Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор существущих методов ремонта корпусов судов нутреннего и смешанного плавания 10
1.1. Анализ основных методов восстановления общей рочности корпусов судов, оказывающих влияние а выбор технологии ремонта 10
1.2. Влияние местной и общей прочности на выбор технологии ремонта корпусов судов 22
1.3. Постановка задачи исследования 25
2. Изнашивание и повревдение корпусов судов 28
2.1. Динамика снижения прочностных характеристик эксплуатирующихся судов 28
2.2. Изучение скоростей коррозионного изнашивания листов-дублеров 39
2.3. Оценка вероятности повреждения полос подкрепления 49
2.4. Оценка эффективности применяемой технологии подкрепления при выборе размеров и мест расположения накладных полос 59
3. Влияние накладных полос на общую прочность корпуса удна и технологию его ремонта подкреплением 69
3*1. Основные положения и допущения метода конечных лементов при исследовании устойчивости одкрепленных пластин 69
3.2. Оптимизация размеров поперечного сечения накладных полос, оказывающих влияние на технологию подкрепления 79
3.3. Влияние касательных усилий от приварки накладных полос к пластинам на технологию емонта 106
4. Экспериментальная проверка разработанных рекомендаций 111
4.1. Программа проведения эксперимента, обоснование выбор материалов 111
4.2. Экспериментальная проверка на тензометрических моделях 113
4.3. Экспериментальная проверка на полунатурной одели 132
5. Эффективность подкрепления корпусов судов накладными олосами 143
5.1 Исходные предложения по разработке технологи еского процесса подкрепления корпусов судов нутреннего и смешанного плавания накладными олосами 14 3
5.2« Экономическое обоснование предлагаемого методаемонта 148
Овщие выводы по работе: 153
Литература 155
Приложение I.
- Влияние местной и общей прочности на выбор технологии ремонта корпусов судов
- Изучение скоростей коррозионного изнашивания листов-дублеров
- Оптимизация размеров поперечного сечения накладных полос, оказывающих влияние на технологию подкрепления
- Экспериментальная проверка на тензометрических моделях
Введение к работе
В решениях ХХУІ съезда КПСС, постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР " 0 мерах по развитию речного транспорта в 1981-1965 годах" определены задачи и перспективы развития водного транспорта страны. В XI пятилетке предполагается увеличение грузооборота на судах внутреннего и смешанного "река-море" плавания на 19-20 % ; при этом значительные объемы грузов будут переключены с железнодорожного транспорта на речной. Партия и правительство проявляют неустанную заботу о развитии единой транспортной сети страны. Значительно пополняется современными судами флот внутреннего плавания, строятся новые порты, шлюзы, судоремонтные и судостроительные заводы. Рост объема перевозок вызвал интенсивную эксплуатацию флота, что потребовало укрепления системы технического обслуживания и ремонта судов.
Бурное развитие речного флота в 50-60-х годах привело к значительному возрастанию количества грузовых и пассажирских судов новых типов, опыта эксплуатации которых еще не было. После работы этих судов в течение ряда лет выявились различные факторы, которые не могли быть предусмотрены на стадии проектирования. В частности, применение новой марки стали 09Г2, перевозка агрессивных грузов, изменение условий плавания, выход в прибрежные морские районы и другие причины привели к более быстрому, чем предполагалось, снижению технического состояния судов.
Практика эксплуатации большой группы грузовых судов показала, что одной из главных причин преждевременного выхода из строя судов является быстрое коррозионное разрушение стали марки 09Г2. Так, в течение первых 10-12 лет эксплуатации судна заметно уменьшается толщина основных групп связей, что вызывает значительное снижение технического состояния судна и приводит корпус в негодное состояние ранее установленного срока амортизации, который изменяется в пределах 32-36 лет Динамика износов корпусов судов показывает, что они со временем приводят к резкому возрастанию объемов ремонта Замена изношенных конструкций требует значительных трудовых затрат, в том числе большой доли ручного труда во вредных для человека условиях» Это приводит к возрастанию времени простоев флота в ремонте, что отрицательно отражается на транспортной продукции. С целью снижения затрат на ремонт и продления срока службы действующего флота внутреннего плавания в последние годы принимаются меры по восстановлению основных прочностных характеристик корпусов судов. Существуют различные способы подкрепления корпусов судов дополнительными конструкциями в виде балок вдоль палубы на танкерах, полос, приваренных к палубе, конструкций, усиливающих набор внутри корпуса и другие.
