一種縱骨穿越孔的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及船舶建造中，開(kāi)在橫向肋板上的，能讓連續(xù)的縱向型骨材穿越的開(kāi)孔，在具體說(shuō)，本發(fā)明涉及穿越孔的形式設(shè)置。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1、圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)下抗疲勞縱骨2在肋板I上的穿越孔是通過(guò)設(shè)置根部趾端，應(yīng)用90度的圓弧Rl和一段直線L，連接到輪廓開(kāi)孔邊界R2上。這種開(kāi)孔簡(jiǎn)單，容易加工，但由于是圓弧Rl的弧度通常為90度，弧度較大，半徑較小，導(dǎo)致趾端位置的應(yīng)力較大，縱骨的疲勞壽命提高不明顯。圖中A、B、C、D、E表示兩條線段的交點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種變半徑的縱骨穿越孔，應(yīng)用了 60度的圓弧設(shè)計(jì)趾端，利用了圓弧和圓弧直接相切，均勻傳遞應(yīng)力，從而達(dá)到提高強(qiáng)度、增加抗疲勞性能的縱骨穿越孔。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種縱骨穿越孔，所述縱骨為T(mén)型材，設(shè)縱骨一側(cè)橫向部分的外端至豎向部分立面的最遠(yuǎn)距離為T(mén)3，穿越孔的邊緣限定如下:
[0005]自縱骨一側(cè)橫向部分最下緣向下Hl距離開(kāi)始，從所述縱骨同側(cè)豎向部分的立面開(kāi)始橫向設(shè)置長(zhǎng)度為T(mén)l的第一段直線；其中，T1、H1滿足條件:當(dāng)T3<50mm時(shí)，Hl = 35mm、Tl = 1mm ;當(dāng) T3>50mm 時(shí)，Hl = 50mm、Tl = 15mm ;
[0006]自所述第一段直線末端A點(diǎn)，開(kāi)始為一段半徑Rl= 1.155X (T3-T1)毫米、角度為60度的第一圓弧段，所述第一圓弧段末端A點(diǎn)的徑向?yàn)樨Q直方向；
[0007]自所述第一圓弧段末端B點(diǎn)開(kāi)始為一段半徑R2= H1、角度為90度的第二圓弧段；
[0008]所述第二圓弧段的末端C點(diǎn)平滑過(guò)渡至豎向的第二直線段；
[0009]所述第二直線段的末端D點(diǎn)至所述縱骨橫向部分最上緣高度，并自此形成一個(gè)與所述第二圓弧段相對(duì)且半徑為H1、角度為90度的第三圓弧段；
[0010]所述第三圓弧段的末端E點(diǎn)為水平第三直線段；
[0011 ] 所述穿越孔兩側(cè)結(jié)構(gòu)為中心對(duì)稱設(shè)置。
[0012]本設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)不同尺寸的縱骨，設(shè)計(jì)最優(yōu)化的圓弧半徑，提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，最大化提尚開(kāi)孔的疲勞壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是現(xiàn)有技術(shù)下縱骨穿越孔的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是省略圖1中縱骨后肋板的結(jié)構(gòu)形式示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明針對(duì)縱骨穿越孔做了尺寸標(biāo)注的示意圖。
[0016]圖4是現(xiàn)有技術(shù)下縱骨穿越孔的趾端受力分析的示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明縱骨穿越的趾端受力分析的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]試驗(yàn)上已經(jīng)證明，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)用多年:在開(kāi)孔位置，力的有效傳遞角度為30度。也就是說(shuō)如圖4所示，現(xiàn)有設(shè)計(jì)縱骨穿越孔的趾端，在陰影位置的結(jié)構(gòu)沒(méi)有傳遞載荷，也就是說(shuō)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度沒(méi)有任何用處。而結(jié)構(gòu)的趾端的長(zhǎng)度是結(jié)構(gòu)載荷有效傳遞的重要保證。
[0019]如圖4所示，現(xiàn)有設(shè)計(jì)縱骨穿越孔的趾端結(jié)構(gòu)的傳遞載荷長(zhǎng)度為T(mén)2，而不是趾端實(shí)際的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度Tl。所以，本發(fā)明設(shè)計(jì)一個(gè)角度為60度的圓弧與趾端相交，在趾端處的切線角度為30度，如圖3、5所示，使得結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸得到完全利用。
[0020]具體說(shuō)，本發(fā)明一種縱骨穿越孔，用于T型材縱骨，設(shè)縱骨一側(cè)橫向部分的外端至豎向部分立面的最遠(yuǎn)距離為T(mén)3，穿越孔的邊緣限定如下:
[0021]自縱骨一側(cè)橫向部分最下緣向下Hl距離開(kāi)始，從所述縱骨同側(cè)豎向部分的立面開(kāi)始橫向設(shè)置長(zhǎng)度為T(mén)l的第一段直線；其中，T1、H1滿足條件:當(dāng)T3<50mm時(shí)，Hl = 35mm、Tl = 1mm ;當(dāng) T3>50mm 時(shí)，Hl = 50mm、Tl = 15mm ;
