенадцатью степенями свобода (рис. 2).

Перемещения:

1 - и , Т - - продольное,

2 - №. , 8 - »? . - сдвиговое,

с»* сь + 1 '

3 - те , 9 ~ ^ - полное (сдвиговое +■ изгибное),

4 - , 10 - и' - угол поворота,

5 - , 11 - ф, ., - угол закручивания,

г

6 - <|>; , 12 - ф;

» — ш , I - Ц.' , •

Рис. 2 Узловые перемещения конечного элемента-

и

Начальные деформации задаются я аде поля начальных линейных смещений и углов поворота (завала) ребер.

Вектор начальных деформаций для 1-того узла имеет вид

{ч}, - {о. 0. *в. о. фв. о}4

Если перемещения точки "О" в.системе координат (рис. 3} обозначить через и , у . V , то перемещения точек сечения

^ Ор- ор Ср г

элементов реОря могут быть определены из зависимостей «ор , «п = ¿ор +

V • уп = " ^ (7)

«г.,- - (■» и„ = и - й-» ,, -V (V _).

ст >р * ср,а п ор ' op.it т,&

и„_- и

Учитывая, что (рис. 3)'

ирсоз(фо + ф) - ура!п(фо+ ф),

(8)

= 7р31П(фо+ ф) + УрС0Э(фо+ ф) и щйдполагая Жалость ф по сравнению с ф ' , получим зависимости, связывавшие перемещения точек сеченнля РЗС в системе координат т),С с. перемещениями точек срединной поверхности пластины в системе координат а, р, и.

яе1« "¿СОВ фо - У;31П фо,

Уст= Я.81п фо + У^СОБ фо - £.ф, [ (9)

и = и - (И-СОЗ ф - У>81п ф ),„ .

СТ о о То с (К

|0

uo>

Wn = ,VpC0S 'ío * V^BÍft -f П'Ф t'?"P^

v„ = H'Sln ф + v-oos ф - h-ф, П p v ^

"и = - <";coa ^ - V'1n --1С (w¿3in + v¿eos

Ьиршшше длл продольных отиасятелышх лилейних ди^рм.-пц»! волоконг роора будет следущии:

бр * " С03 - || sin Фо)>1о. < li"«H>(X,. ni)

где

1 Ж 'г

6 = u +--vt ь v? -w +--v + v -v

Op #x 2 P,* 2 > * P » *

(m

После необходимых преобразований функционал зшфгил деформации ребра с начальными отклонениями Vp и учетом энергий деформаций кручения VKp, изгиба присоединенного поиска и

поперечного сдвига Vc примет вид:

V = V + V + V + v =

'р кр ил 'с

I

= ■- f Г E-A-fu + v» -w I2 - 2 С-Е-А • fu h w •» ]•

о j l l ".» ."j ° р i о.» ."j

О '

• íw11 -coa ф + vi -aln ф -ф 1 +

+ £• I* íwH -coa <|> w .sin <|> *<|> 1* +■ In-Ь''Г^1 I2 *

(13)

+ • fw11 'Sin ф - ti-0) + U-I, • ф1 4 A 'W* -COd'i) t iii l" ° l"*J '(" t >■<

+ Ac«h*-w. х-соз ij>o*3ln t- (Ac'li3) / 3- j (U,

0*( \4 - w )

где

=

tfx

( 14;

i£ - модуль продольной упругости материала, tí- модуль ci¡¡<nr,i, А - полная площадь поперечного ооченпя РЖ, А,- t -ti - площадь стенки.

Ар~ площадь поперечного сечения РЖ без присоединенного пояска, Со- ордината центра тяжести Ар (эксцентриситет), 1о- момент инерции РЖ без присоединенного пояска относительно собственной нейтральной оси,

V [К* £• \) > V [ ■ ьп ] <12 •

V И* + Ъп<) /3- V (гл ,Ьл) / 12 '

t - толщшш свободного пояска Un), стенки (tc) и присоединенного пояска (t ); b - ширина свободного (Ьп) и присоединенного (bj]X поясков.

Для решения используется вариационно - разностный подход в схеме МКЭ . При „ этом .предполагается, что дискретизация производится как на уровне элементов, так и внутри области элементов.

Тогда дискретный аналог полной энергии системы запишется в виде

MR. „ „ Ар

V - У У У - , (15)

A rk pr н

где М - количество элементов; К - количество вершин элемента; А - размер элемента (длина, площадь или обьем).

Система разрешающих конечно-разностных уравнений образуется по методу Лагранжа, при этом используется условие стационарности

¿»V

- = О , (16).