Учитывая положительный эффект от применения технологии ремонта корпусов судов подкреплением, в приказе Министра речного флота РСШСР № 142 от 2 ноября 1963 г. указано на необходимость выполнить подкрепление 69-ти судов типа "Волгонефть" на период до 1990 года с целью обеспечения запланированного объема перевозок в пароходстве "Волготанкер". Разработка и совершенствование технологии ремонта корпусов судов подкреплением позволяет уменьшить время простоев судов в ремонте и улучшить условия труда рабочих. Исследованию этого направления посвящена настоящая работа.
Разработке различных методов подкрепления судовых конструкций f теоретическим и экспериментальным исследованиям их работы в составе корпусов судов были посвящены работы А.Г»Архангород-ского, Л»М.Беленького, А.С.Брикера, Я.И.Короткина, А.И.Максимад-жи, В.А.Постнова, О.И.Свечникова, В.Б.Чистова и других авторов.
Исследования в этой области применительно к морским судам проводились в Центральном научно-исследовательском институте морского флота, Калининградском техническом институте рыбной промышленности и хозяйства, а применительно к судам внутреннего и смешанного "река-море" плавания - в Ленинградском институте водного транспорта на кафедре технологии судоремонта и судостроения,
В обзорной главе работы дан сравнительный анализ основных методов восстановления общей прочности известных в отечественной практике и за рубежом с целью оценки целесообразности их применения для ремонта судов внутреннего и смешанного плавания. Показано, что подкрепление корпусов судов накладными полосами имеет ряд важных преимуществ перед другими способами ремонта, а в случае необходимости восстановления момента сопротивления днища у судов с двойным дном этот вид подкрепления является наиболее приемлемым. Здесь же дано сопоставление запасов общей и местной прочности для нескольких основных типов судов внутреннего и смешанного плавания. По результатам обзорной главы сформулированы основные задачи и направления исследований при разработке технологии ремонта корпусов судов подкреплением накладными полосами.
Далее показана динамика снижения характеристик общей прочности (моментов сопротивления основных групп связей) корпусов судов внутреннего и смешанного плавания на протяжении всего срока амортизации. В качестве примеров приведены характеристики прочности корпусов судов трех проектов: 791 "Волго-Балт", 507 "Волго-Дон" и 1577 "Волгонефть", которые являются типичными для больших групп судов. Показано, что у этих судов чаще всего лимитирующей группой связей, момент сопротивления которой требуется восстановить, является днище. Это подтверждает важность разработки технологии ремонта корпусов судов подкреплением накладными полосами. В ряде работ, посвященных исследуемому вопросу, говорится о возможности значительных коррозионных повреждений в полости между накладным листом и обшивкой корпуса, если лист установлен в подводной части. Автор произвел сбор и обработку статистических данных по скоростям коррозионного изнашивания накладных листов, приваренных по периметру к обшивке, и обшивки под листом. Результаты показали, что применительно к судам внутренного плавания скорости коррозионного изнашивания дублеров и обшивки под ними ниже, чем скорость коррозионного изнашивания обшивки в свободной от дублеров части. Это позволяет в значительной степени упростить технологию установки накладных полос на корпус и отказаться от работ по заполнению полости между полосой и обшивкой наполнителем, предохраняющим от коррозии.
В этой же главе приведены результаты статистического анализа распределения повреждений по наружной обшивке. Снижение характеристик общей прочности при увеличении срока службы показало, что в большинстве случаев для обеспечения эксплуатации судна до конца запланированного срока амортизации требуется подкреплять днище.
Приведенный статистический материал показывает, что наименьшую вероятность повреждения имеет днищевая обшивка в средней части корпуса, то есть в том месте, где важно свести до минимума деформации подкреплений. Результаты, полученные автором по судам типа "Волго-Балт" и "Волго-Дон", хорошо согласуются с аналогичными результатами, приведенными в книге О.И.Свечникова /71/ применительно к другим типам судов.
