船舶结构与强度设计-第5章-应力集中.pptx

2.2.应力集中系数应力集中系数 应力集中处的最大应力与所选定的平均应力之应力集中处的最大应力与所选定的平均应力之比称为应力集中系数比称为应力集中系数。它是应力集中程度的标志，应力集中系数大说明应力集中严重。宽板中心开圆孔应力集中系数约为3。第2节 船体结构中的应力集中 甲板上舱口、构件连接处、上层建筑与主船体连接处，断面和形状突然变化，存在应力集中，因而应力较大。1.舱口角隅应力集中舱口角隅应力集中 甲板上大舱口破坏了甲板结构连续性，在角隅处引起应力集中。舱口角隅应力集中系数k：舱口角隅处最大应力与平均应力之比。影响应力集中系数的主要因素是角隅半径r与舱口宽度b之比。当r/b增大，应力集中系数急剧减小，当r/b0.2时，k不再变化。2.2.结构连接处的应力集中系数结构连接处的应力集中系数一般船舶结构连接方式应力集中系数可查阅手册。影响应力集中系数的主要因素是角隅半径r与舱口宽度b之比。当r/b增大，应力集中系数急剧减小，当r/b0.2时，k不再变化。第3节 结构疲劳钢材也会疲劳？1.结构疲劳特点结构疲劳特点（1）结构疲劳 材料或结构在多次交变载荷作用下，即使最大材料或结构在多次交变载荷作用下，即使最大应力明显低于材料的屈服极限，经过一段时间作用应力明显低于材料的屈服极限，经过一段时间作用后，某点或多点会产生裂纹，并在一定循环次数后后，某点或多点会产生裂纹，并在一定循环次数后裂纹逐渐扩展，直到最后断裂，材料或结构的这种裂纹逐渐扩展，直到最后断裂，材料或结构的这种破坏成为疲劳破坏。破坏成为疲劳破坏。（2）疲劳特点 只有在交变应力作用下，疲劳才会发生。只有在交变应力作用下，疲劳才会发生。疲劳破坏起源于高应力局部。疲劳破坏起源于高应力局部。构件应力集中处，常常是疲劳破坏的起源。构件应力集中处，常常是疲劳破坏的起源。疲劳破坏是是一个发展过程，在足够多次的扰疲劳破坏是是一个发展过程，在足够多次的扰动载荷作用之后，形成裂纹或完全断裂。动载荷作用之后，形成裂纹或完全断裂。2.2.疲劳断裂是船舶结构损伤的主要原因疲劳断裂是船舶结构损伤的主要原因（1）为什么船舶容易疲劳破坏？交变载荷作用交变载荷作用 海洋波浪周期海洋波浪周期5-105-10秒，船舶寿命期内结构受交变应秒，船舶寿命期内结构受交变应力作用次数约力作用次数约10108 8 结构存在应力集中和裂纹结构存在应力集中和裂纹 结构不连续、焊接缺陷、装配误差，应力集中难免。结构不连续、焊接缺陷、装配误差，应力集中难免。海水腐蚀加速疲劳。海水腐蚀加速疲劳。（2）提高结构疲劳强度的措施为了结构疲劳强度，主要措施是降低应力集中。为了结构疲劳强度，主要措施是降低应力集中。改善连接点设计，如结构平顺过渡改善连接点设计，如结构平顺过渡 提高工艺、焊接质量、装配精度提高工艺、焊接质量、装配精度 结构防腐结构防腐第4节规范降低应力集中的措施甲板开口甲板开口 当强力甲板上的货舱开口角隅是圆形时当强力甲板上的货舱开口角隅是圆形时,角隅处要角隅处要求加厚板求加厚板,且角隅半径与舱口宽度之比不小于且角隅半径与舱口宽度之比不小于1/20。开口角隅是抛物线形或椭圆形时开口角隅是抛物线形或椭圆形时,角隅处的甲板不角隅处的甲板不需加厚板。需加厚板。机座纵桁和龙骨的过渡机座纵桁和龙骨的过渡 如机座纵桁在整个机舱长度内贯通如机座纵桁在整个机舱长度内贯通,在两端舱在两端舱壁的背面均设有过渡肘板。壁的背面均设有过渡肘板。在中内龙骨中断处的在中内龙骨中断处的机舱内应设置长度不小于机舱内应设置长度不小于2 个肋距的肘板过渡。个肋距的肘板过渡。肘板趾端肘板趾端 为避免主要强力构件端部的应力集中，在大型为避免主要强力构件端部的应力集中，在大型肘板趾端处，肘板的面板应向端部削斜。肘板趾端处，肘板的面板应向端部削斜。不同厚度钢板进行对接不同厚度钢板进行对接 不同厚度钢板进行对接不同厚度钢板进行对接,其厚度差大于或等于其厚度差大于或等于4mm 时时,应将厚板的边缘削斜应将厚板的边缘削斜,使其均匀过渡使其均匀过渡,削斜削斜的宽度应不小于厚度差的的宽度应不小于厚度差的4 倍。倍。上层建筑端部过渡上层建筑端部过渡 上层建筑的舷侧外板应延伸至上层建筑端部以上层建筑的舷侧外板应延伸至上层建筑端部以外，且其高度逐步减小至主船体的舷顶列板，过渡应外，且其高度逐步减小至主船体的舷顶列板，过渡应光顺。光顺。