12. Выбор марки материала балки

Значения действующих в рассматриваемой балке нормальных и касательных напряжений, исходя из теории прочности, не должны превышать соответствующих величин

,

допустимых для выбираемого материала.

В качестве допустимых значений для нормальных и касательных напряжений при решении вопроса о выборе материала балки могут быть приняты значения в следующих долях от значения предела текучести материала:

Тогда, исходя из допущения, что действующие в рассматриваемой балке нормальные напряжения (в первом случае) и касательные напряжения (во втором случае) могут быть приняты равными своим допустимым значениям

,

получим следующие значения пределов текучести материала, обеспечивающие требования прочности как от действующих в балке нормальных изгибных напряжений, так и от действующих в балке касательных напряжений:

Таким образом предел текучести выбираемого материала должен иметь максимальное из значений, равное:

Принимая во внимание, что в качестве исходных данных для проектирования рассматриваемой однопролётной балки было определено значение модуля нормальной упругости для материала балки, равное Е = 70000 Мпа, что предопределяет выбор в качестве материала балки один из применяемых для изготовления корпусов судов алюминиево - магниевых сплавов.

Учитывая необходимое для предела текучести значение, равное , выбираем сплав АМг, значение предела текучести которого равно = 1000 кг*/см².

12. Конструкция балки в районе непризматичности

Для призматического участка L_пр балки в качестве профиля поперечного сечения подобран по действующему сортаменту по ГОСТ 8239-89 двутавровый катаный профиль № 33.

На участке при значениях координаты «x» от значения x = L_пр до правого конца балки (x = L_пр) действуют изгибающие моменты, значения которых больше того значения (М_пр), которое было принято в качестве расчётного значения изгибающего момента для проектирования балки на призматическом участке (L_пр).

Перерезывающие силы N(x), действующие на балку этом же участке, имеют значения, превышающие то значение перерезывающей силы N(L_пр), которое было определено при x = L_пр и которое также было принято в качестве расчётного значения перерезывающей силы для проектирования балки на призматическом участке (L_пр).

Если на призматическом участке (при значениях координаты «х» от х = 0 до значения x = L_пр) балка была спроектирована при полном удовлетворении всех условии прочности, то для обеспечения необходимой прочности на оставшемся участке по длине балки (при значениях координаты «х» от х = L_пр до значения x = L) принимают следующее конструктивное решение.

Этот участок делается непризматическим с резко увеличивающейся высотой поперечного сечения по мере приближения к правому, самому напряженному району балки. Конструктивно это достигается установкой треугольной кницы, длина которой равна разнице длин (L - L_пр), а катет (вертикальный размер кницы) принимается равным высоте профиля балки. Кница в этом случае пристыковывается к полке балки и приваривается к последней. Треугольная кница выполняется из листового материала со значением толщины, равной толщине стенки профиля балки.

Результатом этого конструктивного решения является значительное повышение в районе непризматичности значения изгибной жёсткости (ЕJ) балки, так как значение момента инерции «J» поперечного сечения меняется при изменении высоты поперечного сечения почти в кубической зависимости.

«Непризматичность» может быть получена с помощью другого конструктивного решения, когда весь этот район непризматичности представляется в виде одной детали – бракеты протяжённостью по длине балки, равной разнице длин (L - L_пр), с линейно изменяющейся высотой поперечного сечения от значения, равного высоте профиля балки «Н» при х = L_пр, до значения, равного «2Н» при х = L. Бракета, которая в данном случае будет представлять собой пятиугольную пластину, также как и треугольная кница выполняется из листового материала со значением толщины, равной толщине стенки профиля балки.

Наклонная кромка кницы или бракеты может иметь подкрепление в виде отогнутого фланца или приварного пояска. Наклонная кромка кницы или бракеты может быть коструктивно выполнена также по скруглённой форме и быть свободной или иметь подкрепление в виде приварного пояска.