Важным фактором, в значительной степени сдерживавшем широкое внедрение подкреплений корпусов судов накладными полосами, являлось отсутствие рекомендаций и методики выбора размеров накладных полос. Автором были проведены исследования изменения не 8
сущей способности судовых пластин при подкреплении накладной полосой на базе метода конечных элементов, большой вклад в развитие которого внесли В.А.Постнов, И.Я.Хархурим, Ю.К.Вилипыльд, В Д.Жесткая, Б.И.Антонов и др.
Автором была составлена схема идеализации конструкции и оценены погрешности принятых допущений. Результаты расчетов подкрепленных пластин на ЭВМ ЕС 1022 по методу конечных элементов показали, что расположение средней части накладной полосы над продольной связью при определенном соотношении ее ширины и ширины пластины позволяет не только обеспечить работу полосы как жесткой связи без редуцирования, но и повысить критическое напряжение пластин, на которые приварена полоса. При этом нет необходимости в выполнении предлагавшихся ранее шлицевых пунктирных сварных швов посередине полосы. Это позволяет значительно упростить технологию установки полос.
Решения, полученные в результате оптимизации размеров накладных полос, определены при некоторых допущениях. Поэтому представлялось целесообразным проверить их результаты экспериментальным путем. Были изготовлены и испытаны 12 тензометрических моделей судовых перекрытий, подкрепленных накладной полосой. Также была испытана полунатурная секция судового перекрытия, подкрепленная полосой. При нагружении до разрушения сравнивался рост напряжений в жестких связях, накладной полосе, подкрепленной и неподкрепленной пластинах. Результаты экспериментов показали близкую сходимость с рекомендациями по расчету перекрытий, подкрепленных накладными полосами.
В заключительной главе работы дана методика выбора размеров полос в зависимости от конструкции конкретного судна и общие рекомендации по составлению технологического процесса при подкреплении конкретного типа судов. В качестве примера приведен типовой технологический процесс подкрепления накладными полосами днища корпусов судов пр.791 типа "Волго-Балт". Дано экономическое обоснование предлагаемого метода ремонта корпусов судов.
Влияние местной и общей прочности на выбор технологии ремонта корпусов судов
Предельные допустимые остаточные толщины из условий обеспечения общей или местной прочности могут не совпадать, поэтому со поставим запасы общей и местной прочности применительно к судам внутреннего плавания.
Чтобы оценить местную прочность корпуса целесообразно применить метод, изложенный в работе Л.М.Беленького и Л.Н.Семенова /17/, который заключается в приравнивании пределов эксплуатационной работоспособности балок судового набора и пластин обшивки. И.М.Гуревич /53/ в качестве расчетных величин разрушающих локальных нагрузок для изношенных листов обшивки корпуса предлагает полагать величины эвсплуатационных локальных нагрузок, вызывающие некоторую степень напряженно-деформированного состояния основных связей судового корпуса - балок набора.
Напомним, что под предельной остаточной толщиной листов по условиям местной прочности понимается такое наименьшее ее значение, при котором еще обеспечивается восприятие указанных расчетных нагрузок.
Чтобы определить предельные остаточные толщины изношенных листов обшивки, Г.В.Бавыкин в работе /8/ предложил расчетные зависимости по определению разрушающих локальных нагрузок для пластин в функции от ее геометрических параметров и механических свойств материала деформаций материала пластин при их двуосном растяжении под действием пуансона со сферической формой рабочей поверхности, Н; Гр - то же, с цилиндрической формой рабочей поверхности,Н;
Предельные допустимые остаточные толщины по условиям местной прочности, определенные по приведенным выше выражениям применительно к судам внутреннего плавания, показаны в табл.1. Здесь же для сравнения даны предельно допустимые нормы износов из соображений общей (эти нормы определялись автором в ходе выполнения научно-исследовательской работы /55/) и местной прочности. Результаты, представленные в таблЛ, показывают, что для судов внутреннего плавания характерно то, что норматив допустимого износа по соображениям обеспечения общей прочности значительно меньше 10-30 %% чем норматив по соображениям обеспечения местной прочности, то есть суда внутреннего плавания имеют меньшие запасы общей прочности, чем местной, что свидетельствует о важности разработки технологии ремонта корпусов с целью восстановления его характеристик общей прочности.
