CHƯƠNG 2 ổn ĐỊNH kết cấu CHƯƠNG 2 ổn ĐỊNH kết cấu CHƯƠNG 2 ổn ĐỊNH kết cấu CHƯƠNG 2 ổn ĐỊNH kết cấu CHƯƠNG 2 ổn ĐỊNH kết cấu CHƯƠNG 2 ổn ĐỊNH kết cấu CHƯƠNG 2 ổn ĐỊNH kết cấu CHƯƠNG 2 ổn ĐỊNH kết cấu
SỨC BỀN TÀU - SHIP STRENGTH Mã học phần: 072702 DÀNH CHO SINH VIÊN ĐẠI HỌC CHÍNH QUY CHUYÊ N NGÀ NH: KỸ THUẬT TÀU THỦY CBGD: TS ĐỖ HÙNG CHIẾN ĐT: 0902 355 398 Email: dhchienvn@gmail.com Skype: dhchienvn Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu Chương Tính độ bền cục thâ n tà u • 3.1 Mơ hình truyền tải trọng từ mơ i trường đến kết cấu thâ n tà u • 3.2 Tải trọng cục tá c động lên thâ n tà u • 3.3 Mơ hình kết cấu thâ n tà u theo phương phá p phần tử hữu hạn • 3.4 Tính ứng suất tải cục bộ: đáy, mạn, boong • 3.5 Cá c vá ch • 3.6 Tiê u chuẩn bền p dụng đánh giá bền cục Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu Tài liệu tham khảo • [1] Trần Cơng Nghị, 2009, “Sức bền tàu thủy”, NXB ĐHGTVT Tp.HCM • [2] Mohamed Shama, 2013,”Buckling of Ship Strutures”, Springer • [3] Owen F.Hughes and Jeom Kee Paik, 2010, “Ship Structural Analysis and Design”, SNAME • [4] Rudolph Szilard, 2004, “Theories and Applications of Plate Analysis”, John Wiley & Son, Inc • [5] Warren C.Young, Richard G.Budynas, 2002, “Roark’s Formulas for Stress and Strain”, McGraw-Hill, NY • [6] T.H.G Megson, 2014, “Introduction to Aircraft of Structural Analysis”, Elsevier Ltd • [7] Yong Bai, 2003, “Marine Structural Design”, Elsevier Ltd • [8] Timoshenko, S P., Gere, J M., 1961, “Theory of Elastic Stability”, McGraw-Hill, NY • [9] Yasuhisa Okumoto, 2009, “Design of Ship Hull Structure”, Springer Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu CÁC PHẦN MỀM TÍNH TỐN, PHÂN TÍCH • • • • • • • • ANSYS ABAQUS PATRAN-NASTRAN MSC/MARC FEMAP MEASTRO – ALPS/ULSAP, ALPS/HULL DNV/PULS SACS 5.6 V8i (SELECTseries 3) Executive Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 3.1 Mơ hình truyền tải trọng từ mơ i trường đến kết cấu thâ n tà u • Kết cấu thân tàu chia làm nhóm liên kết khăng khít với : • Giàn đáy • Giàn boong • Giàn mạn • Giàn vách • - ki ngang (plate keel), – ki (center girder, vertical keel), – đáy (tank top), – hông (margin plate), – đà ngang (floor), – đà dọc phụ (bilge keel), – mã hông (bilge bracket), – nẹp dọc (longitudinal), – sườn (frame), 10 – mã (knee), 11 – xà dọc boong (deck girder), 12 – miệng hầm hàng dọc (hatch coaming), 13 – miệng hầm hàng ngang (hatch end coaming), 14 – xà ngang boong cụt (deck transverse), 15 – vách dọc (center bulkhead), 16 – mạn giả (gunwale) Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu CÁC VỊ TRÍ QUAN TÂM TRONG SỨC BỀN CỤC BỘ Hầm hàng nắp hầm hàng Boong Vách ngang Mạn Két hông két đỉnh Đáy Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu MƠ HÌNH TRUYỀN TẢI DO ÁP SUẤT TĨNH CỦA NƯỚC KẾT CẤU THEO HỆ THỐNG NGANG ÁP SUẤT NƯỚC TÁC DỤNG TỚI VỎ NGOÀI CÁC SƯỜN (ĐÀ NGANG) MẠN, VÁCH DỌC, (ĐÀ DỌC) VÁCH NGANG KẾT CẤU THEO HỆ THỐNG DỌC ÁP SUẤT NƯỚC TÁC DỤNG TỚI VỎ NGOÀI CÁC ĐÀ DỌC ĐÁY Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu CÁC ĐÀ NGANG MẠN, VÁCH DỌC VÍ DỤ VỀ DẦM, TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT Kết cấu đáy đôi Ứng suất xuất đáy truyền qua cấp, lớp kết cấu bên tring tàu Đà ngang đáy khỏe Sống đơn Sống dọc tâm Các nẹp tựa đà ngang Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu Slide VÍ DỤ VỀ DẦM, TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT Vách dọc Kết cấu đáy đơn Ứng suất xuất đáy truyền qua cấp kết cấu bên vỏ tàu Sống ngang đáy Sống dọc tâm Các nẹp dọc đáy với kết cấu Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu Slide ÁP SUẤT NƯỚC BÊN NGOÀI VỎ TÀU • Xét thân tàu nước tĩnh • Áp suất nước tác động lên vỏ đáy phẳng : • p =g.h hw • Tính đến ảnh hưởng sóng : h T • Tải trọng tác động lên đáy tàu rộng B, dài a Fbott hw g T B.a Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 10 Khu vực điển hình – gồm tấm, nẹp sống Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu Slide 49 Dựng lên vỏ tàu Các phần vỏ tàu Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu Slide 50 Khung ngang xem dầm đơn