Лаз для суднових корпусних конструкцій

1. Лаз для суднових корпусних конструкцій, який має форму прямокутника зі сторонами l та b, з округленням кутів й наявністю прямолінійної ділянки у поздовжньому напрямку, який відрізняється тим, що сполучення сторін лазу здійснено за допомогою трьох радіусів: за допомогою першого радіуса R1 утворено меншу 3 30699 4 Δkс - зниження концентрації напружень для (дуги радіусів R1 і R2) лазу, при значенні розтягування-стискання й зсуву відповідно відносного радіуса R3/b=0,20÷0,25. Прямолінійна (технічний результат). ділянка с уздовж більшої сторони має відносну довжину с/b=0,071÷0,083 для лазів, розмір яких менш 400х600, c/b=0,050÷0,055 для більших лазів зі співвідношенням сторін l/b менш 1,5, та с/b=0,100÷0,125 - для інших лазів. Підтвердження інтервалу значе До заявки додаються два графічних зображення. Фіг.1 - Лаз для суднових корпусних R1/b R2/l R3/b c/b Δkp, % конструкцій. Фіг.2 - Порівняння удосконаленої та 1 1 0,33 0,125 9,4 типової форми лазу (зображено чверть лазу). 1 1 0,25 0,200 2,6 Форма лазу складається з геометричних 1 1 0,25 0,125 12,4 складових: дуга, окреслена першим радіусом R1, 1 1 0,25 0,100 15,8 що дорівнює ширині лазу, утворює його меншу 1 1 0,20 0,200 3,6 сторону 1; дуга, окреслена другим радіусом R2, що 1 1 0,20 0,125 12,2 дорівнює довжині лазу, утворює його більшу 1 1 0,20 0,100 18,0 сторону 2; третій радіус R3 сполучає сторони (дути 1 1 0,13 0,125 9,8 радіусів R1 і R2) лазу 3; прямолінійна ділянка с уздовж більшої сторони 4. Площа форми лазу, що пропонується, 5 (див. Фіг.2) з округленням сторін трьома радіусами, є не меншою ніж типова форма лазу 6 з округленням одним радіусом. У суднових корпусних конструкціях лаз піддається наступним діям. При розтягуванні стисканні лаз має максимум концентрації напружень у районі з'єднання повздовжньої прямолінійної ділянки 4 з елементом сполучення 2. Завдяки досить великому радіусу виконання елемента 2 концентрація напружень носить не точковий екстремальний характер, а розподіляється, тобто розноситься, по ділянках 2 і 4. І за рахунок такого перерозподілу відбувається зниження концентрації напружень для випадку розтягування - стискання. Описаний вище ефект спостерігається при зсуві на ділянці 1. Так, для типового лазу 6 максимум концентрації напружень при зсуві знаходився би в точці, що перебуває на відстані ±l/2 від центра лазу. Завдяки досить великому радіусу виконання поперечної ділянки 1 лазу 5, концентрація напруження розноситься по всій поперечній кромці. За рахунок даного перерозподілу відбувається зниження концентрації напружень для випадку зсуву. Радіус виконання ділянки 3 підібраний таким чином, щоб дана ділянка не була додатковим концентратором напруження на контурі, та із конструктивних міркувань. Прямолінійна ділянка 4 також впливає на концентрацію напружень, тому що змінюється довжина округлення. Без ділянки 4 концентрація напружень збільшується (при розтягуванні). Довжина прямолінійної ділянки повинна бути невеликою, тому що збільшення довжини округлення пропорційно зниженню концентрації напружень. Запропонована у даній роботі форма зі зниженими коефіцієнтами концентрації kp і kc дозволяє застосовувати дані вдосконалені лази як у трюмній частині, так і у кінцівках судна, у днищевих стрингерах і у флорах (тому що форма спроектована для випадків дії зсуву й одноосьового розтягування-стискання), а також у бортових перекриттях. Можливість одержання бажаного технічного результату у межах зазначеного вище інтервалу значень показана у табл. 1 на прикладі лазу 400х600. Для інших розмірів лазів можливо одержати аналогічні результати. В табл. 1 Δkp, и У даний момент на етапах проектування суднових корпусних конструкцій і виготовлення деталей до них забезпечена можливість виконання лазів удосконаленої форми в конструкціях. На теперішній час процес прив'язки вирізів будь-якої форми до проектованих конструкцій автоматизований і адаптований до технологічних процесів. Можливості обладнання для термічного різання листового прокату по керуючих програмах також дозволяють виконувати будь-які форми вирізів у деталях. В табл. 2 пропонується заміна типових лазів на аналогічні з трьома радіусами сполучення сторін. В табл. 2 kp и kc - коефіцієнти концентрації напружень для розтягування-стискання й зсуву відповідно. Табл. 2 побудована за формулою винаходу із урахуванням загальних правил до розмірів конструкцій та їх елементів (див. колонки з підзаголовком "Прийнято"). Зіставлення типової і удосконаленої ф Типовий Позначення по 100-104.036 211.1403-9 211.1403-10 211.1403-11 211.1403-12 211.1403-13 211.1403-14 211.1403-15 211.1403-16 211.1403-17 211.1403-18 211.1403-19 211.1403-20 211.1403-21 211.1403-22 bxl мм х мм kp kc 300х400 300х500 320х450 320х550 350х450 350х500 350х600 400х500 400х600 400х700 450х600 450х750 500х650 500х750 2,56 2,45 2,54 2,44 2,60 2,54 2,49 2,61 2,50 2,43 2,56 2,45 2,58 2,50 4,33 4,64 4,42 4,71 4,32 4,46 4,59 4,24 4,50 4,68 4,33 4,63 4,32 4,50 R1/b R2/l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Табл. 2 дозволяє порівнювати зниження рівня концентрації напружень при розтягуванні-стисканні 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 R3/b 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 5 30699 та при зсуві для типових і удосконалених контурів лазів. З табл. 2 видно, що незначна зміна контуру лазу (див. Фіг.2) приводить до помітного зниження концентрації напружень при розтягуванні-стисканні або зсуві. Усі розрахунки (таблиці 1 і 2) виконані за допомогою методів кінцевих елементів (МКЕ). Отриманий результат можливо одержати або підтвердити за допомогою будь-якої доступної системи розрахунків по МКЕ, або експериментальне. Як принциповий доказ, у роботі [Гарбуз B.C. Концентрация напряжений в прерывистых связях судового корпуса. - Л.: Судостроение, 1967. С. 59] затверджується можливість понизити концентрацію напружень квадратного вирізу із округленням кутів декількома радіусами на 15 % (принцип побудови пропонованого лазу близький до гіпотрохоідального вирізу). Приблизно таке зниження концентрації й було отримано розрахунком, табл. 2. 6