Інновації в суднобудуванні та океанотехніці

Інновації в суднобудуванні та океанотехніці
V міжнародна науково-технічна конференція
УДК 624.075
О влиянии ребер жесткости на устойчивость пластинчатых элементов корпусных
конструкций с вырезами
Автор: Л. И. Коростылев, В.Н. Трофименко, Национальный университет кораблестроения
им. адм. Макарова
При расчетах устойчивости пластин судового корпуса их обычно считают свободно
опертыми по контуру. При этом предполагается, что закручивание опорных балок,
сопровождающее потерю устойчивости пластин, не может создать сколько-нибудь
заметной их заделки на контуре. Это предположение основано на том, что балки набора
обладают весьма малой жесткостью по отношению к скручиванию.
При потере пластиной устойчивости подкрепляющие ее балки поворачиваются на
одинаковые с нею углы, испытывая при этом деформацию стесненного, или изгибного
кручения (рис. 1).
Рисунок 1 – Стесненное кручение набора при потери устойчивости перекрытия
Так, при кручении балок их свободные пояски испытывают изгиб в плоскости
наибольшей жесткости. Поэтому эйлеровы напряжения пластин могут повысится главным
образом за счет жесткости ребер при изгибном кручении, которое значительно больше
жесткости при чистом кручении.
Чем больше ширина свободного пояска подкрепляющих пластину ребер, тем
сильнее должно сказаться влияние жесткости кручения на устойчивость пластин.
Этот вопрос для сплошных пластин был рассмотрен многими авторами, которые в
своих работах привели несколько приближенных и точных расчетных формул [1, 2].
Впервые этот вопрос был рассмотрен А. И. Масловым, применившим для решения задачи
энергетический метод. В постановке задачи А. И. Маслов не учел сжатия продольных
ребер. В 1948г. Г. О. Таубин, используя теорию изгибного кручения тонкостенных
профилей, предложенную В. З. Власовым, и применив энергетический метод решения
задачи, разработал подробную схему определения эйлеровых напряжений пластин с
учетом жесткости кручения продольных ребер.
web-site: conference.nuos.edu.ua | email: conference@nuos.edu.ua; tel (+380512) 709444; 709105|
Інновації в суднобудуванні та океанотехніці
V міжнародна науково-технічна конференція
Метод расчета, данный Г. О. Таубиным, приводит к некоторому завышению
эйлеровых напряжений, что является следствием применения ряда допущений о виде
деформаций ребра.
В 1947 г. А. А. Курдюмов получил точное решение об устойчивости пластины,
подкрепленной продольными ребрами, работающими на кручение. Большое количество
числовых примеров, выполненных с использованием точного решения А. А. Курдюмова,
показывает, что продольные ребра жесткости из полособульбов могут увеличить эйлерово
напряжение пластин на 5–30%.
В данной работе было выполнено сравнение приближенных и точных расчетных
аналитических формул с результатами полученными авторами в программном комплексе
ANSYS методом конечных элементов (МКЭ). Вычисления были выполнены для сплошных
перекрытий с двумя типами продольных подкрепляющих ребер. Ребра первого типа имеют
профиль таврового сечения с размерами стенки и полки, приближающимся к таковым
полособульбового профиля, а именно
180  10
. Ребра второго типа имеют также
50  16
тавровый профиль практически той же высоты, но с более тонкой стеной и широким
пояском
200  6
. Очевидно, что у второго профиля влияние изгиба стенки при его
100  8
изгибно-крутильной деформации должно сказаться сильнее.
Для каждого типа продольного ребра вычисления выполнялись для двух
перекрытий: у первого перекрытия расстояние между ребрами было b= 500 мм, а между
рамными бимсами l= 1500 мм; у второго перекрытия b= 800 мм, а l= 2400 мм. Для всех
перекрытий вычисления производились для разных толщи настила, поскольку, очевидно,
при одинаковых профилях подкрепляющих ребер и расстоянии между ними изменение
толщины настила должно привести и к изменению степени упругой заделки.
Также, в данной работе было исследовано перекрытия имеющие вырезы в
настиле. Размеры перекрытий идентичны размерам сплошных перекрытий.
Список литературы. 1. Короткин, Я. И. Изгиб и устойчивость пластин и круговых
цилиндрических оболочек [Текст] / Я. И. Короткин, А. З. Локшин, Н. Л. Сиверс. – Л.:
Судпромгиз, 1955, –
308 с. 2. Белкин, В. П. Работа элементов палубных перекрытий
после потери устойчивости [Текст] / В. П. Белкин. – Л.: Судпрогиз, 1956, - 287 с.
web-site: conference.nuos.edu.ua | email: conference@nuos.edu.ua; tel (+380512) 709444; 709105|