Phân tích và thiết kế kết cấu một mẫu tàu câu vỏ gỗ, chương 13 doc

Chương 13: Kiểm tra độ bền chung
thân tàu
Để kiểm tra độ bền chung của thân tàu ta tiến hành kiểm tra các
giá trị sau:
- Kiểm tra giá trị ứng suất pháp và ứng suất tiếp do uốn.
- Kiểm tra theo giá trị ứng suất tổng.
- Kiểm tra theo giá trị mômen tới hạn.
Ở đây ta chỉ kiểm tra độ bền dọc theo giá trị mômen tới hạn.
Điều kiện kiểm tra sức bền chung thân t
àu theo mômen giới
hạn:
M
max

M
gh
Trong đó:
M
max
= 140.2 (tấn.m) mômen lớn nhất xuất hiện trong mặt cắt
ngang.
M
gh
=
c
* W
ch

Trong đó :

ch


giới hạn chảy của vật liệu của mép ngoài cùng (trên hay
dưới của các kết cấu trong mặt cắt kiểm tra)
W
c
: môđun đàn hồi chống uốn nhỏ nhất của dầm tương đương
tại mặt cắt kiểm tra xác định trog trường hợp xuất hiện ứng suất
bằng giới han chảy vật liệu trong các kết cấu cách xa trục trung
hòa nhất.
Giá trị
ch

và W
c
được tính cho 2 trường hợp:
- trường hợp tàu tàu bị võng bụng: M
gh
được tính với giả thiết
boong trên cùng chịu nén với ứng suất bằng giới hạn chảy
của vật liệu
- trường hợp tàu ưỡn bụng: M
gh
được tính với giả thiết boong
trên cùng chịu kéo với ứng suất bằng giới hạn chảy của vật
liệu.
Do sự phân bố ứng suất trong các khung sườn xà cứng là tuyến
tính nên có thể viết:

ax
i

i ch
m
z
z
 

Trong đó: Z
max
- là khoảng cách từ boong cao nhất đến trục
trung hòa
Z
i
– khoảng cách tính từ chi tiết thứ I đến trục
trung hòa
Ti
ến hành so sánh ứng suất tính theo công thức trên, ứng suất tới
hạn ơle cho từng chi tiết kết cấu để xác định hệ số tham gia

E




Trong đó nếu
[ ]
E
 
 thì lấy

=1

Quá trình tính h
ệ số tham gia

của chi tiết mất ổn định có thể thực
hiện như bảng sau:
Bảng 3.10 Bảng tính hệ số tham gia

Ứng suất
1

(kg/cm
2
)
H
ệ số tham
gia
E




ST
T
S
ố chi tiết
cần tính hệ
số tham gia
Diện
tích
hi

ệu
chỉn
h F
(cm
2
)
Kho
ả
ng
cách
đến
trục
trung
hòa Z
i
(m)
Boon
g b
ị
kéo
Boon
g b
ị
nén
E

kg/c
m
2
Boon

g b
ị
kéo
Boon
g b
ị
nén
1
Ky chính
576 1.34 1018
7
460
0
1300
0
0.78
36
0.353
8
2 Sống dọc
hông
192 1.11 9911
447
6
1300
0
0.76
24
0.344
3

3 Xà dọc hầm
hàng
126 1.2 1156
3
522
2
1300
0
0.88
9
0.401
7
4 Xà dọc
boong
128 1.06 1156
5
526
2
1300
0
0.89
65
0.404
9
5
Ván boong
112.
5
1.2 1165
5

526
2
1300
0
0.89
65
0.404
9
6
Ván đáy
125 1.2 1018
7
450
0
1300
0
0.78
36
0.353
8
Bảng 3.11 Bảng tính mômen chống uốn
STT
Tên chi
ti
ết
Diện
tích
hi
ệu
chỉnh

F
(cm
2
)
Hệ số
tham
gia

Hiệu
chỉnh
diện
tích
F(

-
1)
(cm
2
)
Khoảng
cách
đến
trục
trung
hòa z
m
Mômen
t
ĩnh
(5)(6)

m.cm
2
Mômen
quán
tính
(6)(7)
m
2
.cm
2
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
1
Ky
chính
576 0.3538 -
372.2
1.354
-503.9 -682.36
2
S
ống
dọc
hông
192 0.3443
-
125.9
1.124
-141.5 -159.06
3
Xà d

ọc
hầm
hàng
126 0.4017
-
75.39
1.186
-89.41 -106.04
4
Xà d
ọc
boong
128 0.4049 -
76.17
1.046
-79.67 -83.339
5
Ván
boong
112.5
0.4049 -
66.95
1.186
-79.4 -94.172
6
Ván
đáy
125 0.3538 -
80.78
1.214

-98.06 -119.05
7 Thanh đỡ
XNB
128 0.4049
-
76.17
1.086
-82.72 -89.835
8 Bổ viền
trên
140 0.4017
-
83.76
1.086
-90.96 -98.786
9 Bổ viền
dưới
175 0.4017 -
104.7
0.666
-69.73 -46.44
10
B
ổ
chụp
210
0.4049
-125
1.286
-160.8 -206.72


-
1157
-1396 -1686

S
ự thay đổi của trục trung hòa:
1
1
1
B
Z
C
 
1396
1.176
1157



(m)
Mômen quán tính c
ủa mặt cắt đối với trục trung hòa mới:

2 2
1
1 1
1
1396
( ) ( 1686 )

1157
B
I C
A

     

-1.36(m
2
.cm
2
)
Môđun chống uốn nhỏ nhất:

1
c
1 ax
W
m
I
Z
 
44.2
1.35

=-32.74 (m
2
.cm
2
)

Z
1max
= 1.35 : khoảng cách xa nhất so với trục trung hòa
Ki
ểm tra theo mômen giới hạn cần phải so sánh giá trị M
gh
với
các giá trị mômen uốn lớn nhất khi tàu nằm trên đỉnh sóng hay đáy
sóng.
M
gh
=
ch

.W
c
= 5360* (-1.36) = -7289.6 (tấn.m)
Ta có M
max
= 140.2 (tấn.m)
Suy ra ta có hệ số giới hạn bền cả trên đỉnh sóng và đáy sóng là:
n
đỉnh
= M
gh
/M
max
= 7289.6/98.28 = 74.17
n
đáy

= M
gh
/M
max
= 7289.6/140.2 = 51.99
** K
ết luận: Qua quá trình tìm hiểu và giải quyết bài toán tính sức
bền chung thân tàu tôi thấy con tàu đủ bền trong điều kiện hoạt
động nguy hiểm nhất.