где q - обобщенное узловое перемещение. Выражение для продольной силы, изгибающего момента и поперечной силы имеют следущий вид:

Т. = А .Е -Г -— - г -ГГ w? -соз ф +

I ^ t»l Ц 'xxi тсч

(17)

+ w? ;cos ф 1 / 2 +Г w •*, -cos ф + w . ;w, -cos ф .111,

TOHAJ ^ Ol ' X *OV Olti к TOt+iJ J J

. g , ( _ ) .сов фо1 , (18)

* = Acl.Gv.( J^i-Ai- j.coa^ . (19)

В пятой главе описывается программный комплекс "ШЛЧМ" и приводятся результата численной реализации.

Комплекс состоит из набора основных программ и комплекса подпрограмм. Он позволяет решать задачи, доступные МКЗ в зависимости от матриц жесткости и матриц усилий, исполвэуошх в решении. Оценка точности реше1шя, выполненная на ряде тестовых задач показала удовлетворительные для технической теории результаты.

В табл. 1,2 и рис.4,5 приведены данные расчета шпангоута т/х "Амдерма" при действии ледовой нагрузки.

Тиолица 1 -

Расчетная схема

0

С п

I

Е = 2.1 С = 0.8 г; 10° 105 МПй Ша

IV

Ь - ■100 см , От = 294 Шэ , Ь/Ь = 0.07 , 10 элементов

N ЬР см гр см ¡1 см + "с см »л см ь см С см В см Предельная нигругка и,к11

1 4.3 4.6 27.7 1.1 40 1.4 160 70 650

гттгптп0 ,

** Ч Ч 1 1 У ч. 11 / /•' ^

1 5 15 20 А 25 ' 35 40

^номера элементов

Рис. 4 Конечно-элементная схема.

Как видно из таблицы 2, и рисунка Ь алгоритм расчета предельного ' состояния позволяет модолидо-шать обобщенный упругопластический процесс, деформирования.

Пользуясь кривыми, рассчитанными аналогично можно произвести определение минимальной нагрузки (если из^стин ее характер) но остаточному прогибу. Например, минимальная нагрузка для случая 1, вызиавшая остаточный прогиб 5 мм составит 666 кН (рис.Ь,линии СВ, ВС).

, кН)

72С '

5оО «О

го 240

130 60

\ I I 1 ! С 1 I > 1 —л— ' в

! -1- ________ " 1 | у /

у г-,^-- I ! /

/ ! /

I I __ л _. . X' / ! 1

/ [ /\ 1 .у 1

/ /

/ / / 1

/! ] \ с / / 1 1 1 \

0.0 0.1 02 0.3 0Л 05 06 0.7 08 '0,9 ¡,0 1.! 12 1,3 14 # т#10_2 Рис.. 6 Предепьььй расчет для сг!'у-;зя 1. '

1 - появление первых пластических деформаций,

2 - предельное состояние,

Р°- предельная поперечная сила. То- предельная продольная сила.

Рис. 6 Влияние внешней продольной силы на величину

предельной нагрузи!.

К Таблица 2

Продольный расчет шпангоута, рис.4

Нагрузка Предельное состояние достигнуто Прогиб узла А

Q,KH в ... м'102

452 пояске элемента 1 0.5В

473 пояске элемента 40 0.63

505 Пояске элемента 2 0.66

526 пояско элемента 39 0.7

543 пояске элемента 21 0,72

547 поясках элементов 19 и 21 0.73

559 пояске элемента 22 0.75

564 пояске элемента 18 0.76

580 пояске элемента 3 0.8

592 поясках элементов 23 и 38 0.8!

601 . пояске элемента 17 0.83

605 узло 2 элемента 40 0.86

638 пояске элемента 24 0.87

646 пояске элемента 16 1.06

650 узле г элемента 19, узлах 1 и 2

элемента 20, узле 1 элемента 21 Г. 13

652 обруиогаэ --

Расчеты показали, что для балок с соотношении высота стенки к

длине балки Ь/1 <= 1/16 влияние поперечной силы и нормальной силы (развивающейся вследствие самораспора, а не являющейся внешней нагрузкой) практически но сказывется на величине предельной нагрузки и для балок с соотношением П/1 <= 1/16 расчет предельного состояния можно вести учитывая только иогп?пюший момент. Для балок с соотношением 1\/1 ^ 1/16 существенным оказывается влишгае поперечной силы, влияние продолыгой силы (самораспор) не сказывается (рис. 7,3).

Влияние внешней продольной силы сказывается на т1еличике предельной нагрузки в полном соответствии с заложенным в алгоритм критерием предельного состояния (балка считается устойчивой до достижения предельного состояния), растягивающая продольная сила линейно ведет к снижению предельной нагрузки, а стамащая-продольная сила увеличивает предельную нагрузку (рис. б).