Как показали разработки, проводившиеся на кафедре технологии судоремонта и судостроения Ленинградского института водного транспорта /55, 56, 57, 62/, в последние годы резко возросли потребности в восстановлении прочностных характеристик основного ядра грузового флота вследствие коррозионного разрушения корпусов судов. Подкрепление корпусов судов накладными полосами не является новым, однако этот метод ремонта не получил распространения, несмотря на его болыпие потенциальные возможности, что объясняется отсутствием соответствующих исследований и рекомендаций.
В настоящей работе исследуется технология ремонта корпусов судов внутреннего и смешанногоирека-море" плавания накладными полосами и поставлены следующие основные задачи: проследить изменение прочностных характеристик основных типов корпусов судов в течение всего запланированного срока амор -тизации с целью определения мест расположения подкреплений ; выполнить сбор и обработку статистического материала по из-носам листов-дублеров и обшивки под ними ; оценить вероятность повреждения накладных полос при расположении их в подводной части корпуса; определить эффективность вариантов расположения накладных полос относительно набора корпуса; установить оптимальнее размеры поперечного сечения полос с целью обеспечения их наиболее эффективного участия в общей прочности корпуса; оценить влияние касательных усилий от приварки боковых кромок полос к обшивке на эффективность подкрепления полосами ; составить рекомендации по выбору размеров поперечного сечения и мест расположения накладных полос ; разработать в качестве образца типовой технологический процесс одного из судов.
Изучение скоростей коррозионного изнашивания листов-дублеров
Одной из важнейших причин, затруднявшей широкое применение технологии ремонта корпусов судов подкреплением накладными полосами, являлось отсутствие необходимых сведений по скоростям коррозионного изнашивания листов-дублеров. Подкрепление полосами участков корпуса судна, которые не контактируют с водой или агрессивными средами, не вызывало вопросов. В тех случаях, когда необходимо подкрепления устанавливать в подводной части корпуса или в грузовых трюмах, контролирующими органами высказывались опасения, что в полости между накладным листом и обшивкой корпуса будет более сильное коррозионное разъедание, чем до установки накладного листа. Отсутствие достаточно полных исследований не позволяло ответить однозначно на этот вопрос. В ряде работ И.Я.Богорада, В.Р.Плудека и др. /19, 61/ отмечалось, что в некоторых случаях применительно к морским судам эти опасения оправданы. Наблюдалась так называемая распирающая коррозия в силу того, что объемы продукции коррозии в несколько раз больше объемов того же металла до коррозии.
Учитывая вышеизложенное, было важно оценить коррозионные процессы применительно к судам внутреннего плавания Возможны два варианта постановки дублеров, контактирующих со средами, которые могут привести к коррозионным процессам. Это установка дублеров на настиле второго дна, палубном настиле судов-площадок и установка дублеров в подводной части корпуса, В первом случае сварные швы, которыми лист приварен к основному металлу, значительно повреждаются грейферами при погрузке-выгрузке. Это приводит к проникновению агрессивных грузов (соль, минеральные удобрения, руда и т.д.) в полость между настилом и дублером. Даже визуальный осмотр дублеров на настиле второго дна и палубах судов-площадок позволяет сделать вывод, что в этих случаях опасения оправданы и имеют место значительные коррозионные повреждения.
Определение скоростей коррозионного изнашивания листов-дублеров в подводной части корпуса требует более тщательного исследования,
В практике судоремонта широко применяется постановка дублеров на обшивке днища и бортах корпусов судов. Листы-дублеры имеют произвольные очертания в плане и протяженность. Из-за опасений значительных коррозионных повреждений в полости между дублером и обшивкой правилами Речного Регистра РСФСР не разрешается их эксплуатация более одного межремонтного периода. Поэтому на судах можно встретить листы-дублеры со сроком эксплуатации не более 4-6 лет, что крайне недостаточно для получения достоверных результатов исследования. Значительную погрешность здесь вносит и тот факт, что в ремонтной документации не всегда фиксируется первоначальная толщина дублера.
На судах смешанного "река-море" плавания имеются конструкции, которые близки к дублерам: это накладные планки, к которым прива риваготся скуловые кили. Конструктивная схема этих килей с планками представлена на рис.2.3. Скуловыми килями оснащены суда смешанного плавания типа "Балтийский", "Волго-Балт", "Сормовский". Накладные планки имеют длину 1500-2000 мм и ширину 150-200 мм. Устанавливаются они друг от друга на расстоянии 30-150 мм и по периметру приварены к обшивке. При сборе статистических данных учитывалось, что некоторые суда были оснащены скуловыми килями не при постройке, а спустя несколько лет эксплуатации.
