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1、第卷第期大连海运学院学报,年月船用缆绳强度的计算’刘正江航海系船艺教研室〔摘要」利用船用纤维缆绳强度标准值与常见的估算方法计算值进行了比较,并给出了标准值的回归,,。估算式同时还给出了缆绳伸长率的计算方法对船舶驾驶人员安全系泊有一定的参考意义关键词纤维缆绳破断强度伸长率中图法分类号纤维缆绳在船舶系泊、靠、离泊操纵及拖带作业中都起着重要作用。而缆绳强度则是船员最为关心的问题。因缆绳强度不够而造成的断缆,影响船舶安全的事故时有发生。令,一,操纵人员为难的是关于缆绳破断强度的估算方法颇多但结果却不统而缆绳弹性的估。,,算更难以见到为
2、此笔者利用现有缆绳强度试验资料与现有估算方法进行了比较并给出标准试验资料的回归估算式,同时对缆绳弹性问题进行了一些分析,给出了伸长率与缆绳负荷应力的关系式。考虑到船上实际情况,本文主要以马尼拉、尼龙、涤纶、维尼龙等种类的缆绳为例进行讨论。缆绳破断强度的计算国内外有关缆绳破断强度的估算方法颇多,其计算结果也有区别,笔者列在这里作为比较文献〕给出了马尼拉的破断强度估算方法破断强度一口、常期使用安全负荷。偶尔使用的工作负荷一少文献给出了马尼拉的破断强度于文献〔〕则根据纤维性质给出破断强度的估算方法,收稿一一日期大连海运学院学报卷口、
3、、、,︺产、护、、产、八任八月以卜、声‘了少气了、了、夕、悦石仁‘、了义卜入,︼一﹃﹄﹄文献〕给出了编绞尼龙缆绳破断强度及安全强度一,文献〔〕给出的破断力计算式为‘“式中为材料,,尼龙,,系数其取值为马尼拉绦纶维尼纶,,,,,,式中表示缆绳周长的单位为寸单位为表示缆绳直径单位为仁卜’。〕,,笔者根据收集的国外资料对缆绳破断强度标准值进行了回归标准值如表表纤维缆绳破断强度马尼拉尼龙绦纶维尼号维尼号直径吨吨吨吨吨破断强度的估算式如下,·“马尼拉刀尼龙刀,·“·‘·“绦纶朋维一‘,日尼龙号一‘·,维尼龙号一式中为缆,绳直径单位,式,
4、式估算值比标,式的估算值则均大各式与标准值的比较表明准值偏小,,,,于试验值尤其是当直径增大时误差达六分之一式的估算值与试验值较为接近但,比。在缆绳直径大于时试验值偏小本文所给的回归式的估算值与试验值极为吻,,,,合相关数在以上见图期刘正江船用缆绳强度的计算应,当指出的是文中所用数据为三召别股拧绞缆的标准值。若为编织缆则破断试验值。,强度有所减弱文献〔〕皆指出化纤编尝之召一一丫泞一只织缆比化纤拧绞缆强度下降达此卜石、、外,有报告指出匡“〕由于制造厂家及泛岁纤维质量的区别,其破断强度与标准值有出入。一般试验结果表明,其试验值均每
5、庐尹大于标准值。从安全角度考虑本文所取标准值是合理的。二试验值图马尼拉缆破断强度估算式的比较山,峨火,‘八︵匕马﹄,︹门户缆绳伸长率的估算,,在拉力的作用下纤维缆绳将会伸长其伸长率取决,于该种性质缆绳的弹性模量关系如下式曰从声了」刃一一万了︵白勺八曰入日式中为缆绳的纵向应变或伸长率为缆绳承受正应力为缆绳的弹性模量。扩尸一下。尸为外力为缆绳横截面积有关缆绳弹性模量的资一’而。,,,,料颇少笔者根据文献叼所给的试验数据换算图尼龙缆绳破断强度估算式的比较出缆绳负荷与伸长率之间的关系,如图所示。显然伸长率与缆绳拉力之间的关系是非线性的
6、。我们给出估算式如下·刀尼龙。,“‘。马尼拉。,·“·‘,涤纶。‘维尼号￡‘·“,·维尼号一。,“,。,式中为应变率的百分数各种材料破断伸长率如表所示,对应于这些值的应力即为破断应力。由图可,见公式一的估算值在缆绳负荷为,,而破断力一半时能和实验值较好地吻合当伸长率增加时对应的负荷与实验值相比前者偏低。幸运的是在安全负荷,,范围内即使在偶一使用的安全负荷情况下其允许应力也图涤纶缆绳破断强度,所以一式能较好仅是破断应力的地反映伸长率估算式的比较大连海运学院学报卷与拉应力之间的关系。丧缆绳破断伸长率。。试验值一估算值品名破断负荷破
7、断伸长率,,日一一一少乙马尼拉七山尼龙‘,匕自内心、、涤纶维尼号。伸长率维尼号图马尼拉缆拉应力与伸长率的关系缆绳吸收的能量、的·。。之日试验值,一估算值由上节的分析可知缆绳的负荷与伸长率之间存在别,显然在着非线性的函数关系系泊操纵用缆过程中缆绳所吸收的外力能量与缆绳的伸长率也有着密切的关系。根据做功原理,缆绳吸收的能量可由下式表示。」。。式中尸为缆绳抵卸外力的反作用力为缆绳伸长量由,,图尼龙缆拉应力于缆绳的弹性因素缆绳在外力作用下是逐渐伸长的,尸」,与伸长率的关系其反作用力也逐渐增大即为的函数因而缆绳叫日。。试验值月日二试验值
8、二‘﹄,一估算值一估算值。苦丁燕落誓丁瓜。图涤纶拉应力与伸长率的关系图维尼纶号拉应力与伸长率的关系所做的功或者说缆绳所吸收的能量如图阴影部分所示。于是式可进一步改写为·」」。·。,。又刁一为缆绳原长度“。·“。‘」且一。叮·所以日。尸￡尸·十十一。·尸·“击尸再次将式变形为期
