横梁腹板开孔剪切稳定性加强方式.pdf

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1、第36卷第9期2014年9月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．36．No．9Sep．，2014横梁腹板开孔剪切稳定性加强方式葛俊波，张世联，郑轶刊(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)摘要：船体结构中，为方便管线通过，常需在横梁腹板上开孔，这将影响横梁的强度和稳定性。本文主要针对腹板开孔对其剪切稳定性影响进行讨论，并为补偿开孔后腹板剪切稳定性的损失，采用有限元弹性屈曲分析方法，探讨了常用的加强筋、围缘扁钢和复板3种加强方式在不同加强尺寸下的加强效果。本文的计算和分析

2、结果能为横梁腹板开孔的加强设计提供一定的参考。关键词：横梁开孔；腹板剪切稳定性；有限元弹性屈曲分析中图分类号：U661．43文献标识码：A文章编号：1672—7649(2014)09—0060—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2014．09．012】ⅥeasurestOenhancethebucklingstrengthOfperfOratedbeamwebsundershearlOadingGEJun_bo．ZHANGShi—lian．ZHENGYi—kan(SchoolofNaval

3、Architecture，0ceanandCivilEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：0peningsinthebeamwebarecommontoseefbrtheconvenienceofpipelinethrough，whichwillaⅡ、ectthebeamstrengthandstability．Thispaperisfocusedontheshearstability．Tocompensatefbrt

4、helossofbeamwebshearstabilitycausedbywebopenings，elasticbucklingfiniteelementmethodisusedtocomparetheeffbctsofthreetypesofreinforcement，namelystiffbner，ringedstiffbner，andnatstiffenerwithvarioussizes．Thepresentworkprovidesvaluablesuggestionsfbrreinfbrcementdesi

5、gnofpedbratedbeamwebs．Keywords：perforatedbeam；webshearstability；elasticbucklingfiniteelementmethod0引言实际船舶中为了方便管线布置，常需在横梁腹板上开孔，这将影响横梁的强度和稳定性。目前，国内外学者对梁腹板开孔后的强度和稳定性都进行了一些研究，由于开孔腹板剪切稳定性难以用解析法计算，研究一般采用有限元法或试验法进行。对于梁腹板开孔后的剪切稳定性问题，文献[1—6]对梁腹板开孔形状、尺寸及位置等变化对腹板剪切稳定性的影响进

6、行了研究。图1。6。对比了不同长宽比板格在腹板开孔前后的剪切稳定系数，表明腹板开孔将导致其剪切稳定性损失，同时也将降低整根横梁的极限承载能力"“。，因此需要对开孔进行加强。目前国内外对腹板开孔剪切稳定性的加强方式研究较少，文献[6，9，10]进行了一些研究，但是仅限于研究正方形板格开孔，且开孔尺寸都不超出规范要求(开孔高度d／6≤0．5)的情况，对加强构件尺寸讨论不够全面。本文针对腹板开孔影响其剪切稳定性问题，对横梁腹板开孔剪切稳定性加强方式进行探讨。文中以腹板开圆孔(开孔高度范围为d／6=0．35～0．75)的横梁

7、为例，应用有限元弹性屈曲分析方法，探讨加强筋、围缘扁钢和复板3种常用加强方式在不同加强尺寸下的加强效果。最后对横梁腹板开孔的加强设计提出一些合理的建议。收稿日期：2013一ll一20：修回日期：2014一01—10作者简介：葛俊波(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为舰船与海洋工程结构物设计制造。第9期葛俊波，等：横梁腹板开孔剪切稳定性加强方式·61·图1四边受剪开孔板的稳定系数F培1BucklingcoemcientsofperforatedbeamwebsundersheaIloading1有限元弹性屈曲分析

8、方法的基本理论本文使用Msc．Nastran软件对开孔板进行弹性屈曲分析。弹性屈曲分析的基本假定是：失稳前结构处于小变形状态，可以不考虑几何非线性对平衡方程和几何方程的影响，同时材料始终处于弹性状态。此时，结构总刚度矩阵K可表示为K=KE+KG(口)。(1)式中：＆为结构弹性刚度矩阵，是结构固有的属性，与载荷无关；K。(盯)为结构几何刚度矩阵，