高强轻舟结构设计及试验应用研窒.pdf

《高强轻舟结构设计及试验应用研窒.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、安徽建筑2011年第1期(总176期J强轻舟结构设计及试验应用研究StructuralDesignofHigh-StrengthBoatandltsExperimentalApplication李浩，翟红侠，王先明(安徽建筑工业学院材料与化学工程学院，安徽合肥230601)摘要：运用船舶设计软件Free!ship进行主尺度设计，运用同济曙光有限元正反分析软件进行应力分析，运用AdobePhotoshopCS2中文版软件进行图像扫描、编辑修改、图像制作、，图像输入与输出，运用AutoCAD2007中文版软件进行二维绘图、绘制、设计文档，分析高强轻舟

2、界面应力分布，计算轻舟的理论最大排水量、预期排水量、表观密度等；采用轻质高强纯无机胶凝材料，进行先外模后内模的施工工艺，制作出长6m，厚度■l—I12mm、表观密度为1800kg／m3的大跨度轻质高强水泥轻舟。II——一关键词：轻舟设计；Free!ship软件；应力；轻质混凝土f=====■■■一中图分类号~TU17文献标识码：A文章编号：1007—7359(2011)01—0149-031概述水泥轻舟，是指以水泥作为胶凝材料、以轻砂作为骨料，以无机网格布作为抗拉材料，类似于龙舟结构的纯无机材料制作的小船，它不是采用钢筋混凝土结构，而是采用水泥和

3、玻璃增强纤维的图1船体界面简化过程复合做成，船体厚度只有12mm。早在1969年首次诞生于美国伊利诺伊大学，当时设计只能承载一人，如今已传播到世界各地。水泥2m2m2m行业是我国的传统产业，我国2010年的水泥总产量达16XlOSt，．I，I1^⋯⋯山’L山上'l，，kJ,iv。水泥的生产和使用量占全球50％以上。水泥具有和易性好、快硬、早期强度高、抗冻、耐磨、抗渗透性较强等特性，但其对应的产品‘个个个个个r个个个个11’个叮卟1、个1、个个个卞卟々l●检O．4(如混凝土)抗拉性能较差，跨度较低。水泥轻舟则是只利用水泥等3mQ=o·6kN／m3m

4、澳、无机材料，没有加入任何金属材料和有机材料，是解决混凝土跨度，试问题的一个很好例证，国外每年都有多种设计新颖采用不同混凝图2简化后的模型图验土配合比的水泥轻舟。本次课题设计的水泥轻舟船体长为6m，船与测体承载4人，采用先外模后内模的步骤施工，这在国内水泥轻舟制量作方面尚属先例。水泥轻舟设计是研究轻质高强多功能结构材料技很好的载体，其研究对促进大跨度无机材料的开发和发展具有重术要的使用价值。2设计思路2．1工艺流程图3crx应力图查阅文献资料软件设计图纸绘制图纸>船模制作材料设计下水测试<：]船体彩绘船体打磨施工船体养护混凝土施工2．2软件介绍2

5、．2．1Free~ship软件该软件可以用来设计各种常用船舶以及一些特殊船舶，可以生成船舶三维图和型线图，并且可任意添加水线、站线以及横剖线，还可以进行船舶初步设计阶段的一些计算，为后续设计提供了便利。2．2．2同济曙光有限元正反分析软件图4O'y应力图软件的构成为开发—个统一的基础平台，在此基础上“搭积木”式的开发不同功能模块。同济曙光主程序主要包括正分析模块、反分析模块、公路隧道模块、盾构隧道模块、待开发模块共同构成图形基本平台。该软件的主要特点有：网格全自动生成功能、对注浆材料的模拟、收稿日期：2010—12—30作者简介：李浩(1989-

6、)，男，安徽淮南人，安徽建筑工业学院在读学士。图5合成应力图2011年第1期(总176期)安徽建筑圈__结构力学计算机模拟计算结果数据(部分)表1圈6屈服图—●—■—■■=_—-一I———■■—■(x：表示x轴方向上，Y：表示Y轴方向上，xY：表是整个平面内)本次试验所得最佳配合比(kg／m。)表3图7水泥轻舟材料分布图三维立体结构，其应力分布十分复杂，有应力集中、扩散以及涉及到整体稳定和局部稳定的问题。但是，可以根据其结构和材料特性将其简化为平面问题，进行近似计算。简化一：将船体视为一个等截面的静定梁结构。简化二：认为水的浮力可以简化为梁底的均

7、布荷载。检测简化三：将船体的实际截面简化为矩形截面，且为等截面。、简化四：认为此船的截面是等截面的(取船体较小截面)。试验具体简化思想及过程：与将船体近似椭圆的界面简化为类似角钢截面后，因为是想求得澳q控制拉应力，所以计算中就是取水平轴的惯性矩，因此可以等效为一量技个矩形截面的梁结构，在计算中为偏于安全，取简化后的为原板厚术0．O12m。简化后的模型图见图2。图8先内模后外模施工模型简化计算结果：①简化梁的尺寸为梁长6m、高0．4m、厚0．024m(两块板厚)；②使用C50混凝土，E=34500000kP，u=0．2；③荷载取值，以乘坐4人为例，

8、每人以60kg计算，安全系数取1．5，则荷载为3．6kN，水的反力为0．6kN／In。2．3．2模拟结构力学图谱将图2简化的模型平面分为