Ứng dụng chương trình RDM trong phân tích kết cấu thân tàu, chương 14 pdf

Chương 14: TÍNH KHUNG SƯỜN
NGANG
3.6.1. Xây dựng mô hình tính kết cấu
Mặt cắt ngang tàu tính toán gồm nhiều chi tiết kết cấu liên
k
ết chặt chẽ với nhau bằng mối liên kết hàn, tạo nên một tổ hợp kết
cấu rất phức tạp. Nếu chúng ta để nguyên kết cấu như vậy thì việc
tính toán độ bền cho khung sườn t
àu sẽ gặp rất nhiều khó khăn
trong việc tạo mô hình tính, đặt lực và thực hiện tính toán. Vì vậy
để thuận lợi trong việc tính toán cũng như có thể áp dụng được các
phần mềm tính toán thông dụng hiện nay ta cần phải mô hình hóa
k
ết cấu về dạng đơn giản hơn. Tuy nhiên việc đưa kết cấu khung
sườn t
àu từ dạng phức tạp về dạng đơn giản hơn ta phải phản ánh
được đầy đủ điều kiện l
àm việc của kết cấu đang xét.
Khung sườn ngang khỏe thực tế của t
àu có kết cấu như sau:
Đà ngang đáy dạng tấm có mép dưới h
àn với tôn đáy ngoài và mép
trên hàn v
ới tôn đáy trên. Sườn mạn khỏe là thép chữ T được hàn
v
ới tôn mạn, đầu trên hàn với xà ngang boong, đầu dưới hàn với đà
ngang đáy và tại vị trí hàn nối có mã gia cường. Xà ngang boong
n
ối vào xà dọc và kết cấu cứng của miệng hầm hàng.
Trong mô hình tính ta b
ỏ qua độ cong tôn hông để góc giữa

khung dàn đáy và mạn l
à vuông hoặc gần vuông, đồng thời góc bẻ
này là giao điểm hai trục trung h
òa của sườn và đà ngang đáy. Mỗi
đoạn của mô hình khung phẳng nói trên được xét dưới dạng dầm
phẳng, có chiều dài bằng khoảng cách tính từ vị trí trục trung hòa
c
ủa thanh này đến vị trí trung hòa của thanh đối diện và có đặc
điểm h
ình học gồm nẹp gia cường và mép tôn kèm tính riêng cho
t
ừng dầm thành phần. Các nút liên kết khung xem như không di
động, đồng thời do m
ã hông có độ cứng đảm bảo nên góc giữa đà
ngang và sườn mạn hay giữa sườn mạn và boong không đổi trong
quá trình làm việc. Đặc điểm liên kết tại các gối đỡ khung sườn
được xác định t
ùy thuộc vào độ cứng tương đối giữa các kết cấu
khung dàn đáy, khung dàn mạn, khung d
àn boong và miệng hầm
hàng… trong đó mạn t
àu với kết cấu đủ cứng vững có thể xem như
là gối tựa cho những đà ngang đáy, còn thành miệng hầm hàng rất
cứng lại được xem như là gối tựa cho kết cấu boong.
Xác định điều kiện li
ên kết:
- Do độ cứng của sống chính lớn hơn nhiều so với độ cứng
của đà ngang đáy nên tại nút liên kết chỉ cho phép chuyển vị theo
phương của lực tác dụng c
òn các chuyển vị khác đều bằng 0

( 0;0 
yx
DD

).
- V
ị trí giao giữa đà ngang đáy với sườn và sườn với xà
ngang boong thì coi nh
ư là nút tự do như điều kiện liên kết thực tế
của nó.
- Tại các nút liên kết còn lại như vị trí giao của các sống phụ
với đà ngang đáy, sườn với các xà dọc mạn ta sẽ áp đặt điều kiện
biên là cố định chuyển vị theo phương của lực tác dụng, các
chuyển vị còn lại thì tự do, tương ứng với gối di động.
- Tại nút liên kết của xà ngang boong cụt với sống dọc boong
và với sườn thì ta coi đây là các liên kết gối di động.
3.6.2. Xác định tải trọng tác dụng.
Mô hình tải trọng tác dụng nên khung sườn ngang được minh
họa cụ thể trên hình 3.22 trong mục 3.5.
1,7 m
1,6 m1,6 m2,2 m
0,5 (t/m)
0,46 (t/m)
0,47 (t/m)
Hình 3.28. Mô hình tải trọng tác dụng trong một khoảng sườn.
3.6.3. Kết quả tính bằng RDM.
Từ kết quả phân tích độ bền cục bộ các khung dàn ở trên ta
nh
ận thấy rằng các kết cấu dầm của khung sườn tại vị trí sườn 73
và 81 là các dầm chịu ứng suất uốn lớn nhất. Do đó ta có thể chọn

một trong hai khung sườn nói trên để phân tích độ bền cục bộ,
trong bài toán dưới đây tôi chọn khung sườn 73. Các giá trị tải
trọng tác dụng lên từng kết cấu của khung sườn sẽ được lấy đúng
bằng giá trị tải trọng tác dụng lên các kết cấu đó như khi tính cho
khung dàn phần trên (hình 3.28)
2,2 m
1,5 m
1,6 m1,6 m2,2 m
2,78 (t/m)
2,6 (t/m)
1,85 (t/m)
1,2 (t/m)
Hình 3.29: Mô hình solid
Hình 3.30: M
ặt cắt ngang kết cấu khung sườn ngang 73
Bảng 3.8: Kích thước của tiết diện khung sườn ngang 73
Kích thước
(mm)
Boong M
ạn Đáy
t
f
10 10 10
d
f
100 120 300
t
w
8 8 10
d

w
400 400 750
t
p
10 10 10
c 300 300 300
Hình 3.31: Tải tác dụng và điều kiện biên.
Hình 3.32: Mặt cắt ngang của các kết cấu thành phần.
Hình 3.33: Biến dạng của kết cấu khung sườn ngang.
Hình 3.34: Biểu đồ lực cắt trong khung sườn ngang.
Hình 3.35: Biểu đồ mô men uốn trong khung sường ngang.
Hình 3.36: Biểu đồ ứng suất pháp trong khung sườn ngang.
Từ kết quả tính bằng phần mền RDM ta nhận thấy rằng giá
trị ứng suất uốn lớn nhất tại đáy, đặt tại vị trí giao giữa sống phụ 2
và đà ngang đáy có giá trị:
83,17
u

MPa.


uu

 =19,2 MPa, nên kết cấu đủ bền.