Исследование скоростей коррозионного изнашивания планок производилось путем замеров остаточных толщин ультразвуковым толщиномером UTM-20 японского производства. Замеры производились на пяти судах на снятых планках и на обшивке под снятыми планками по схеме рис.2.3, Для получения большего количества статистического материала были проведены замеры остаточных тол-щин планок без удаления их с корпуса. Для того, чтобы получить возможность оценить соотношения скорости коррозионного изнашивания планок и обшивки, проводились замеры остаточных толщин на скуловом поясе в непосредственной близости от замеров на планках. Результаты представлены на рис.2.4, 2.5. Замеры проводи -лись также по схеме рис.2.3. В каждой точке зачищали до чистого металла участок 20 х 20 мм. На этом участке делалось несколько замеров, которые затем осреднялись по формуле ции планок II—17 лет. Замеры выполнялись на каждой планке в б-ти точках по левому и правому бортам. Не проводилось замеров на тех планках и участках скулового пояса, которые были заменены в процессе эксплуатации.
Гистограммы, полигоны и кривые плотности распределения представлены на рис.2.4, 2.5, На рис.2.4 представлены гистограмма, полигон и плотность распределения скоростей коррозионного изнашивания планок и скулового пояса, замеренных без удаления планок с корпуса. Обе характеристики представлены на основании 2784 замеров каждая, полученных на 12 судах. На рис.2.5а представлены характеристики отдельно по планкам, которые удалялись с корпусов судов и обмерялись затем в лабораторных условиях. Всего было обследовано 30 планок на 5 судах. На рис.2.5,б представлены характеристики скоростей коррозионного изнашивания, которые замерялись на скуловом поясе после удаления планок. Выравнивание плотности распределения скоростей коррозионного изнашивания проводилось по нормальному закону распределения. В результате получены плотности рас пределения для скоростей коррозионного изнашивания планок,обмеренных на судах ультразвуковым способом (С-35Л8)2
Оптимизация размеров поперечного сечения накладных полос, оказывающих влияние на технологию подкрепления
Значительное количество эксплуатирующихся в настоящее время судов, в том числе упомянутые в первой и второй главах, имеют продольную систему набора по днищу и палубе. Суда с поперечной системой набора, как показывают расчеты, в большей степени чем с продольной не отвечают современным условиям обеспечения общей прочности корпусов. За последние годы эти требования значительно возросли.
Примером такого положения могут служить корпуса судов проекта 573, которые имеют поперечную систему набора. Расчеты показы -вают, что применительно к таким судам использование технологии подкрепления накладными полосами не позволит обеспечить необходимых объемов восполнения общей прочности корпусов. Поэтому при проведении исследований было рассмотрено подкрепление удлиненных пластин с соотношением сторон опорного контура Cl/O =1 4, которые имеют суда внутреннего и смешанного плавания. Соотношение толщин накладной полосы и пластин рассматривалось в интервале M/ tfc = 0,5 4. Больший перепад толщин привел бы к излишней жесткости корпуса и затруднил технологию установки полос. Здесь и далее с индексом I приводятся характеристики, относящиеся к накшад-ной полосе, а с индексом 2, относящиеся к подкрепляемым пластинам.
Накладные полосы привариваются к наружной обшивке только про дольными кромками» Чаще всего предполагается располагать их на тех группах связей, в которых напряжения раньше других могут достигнуть предельных значений (палуба, днище). Поэтому неудачный выбор размеров поперечного сечения полос (ширины и толщины) может привести к тому, что они будут терять устойчивость. В результате снизится эффективность подкрепления. Полосы будут включаться в расчеты общей прочности не всей площадью, а с некоторым редукционным коэффициентом. С другой стороны, пластины, на которых располагаются полосы у речных судов в отличие от морских практически всегда имеют некоторый редукционный коэффициент, характеризующий эффективность их участия в общей прочности корпуса. При проекта -ровании морских судов размеры пластин перекрытий корпуса назначаются, как правило, такими, чтобы они не теряли устойчивости. В отличие от морских речные суда уже при постройке имеют пластины, теряющие устойчивость, и с течением срока эксплуатации их несущая способность значительно снижается. Поэтому важной задачей является исследование несущей способности в условиях подкрепления теряющих устойчивость конструкций. Установка накладных полос на этих пластинах приводит к изменению их устойчивости. В зависимости от размеров поперечного сечения и места расположения полос устойчивость подкрепленных пластин может повыситься или снизиться. В результате исследования изменения устойчивости накладной полосы и подкрепленных пластин можно разработать рекомендации, которые позволят учитывать в общей прочности площадь поперечного сечения накладных полос без редуцирования и одновременно повысить несущую способность подкрепленных пластин.