Как показали расчеты для коротких балок ( 1Д\ <= 8 ) предельное состояние первоначально развивается в стенке и затеи охватывает все сечение, для длинных балок с 1/Ь > 8 предельное состояние первоначально развивается в пояске- ■ и затем распостраняется на все сечение .

Исследование - влияния начальных десопмшшп показало следующее.' Начальный прогиб илилет на величину продельной нагрузки только для конструкций с кротко закрепленными•опорами.

0. кН 2750

2500 2250 2000 1750 1500 125 О 1000 750 500 250

О

Q, кН 15000

13500

1 - Оо(М!

2 - ' Оо(М.Т)

3 - QoíM.N)

4 - Qo(M.N,T)

3

.'il

5 S 7 8 9 10 11

h/1 * 1Û-2

Рис. 7 Предельная нэгрузкз в зависимости от учета внутренних усилий

0.00 005 OJO 0.15 Û.2Q 0.25 0.3Û 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55h/¡

Рис. s Предельная нзгрузкз в зависимости от учет? r-íít—.ич угипн;<

2 3-

0. нН 400

360

■320

260

240

2 СО

- 160

120

60

40

о

■Ь ■тцпптштшш

г/

Р //

и' ¡1 .1/

--- ■—-.. ——< 3 ------

— ------- --- —

---

-------

' — 1

10

20 25 30 35 40 45 50

55 60 65 у

Рис, 9 Влияние згезлз стенки ргбрз на величину предельной нагрузки

уГрйЦ

дли. конструкций, имещих подвишне опоры начальный прогио, грчктичпски, не влияет на величину предельной нягруг.ки. Q.fciJf

а

0.9Î

предельная нагрузка

нагрузка появления первых пластических деформаций.

Рис.ю Влияние начального прогиба lia величину предельной нагрузки.

Ъ - область начальных деформаций (р™"* » 30°

уТ"* = 0.1b

Начальные деформации Нагрузка первых пластических деформаций Fh,KII Предельная нагрузка Fo.KH

нет 1272 1632

только ф™ах 1075 1651

только 1272 1632

0 '"►(> 9Я8 1593

Q

¡y. 11 г'ягчетняя схемп ¡штпгоутной рамы.

fírin..:«„¡e начального завала ребер жесткости однозначно ведет к снижению нределымй прочности (рис. 9 ), однако в области реальных остаточных деформаций (завал до 30") это снижение составляет 5... líií от к«личины предельной прочности недеформиропашюй конструкции. Заметного взаимного влияния при наличии обоих начальных деформаций в расчетах предельной прочности не оонарукено, что показали расчеты лпаагоутной рами траулера типа "Антарктида" (рис. 11).

Определенное влияние на величину продельной нчгру:.ки оказывает не только величина и протяженность начальных деформаций, но и район расположения - чем оянт.е оолпеп деформация к опорному контуру, тем меньше сказывается их влияние. На рис. 12 приведена расчетная схема бортового гюрокрчтн.ч при действии ледовой нагрузки, q - нагрузка появления перш* пластических деформаций, q^- предельная нагрузка. Н-чча.'ппые деформации - максимальный прогиб 0.152 м и на»а.шшИ завал ребра 30° (максималышй) с законом изменения по сииусоидн до нуля на границе области деформация. Предельная нагрузка меняется от .0.72 (область начальных деформаций в районе шпангоута 3) до 0.81 (область начальных деформаций в районе шпангоута I) от предельной нагрузки недеформированной конструкции. Креме того существенно меняется схема пластического механизма.

1

а)

и и f 9

палуба

225

q -3GÜ

Р

М Kií

флор

Рис.

12 Расчетная схема бортового перекрытия. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы сводятся к следующему. 14 На основе положений теории предельного рассмотрены существуюцио критерии предельного

раы1ии«11'П)1 СОСТОЯНИЯ,

предложены критерии, позволяющие технически точно определить предельное состояние сечения при сложном напряженном состоянии.

2. Получена конечно-элементные соотношения для двухузлового элемента с двенадцатью степенями свобода, позволяющие численно моделировать процесс улругогшютического деформирования ребер жесткости с начальными деформациями.

3. Разработан алгоритм решения задачи предельного состояния на основе метода конечных элементов и пошагового процесса нагрузсания.

4. Получены результаты, позшляыцко дайЕоренцированно судить о влиянии внутренних усилий на величину предельной нагрузки.

5. Произведена оценка влияния величины и характера начальных деформаций на величину предельной нагрузки..

6. Разработана "методика оценка величшш нагрузки по ведичжш остаточных деформаций.

7. Создан программный комплекс позволяющий дать числв!шую оценку несущей способности судовых конструкций с эксплуатационными повреждениями..