Khung ngang Dầm ngàm cứng đầu chịu tải tập trung Mô men uốn lực cắt lớn ngàm với mạn vách dọc SF BM phần: 072702 - Sức bền tàu Mã học Slide 51 Sống dọc xem dầm đơn Sống dọc vách ngang Ứng suất uốn cắt hướng phía vách ngang Dầm đơn đầu ngàm chặt chịu tải tập trung khung ngang Ứng suất uốn cắt hướng khung ngang Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu Slide 52 CÁC VÍ DỤ VỀ GIẢI BÀI TỐN KHUNG PHẲNG • VD1: Xây dựng mơ hình kết cấu sườn tàu hai boong, tính độ bền khung sườn khu vực qua miệng hàm hàng Tàu kết cấu theo hệ thống ngang, khoảng sườn s = 620mm, chiều cao tweendeck 2,7m Chiều dài xà ngang boong cụt 5,0m Chiều cao sải sườn hầm hàng l = 6,5m Vật liệu đóng tàu: thép bon, ứng suất chảy Y = 235MPa Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 53 MƠ HÌNH KẾT CẤU SƯỜN TÀU HAI BOONG Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 54 SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN VỊ GĨC XOAY GIẢI BÀI TỐN KHUNG (Slope Deflection Method) • Phương pháp tính thích hợp trường hợp phương pháp biến dạng góc • Momen qn tính mặt cắt dầm thuộc khung: • Xà ngang boong cụt, J1-2 = 5150cm4 • Xà ngang boong cụt, J3-4 = 5825cm4 • Sườn khu vực tweendeck J2-4 = 3210cm4 • Sườn khu vực hầm hàng J4-5 = 8320cm4 • Mơ đun chống uốn mặt cắt ngang sườn : W = 427cm3 • Sườn ngàm đà ngang đáy tàu • Tải tác động: Q = 24,0T [235,4kN] Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 55 Momen uốn tính nút M 1 X X M 21 X X M 2 0, 0187Q0l0 1,15 X X M 4 0, 0281Q0l0 1,15 X X M 3 1,13 X X M 43 1,13 X X M 45 0,533Q0l0 1, 24.2 X M 5 0, 664Q0l0 1, 24.2 X Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 56 Các đại lượng qui đổi sau l0 l1 5m; Q0 h0 sl0 1, 4.0, 62.5 4,34T EJ Xi i ; l0 (42,56kN ) J J1 5150cm • Trong i, i = 1, 2, 3, góc xoay • Phương trình cân góc xoay nút: M ij • Ta có: 2 X1 1 4,3 X 0, 0187 1,15 Q0l0 2, 26 1,13 X 1,15 1,13 7, 04 X 0,505 Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 57 Giải hệ phương trình nhận X 0, 0099Q0l0 X 0, 0198Q0l0 X 0, 0406Q0l0 X 0, 0812Q0l0 • Từ tính: M 1 0; M 21 0, 029Q0l0 M 2 0, 029Q0l0 ; M 4 0,19Q0l0 M 43 0,137Q0l0 ; M 5 0,865Q0l0 ; Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu M 45 0,331Q0l0 M 3 58 KẾT QUẢ GIẢI KHUNG PHẲNG • Vẽ đồ thị momen uốn xác định giá trị momen tính tốn Mtt, giá trị lớn phạm vi ngàm gối boong giữa: • Mtt 0,045Ql = 0,045.24.6,5 = 7,02 Tm [68,84kNm] • Ứng suất lớn nhất: M tt 68,84.103 161, 224 MN / m W 0, 000427 Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 59 Vídụ 2: Xác định momen uốn, lực cắt mơ hình kết cấu sườn tàu vận tải nêu hình Đặc tính hình học khung: l12 = l34 = l; l14 = l23 = 1,2l; I14 = I; I12 = I34 = 2I; I23 = 4I • Chỉ cần xét nửa mặt cắt • cần xác định hai momen góc M1 M2 Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 60 Từ điều kiện cân góc xoay viết: • với 12 = 14: M 1l12 M 2l12 7Q1l122 M 1l12 M 4l14 3EI12 EI12 180 EI12 3EI14 EI14 2 M l M l Q l M l M l Q l 12 • với 21 = 23: 12 12 23 23 23 EI12 3EI12 45 EI12 3EI 23 EI 23 24 EI 23 • • Q1 = q.l12/2 ; Q2 = q.l23 • Hệ phương trình sau thay giá trị trung gian: 0, 767 M 0, 083M 0, 0097 ql 0, 083M 0,317 M 0, 029ql • Từ đó: M1 = 0,0028ql2 ; M2 = 0,091ql2 Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 61 Phân tích mơ hình tính tốn F F/ F/ F/ Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu F/ 62 Sử dụng tải đối xứng phản đối xứng Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 63 ... phương phá p phần tử hữu hạn • 3. 4 Tính ứng suất tải cục bộ: đáy, mạn, boong • 3. 5 Cá c vá ch • 3. 6 Tiê u chuẩn bền p dụng đánh giá bền cục Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu Tài liệu tham khảo •.. .Chương Tính độ bền cục thâ n tà u • 3. 1 Mơ hình truyền tải trọng từ mơ i trường đến kết cấu thâ n tà u • 3. 2 Tải trọng cục tá c động lên thâ n tà u • 3. 3 Mơ hình kết cấu thâ... phần: 072702 - Sức bền tàu 24 Khung sườn tàu chở hàng Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 25 Mơ hình khung phẳng tàu dầu Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 26 Mã học phần: 072702 - Sức bền tàu 27 Giải