Разработка методик и алгоритмов исследования напряженного состояния и устойчивости подкрепленных пластин, составляемых для морских судов с использованием численных методов счета, предполагает выполнение проверочных расчетов на основании замеров остаточ ных толщин и конструкции конкретного судна. Использовав такой алгоритм /36/, автор на основе численного метода получил результаты при конкретных, характерных для судов внутреннего плавания, размерах пластин. Эти результаты затем были обобщены и приведены к безразмерному виду, что позволило получить и проанализировать характеристики, не зависящие от абсолютных величин размеров пластин,а зависящих от их относительных значений. Поэтому результаты, изложенные ниже могут быть использованы для различного типа судов. .
Для оценки точности получаемых результатов при определении эйлеровых напряжений в каждом варианте соотношения сторон опорного контура пластин определялись эйлеровы напряжения гладкой пластины и пластины ступенчато-переменной толщины. Критерием оценки служили результаты, приведенные в справочнике Ю.А.Шиманского /73/, которые полагались точными. Погрешность составляла менее 1,5 %.
Кривая 2 рис.3.3 показывает изменение К когда толщины полосы и пластины не полагаются суммарными, но все точки полосы скреплены с пластиной. Полоса и пластина имеют общую форму потери устойчивости. Это имело бы место, например, при склеивании полосы с пластиной. Кривая 3 показывает изменение К при скреплении полосы с пластиной только по контуру. При сопоставлении этих кривых видно, что наибольшую погрешность, причем, в опасную сторону, имеют расчеты пластин как ступенчато-переменной толщины. Скрепление всех точек полосы с пластиной приводит при расчетах к незначительной погрешности при малых в рассмотренном интервале соотношениях толщин и к значительному ее возрастанию при больших соотношениях ч/ ta Самые малые значения К в рассматриваемых случаях показывает скрепление полосы с пластиной только кромками. В этом случае при потере устойчивости форма изогнутой поверхности не учитывает, что реальная полоса,одними точками отставая от пластины, не может другими проходить через нее» Чтобы оценить погрешность, вносимую этим явлением, точки, которые должны были прижиматься к пластине, скреплялись с ней в расчетах. Результат (4 кривая) показал, что скрепление полосы с пластиной только контуром дает ошибку в безопасную сторону.
Сопоставление вариантов расположения накладной полосы относительно продольного набора показывает, что при одних и тех же раз мерах накладной полосы и подкрепляемой пластины эффективность включения полосы в общую прочность при установке между набором (5 кривая рис.3.3) ниже, чем над набором (3 кривая). Только при соотношении толщин "Ц / і 2. «3 4 коэффициент К при расположении полосы между набором выше, чем над набором. Однако в первом случае эффективность подкрепления повышается только при значительном перепаде толщин полосы и пластины. При расположении накладной полосы в пролете между продольным набором с уменьшением ее ширины и одновременным увеличением толщины условия ее работы приближаются к условиям работы продольного ребра жесткости, которое в этом случае имело бы форму бруска Это привело бы, в свою очередь, к разбивке подкрепленной пластины на две меньшей ширины и, как следствие, увеличению их несущей способности. Однако применение таких подкреплений привело бы к снижению технологичности конструкции, значительному перепаду толщин, опасности их повреждения и т.д. Сварные швы приварки кромок подкрепления к пластинам были бы вероятнее всего недостаточными для включения его в общую прочность всей площадью. Поэтому в рассматриваемом интервале соотношения толщин полосы и пластины при t Л /4: а расположение полосы средней частью над продольным набором представляется более предпочтительным.