[0022]自所述第一段直線末端A點(diǎn)，開(kāi)始為一段半徑Rl= 1.155X (T3-T1)毫米、角度為60度的第一圓弧段，所述第一圓弧段末端A點(diǎn)的徑向?yàn)樨Q直方向；
[0023]自所述第一圓弧段末端B點(diǎn)開(kāi)始為一段半徑R2= H1、角度為90度的第二圓弧段；
[0024]所述第二圓弧段的末端C點(diǎn)平滑過(guò)渡至豎向的第二直線段；
[0025]所述第二直線段的末端D點(diǎn)至所述縱骨橫向部分最上緣高度，并自此形成一個(gè)與所述第二圓弧段相對(duì)且半徑為H1、角度為90度的第三圓弧段；
[0026]所述第三圓弧段的末端E點(diǎn)為水平第三直線段；
[0027]所述穿越孔兩側(cè)結(jié)構(gòu)為中心對(duì)稱設(shè)置。
[0028]試驗(yàn)證明，圓弧Rl的半徑越大，載荷過(guò)度的路徑越長(zhǎng)，應(yīng)力變化也越均勻，開(kāi)孔處的疲勞越好?，F(xiàn)有設(shè)計(jì)中的圓弧半徑是應(yīng)用一個(gè)較小的固定半徑R1，通過(guò)調(diào)節(jié)中間一段直線L長(zhǎng)度，來(lái)滿足不同尺寸縱骨的要求。沒(méi)有最大限度的增加半徑來(lái)提高疲勞壽命。本發(fā)明最大限度的增大圓弧半徑，圓弧Rl的外端B點(diǎn)與縱骨豎向部分立面的距離T4等于縱骨尺寸的外端T3。再增大就超出開(kāi)孔外輪廓R2 了。
[0029]其中:當(dāng)T3 彡 50mm 時(shí)，Hl = 35mm ;
[0030]當(dāng)T3>50mm 時(shí)，Hl = 50mm ;
[0031]H2 = Hl ；
[0032]當(dāng)T3 < 50mm 時(shí)，Tl = 1mm ;
[0033]當(dāng)T3>50mm 時(shí)，Tl = 15mm ;
[0034]R2 = Hl ；
[0035]由 tan60。XR1+T1 = T3 ；
[0036]Rl = 1.155X (T3-T1);
[0037]本設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)不同尺寸的縱骨，設(shè)計(jì)最優(yōu)化的圓弧半徑，提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，最大化提尚開(kāi)孔的疲勞壽命。
[0038]下面以32萬(wàn)VLCC油船T型縱骨穿越孔為例，通過(guò)利用有限元模型的分析，以及對(duì)多個(gè)設(shè)計(jì)的優(yōu)化選擇，說(shuō)明本發(fā)明能提高疲勞強(qiáng)度的T型縱骨穿越孔的優(yōu)點(diǎn):τ型縱骨的尺寸為面板寬度175mm面板厚度30mm，腹板高度660mm，腹板厚度15mm。采用現(xiàn)有設(shè)計(jì)的Tl為15mm，Rl半徑為50mm，中間直線L長(zhǎng)度為15mm。疲勞壽命為33年。采用本發(fā)明設(shè)計(jì)的Tl為15mm，Rl半徑為75mm。疲勞壽命為42年。
[0039]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種縱骨穿越孔，所述縱骨為T(mén)型材，設(shè)縱骨一側(cè)橫向部分的外端至豎向部分立面的最遠(yuǎn)距離為T(mén)3，其特征在于，穿越孔的邊緣限定如下: 自縱骨一側(cè)橫向部分最下緣向下Hl距離開(kāi)始，從所述縱骨同側(cè)豎向部分的立面開(kāi)始橫向設(shè)置長(zhǎng)度為T(mén)l的第一段直線；其中，T1、H1滿足條件:當(dāng)T3 ( 50mm時(shí)，Hl = 35mm,Tl=10mm ；當(dāng) T3>50mm 時(shí)，Hl = 50mm、Tl = 15mm ； 自所述第一段直線末端開(kāi)始為一段半徑Rl = 1.155X (T3-T1)毫米、角度為60度的第一圓弧段，所述第一圓弧段末端的徑向?yàn)樨Q直方向； 自所述第一圓弧段末端開(kāi)始為一段半徑R2 = H1、角度為90度的第二圓弧段； 所述第二圓弧段的末端平滑過(guò)渡至豎向的第二直線段； 所述第二直線段的末端至所述縱骨橫向部分最上緣高度，并自此形成一個(gè)與所述第二圓弧段相對(duì)且半徑為H1、角度為90度的第三圓弧段； 所述第三圓弧段的末端為水平第三直線段； 所述穿越孔兩側(cè)結(jié)構(gòu)為中心對(duì)稱設(shè)置。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種縱骨穿越孔，縱骨為T(mén)型材。本實(shí)用新型穿越孔限定如下：自縱骨一側(cè)橫向部分最下緣向下H1距離開(kāi)始，從縱骨同側(cè)豎向部分的立面開(kāi)始橫向設(shè)置長(zhǎng)度為T(mén)1的第一段直線；自第一段直線末端開(kāi)始為第一圓弧段，第一圓弧段末端的徑向?yàn)樨Q直方向；自第一圓弧段末端開(kāi)始為第二圓弧段；第二圓弧段的末端平滑過(guò)渡至豎向的第二直線段；第二直線段的末端至縱骨橫向部分最上緣高度，并自此形成一個(gè)與第二圓弧段相對(duì)且半徑為H1、角度為90度的第三圓弧段；第三圓弧段的末端為水平第三直線段；穿越孔兩側(cè)結(jié)構(gòu)為中心對(duì)稱設(shè)置。本設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是根據(jù)不同尺寸的縱骨，設(shè)計(jì)最優(yōu)化的圓弧半徑，提高了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，最大化提高開(kāi)孔的疲勞壽命。
【IPC分類】B63B3-14
【公開(kāi)號(hào)】CN204587219
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520269157
【發(fā)明人】王景洋, 田天, 彭貴勝, 孟昭闖, 沙明文, 李文賀, 陳立, 張倩, 郝佳姝
【申請(qǐng)人】大連船舶重工集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月28日