球扁钢剖面要素计算方法及程序示例

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1、球赢钢嗣面要素计算方法及程序示倒——吉嘉龙马建坡球扁钢剖面要素计算方法及程序示例洛阳船舶汁料研究所吉嘉龙-5-建坡～6、擒要．球扁钢是船舶、舰艇的专用结构型钢．在潜艇上更广泛地用怍肋骨。目前．关于球扁钢的国家标准及各种手册中所提供的国内球扁锕的惯性矩等剖面要素均不够准确．使设计计算产生了不樱煨的误差。本文说明了球扁钢剖面要素的计算方法、公式和以BASIC语言编制的程序．并提供了各型号球扁钢剖面要素的较准确的数据关键词：琶旦堡笺惯性半径中心主轴#l计人员在引用这些数据时，必将给计算带一前言来不应有的偶然误差。此外，迄今

2、为止，国内编写的多种设计手册、材料手册中，有关球扁钢是船舶专用型钢。在船舶、舰艇我国单面球扁钢的剖面要素，均与国家标上主要用作扶强材、防挠材，如桁材、肋骨准相同。虽然剖面要黎的计算工作非常简等骨材它们与船体钢板连接，组合成为各单，但在90年代的今天，遣一简单问题更种形式的板架结构。反映了我们质量工作方面的缺陷。因此，目作为船体结构的一部分，球扁钢将参前需要尽快正确计算球扁钢的剖面要素．与船体的设计计算在校核结构的强度及给船舶设计人员提供准确的数据。稳定性时，为计算构件的弯曲应力和剪应本文说明了单面球扁钢横剖面的剖面力

3、等数值，需要用到球扁钢的各剖面要素，面积，对重心轴X、l和中心主轴“、I，的如横剖面的面积。重心坐标、、惯性矩惯性矩I、In及惯性半径i“-，，和剖面模数14等。这些剖面要素均可从f轴与1轴的夹角d及tga，和重心距离有关标准或手册中查到。例如，国家标准《造船用球扁钢》中就列出了5号～27、如等剖面要素的计算方法，并用BASIC语言编制为程序．按程序计算出5号～：7号单面球扁钢的各项截面特性参数。号球扁钢的各剖面要素。然而，我们发现，国家标准中所列的某些参数不够准确．如tX轴惯性矩，x的误二剖面要素计算方法差有正有负

4、．平均误差大于J．1％，晟大达2．8％。l，轴惯性矩h的误差更大，平均超按GB9945规定，单面球扁钢横剖面过5．7％，最大误差达8．J％。这样，船舶设的形状及尺寸参照如图J所示。·l’第7卷第3期材1蹲开与应用1992年6月：f＼I(v，＼／、U～吨＼厂～Y—一o—]～～———{I～一Ub^禹J立；宠厄卜腹腰：——球端圆角半径、球斜面与瞍板同的圜角半径；r——肆蕊酉与腹扳问的嚼胄；半径腹板端部圆角半径、——重心O到】轴的距离}X、l一重心轴}、【——中心主轴In—～轴与】轴的夹角；卜一惯性矩Il一一惯性半径图l球扁

5、钢剖面匿由于球扁锕横剖面形状较其它型锕更乃一条边为圆弧的三角形的简称．各图形为特殊．在计算时需根据材料力学的原理，的尺寸均注于图2中。需说明的是，图l中将剂面分为若干较简单的图形，厢组台图瘦板端部的两个圆角．在建造艟工中将形的方法计算各剂面要索0。组合图形与船俸钢板焊接而填满。固此可作为=0，如图2所示，将球扁钢剖面分为7个图形而不计入三角弧。子母形名称刊于表l。表中。三角弧一词，表l图2的7个图形中．①、②、@均为衙EKL(阴影部分)两直角边的距离为，刊图形．有关的特性参数可查表而得但三、】}I}l的距离为6．如图

6、3所示。由于三m弧乃特殊图形．应先计算出它们的重心角弧等于正方形O。LEK与÷圆OLK之1位置、对重心轴的惯性矩和惯性积等参数．差．按组合图形的重心计算法剐，可得到：供下面的计算所需。：／F；：∑．／∑．1．90。三角弧计算(1)重心位置∑‘／∑F．设图形⑤的重心为0s。到三角弧式中．一三角弧对x或l轴的静力矩；·2·球寓锕削面要素计算方法及程序示倒——青嘉=I已马建坡’hIhY．一Z1Ic／3D@、IIf，‘一一I、、}——I-～@iI——r。G一Il①rO^⋯‘l^，一⋯⋯、。6、．、】．、1’，——过各囝形重心

7、的轴圈2球扁钢组音圈形5——三角弧面积；‘——正方形或1／4圆重心刊X、——正方形或{圆对，’轴的静轴的距离。力矩．．．一(争一j，一J——正方形或1／4圆的面积2，·3·第7卷第3期材粹开拭与应用1992年6月。=四此·，；一，一，．_一()5．篙岽{{r21]同理，图形①的重心位置；．316k3(4一)J．10—3“Tq-】(2)对重心轴的惯性矩和惯性积设三角弧对重心轴X“的惯性矩为_[L百13一l6一丽9(4一)J／rsfxs，m，m惯性积为．，5；对属、j轴的惯性矩为，、s，惯性积为．。按组台图形法则．-，5

8、=J一．，．_一()2F5可得：一丑一生一!!：489(4～，=一，

9、_．以一．，．正一J·_-[L{8一9(41~)3ru{式中的，和．为O'LEK对砖、同理，图形④对重心轴的惯性矩和惯性积为：n轴的惯性矩和惯性积；一目和．为l／4圆O'1K对、1轴的惯性矩和惯性·一[i1一一1积。按平行轴定理；，=，x5+(毛)．，．一丽～{卜．=．，5+