1.3. Применение сталей повышенной прочности для корпусов транспортных судов.

Преимущества сталей повышенной прочности по сравнению с углеродистой сталью. Обеспечение прочности и надежности конструкций при применении сталей повышенной прочности с учетом получения экономии материала.

Анализ и оценка различных критериев при использовании сталей повышенной прочности.

а). Критерий предельной прочности;

б). Обеспечение устойчивости основных продольных связей;

в). Критерий хрупкой прочности при низких температурах;

г). Влияние коррозии и нормирование жесткости корпусов судов.

Влияние уменьшения жесткости на величину прогиба корпуса судна и возникновение резонансных колебаний судов больших размеров на умеренном волнении.

1.4. Свойства легких судостроительных сплавов: алюминиевых и титановых. Особенности проектирования и расчета прочности из алюминиевых сплавов.

1.4.1. Алюминиевые сплавы. Виды сплавов, основные механические свойства алюминиево-магниевых сплавов и их применение. Деформативная способность сплавов, чувствительность к образованию трещин в местах концентраторов. Компенсация меньшего значения модуля упругости за счет увеличения толщин связей. Сопоставление механических характеристик алюминиевых сплавов и судостроительных сталей.

Обеспечение жесткости корпуса из алюминиевых сплавов при общем изгибе.

Обеспечение жесткости пластин алюминиевых сплавов по сравнению с судостроительными сталями.

2. Технологические расчеты прочности конструкции при постройке корпуса.

2.1. Общая схема расчета прочности конструкций (на примере перекрытия днища).

а). Установление размеров перекрытия и его элементов;

б). Установление характера закрепления концов связей;

в). Определение характера, величины и распределения внешней нагрузки;

г). Выбор расчетной схемы и определение внутренних усилий (напряжений) в связях;

д). Нормирование прочности – выбор запасов прочности и допускаемых напряжений.

2.2. Расчет прочности переборок при постройке судна.

а). Расчет поперечной переборки при испытании наливом или аварийном затоплении.

Определение напряжений:

– в пластинах;

– в вертикальных стойках, как балках на независимых жестких опорах, по теории 3-х моментов;

– в рамных связях: вертикальных стойках и горизонтальных шельфах, как для простейшего перекрытия методом приравнивания прогибов балок в точках их пересечения.

б). Расчет гофрированных переборок для различных видов гофра: волнистого, треугольного, коробчатого.

– определение напряжений от изгиба гофра (общий изгиб);

– определение напряжений в продольных сечениях гофра;

– проверка устойчивости гофрированных продольных переборок танкеров.

в). Проверка прочности поперечных переборок при постановке судна в док на килевую дорожку.

Определение касательных и нормальных напряжений в пластинах обшивки переборки.

Проверка устойчивости обшивки при действии касательных напряжений.

Проверка устойчивости доковой стойки.

г). Расчет переборок цистерн при испытании наливом.

Определение напряжений в обшивке и стойках цистерн.

д). Расчет палубных перекрытий.

Проверка прочности настила как жестко заделанных пластин.

Расчет бимсов как балки, упруго заделанной на шпангоуте борта.

Расчет карлингса в районе грузового люка как балки ступенчато-переменного сечения, имеющей в местах пересечения с бимсами упругие опоры.

3. Изгиб балок на упругом основании. Расчет судна при постановке в док.

3.1. Расчет балок на упругом основании. Понятие упругого основания. Определение его жесткости. Вывод дифференциального уравнения изгиба балки на упругом основании. Дифференциальное уравнение изгиба балки постоянного сечения на упругом основании постоянной жесткости. Интегрирование дифференциального уравнения. Общий интеграл однородного уравнения 4-го порядка, выраженный через гиперболические функции.

Функции Н.П. Пузыревского, преимущества и недостатки, область применения функции Клишевича, преимущества и недостатки.

Частное решение неоднородного дифференциального уравнения при действии на балку непрерывной нагрузки.

3.2. Основные случаи изгиба балок на упругом основании.

а). Изгиб полубесконечной балки на упругом основании.

Применение задачи для постановки судна в док.

Применение функций Клишевича для определения постоянных интегрирования дифференциального уравнения. Определение прогиба на левом конце балки и максимального значения момента.

Построение кривой прогиба, эпюр перерезывающей силы и изгибающего момента. Выводы.

б). Изгиб однопролетной свободно опертой на упругие опоры и загруженной равномерно распределенной нагрузкой балки.

Определение постоянных интегрирования с использованием функций Пузыревского.

Вывод формул элементов изгиба:

– наибольшей стрелки прогиба по середине балки при х = 0;

– угол поворота сечения балки при x = ± l/2;

– изгибающий момент по середине балки при х = 0;

– наибольшее значение перерезывающей силы.

в). Жестко заделанная балка, лежащая на одинаковых упругих опорах и загруженная равномерно распределенной нагрузкой.

Использование функций Пузыревского при определении постоянных интегрирования дифференциального уравнения изгиба балки. Вычисление элементов изгиба:

– наибольшей стрелки прогиба при х = 0;

– изгибающего момента на опорах и по середине балки;

– перерезывающей силы на концах балки.