На рис,3.4,а представлено изменение коэффициента К , характеризующего несущую способность подкрепленной пластины в зависимости от соотношения толщин полосы и пластины, при этом соотношение их ширины ui/Ofc s 0,5. По рисунку видно, что при соотношении "ч/іг 0,8 накладная, полоса приводит к снижению несущей способности
Экспериментальная проверка на тензометрических моделях
Экспериментальная проверка разработанных рекомендаций на жестяных тензометрических моделях и их изготовление проводились в Отраслевой лаборатории эксплуатационной прочности промысловых судов Калининградского технического института рыбной промышленности и хозяйства с учетом рекомендаций, разработанных в работах В»Е.Бекасова, Б.Я Розендента, А.И.Симановича и др. /7, 15, 60/, а также опыта работы Отраслевой лаборатории с подобными моделями.
В общей сложности было испытано 12 моделей судовых перекрытий В табл.15 приведены основные размеры перекрытий и накладных полос испытанных моделей» Были испытаны перекрытия с соотношением сторон пластин CL/ б а =1, 2,3, 4. В каждом таком варианте соотношения сторон пластин под первым номером испытывалось перекрытие с соотношением ширины полосы с шириной пластины о \ І Б 2 и соотношением толщин полосы и пластины t /t в соответствии с реко -мендациями третьей главы. Под вторым и третьим номерами шли пере- крытия с тем же соотношением толщин ї іг 9 но ширина полосы и пластин задавалась Di/bg = 1,0 и о /Ог 1,5. На рис.4 1 представлен общий вид одного из вариантов перекрытия. При изготовлении моделей были выдержаны геометрические критерии подобия /7, 14/. гАе Сс— ї — отношение модулей нормальной упругости натуры г м и модели.
Там же показано, что модуль нормальной упругости жести аналогичен модулю упругости судостроительных сталей. Поэтому С Е s I, тогда при соблюдении геометрического подобия критические напряжения натурной конструкции равны критическим напряжениям модели.
В третьей главе на рис»3 7 представлена зависимость минимального необходимого соотношения толщин накладной полосы и пластины ( ТГ ) nun. » 0 К0ТРМ накладная полоса начинает работать как жесткая связь в зависимости от соотношения их ширины и сторон опорного контура пластин. Проверка правильности результатов по всем кривым привела бы к значительному возрастанию трудоемкости где б - доверительный интервал ; S - стандарт выборки.
Решение неравенства (82) при о -д- и уровне надежности oL =0,95 позволяет по данным работы /72/ получить П в 4. Поэтому для проверки результатов графика рис.3.7 считаем достаточным четырех точек CL/Dj. = I, 2, 3, 4.
Для изготовления моделей была использована тонколистовая сталь (жесть) двух сортов - жесть белая рулонная горячего лужения марки 14 КП по ГОСТ 13345-78 и жесть черная полированная марки 14 КП по ТУ 14-1-3433-82. Белая жесть применялась толщиной 0,25 мм, черная жесть толщиной 0,5-0,75 мм. Резка жести для настилов и набора осуществлялась рычажными и гильотинными ножницами. Использование резки и гибки набора перекрытий по оправкам позволило уменьшить отклонения их размеров от номинальных до 1 3 % Соединение деталей в узлы осуществлялось при помощи точечной сварки. При этом % -образный набор приваривали к настилу полоч ой шириной 2 мм. Точки прихваток имели диаметр I + 1,5 мм с шагом 3+3,3 мм. Сварочные работы в зависимости от толщины материала выполнялись с помощью монтажного сварочного стола СС-І или конденсаторных машин МТ 1601 с РЦС-3. После сборки настила с набором по продольным кромкам моделей приваривались сравнительно мощные П-образные балки, чтобы обеспечить жесткое закрепление модели по этим кромкам. Шпации, ближние к местам приложения нагрузки, заливались эпоксидной смолой, которая позволяет избежать нежелательных краевых эффектов. Нагрузка становится более равномерной и не наблюдается локальных скачков напряжений в точках ее приложения.
Накладная полоса устанавливалась на модель перекрытия только после того, как к ней были приклеены, изолированы и проверены датчики омического сопротивления. При этом контакты датчиков, находящихся под полосой, выводились через небольшие отверстия диаметром 1-1-1,2 мм на поверхность модели в достаточном удалении от места замеров.
Для определения напряжений, возникающих в модели перекрытия, использовались тензочувствительные датчики омического сопротивления марки 2ФШІА фольговые с лаковой подложкой. Основные характеристики датчиков приведены в табл.16.
