船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及船舶技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 船舶中為了保證縱向骨材的連續(xù)性，需要對(duì)橫向構(gòu)件進(jìn)行開(kāi)孔。此類開(kāi)孔具有數(shù) 量多，工藝復(fù)雜的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的船體結(jié)構(gòu)開(kāi)孔主要有圓、楠圓、腰圓等孔型，傳統(tǒng)開(kāi)孔孔邊應(yīng) 力集中程度較高。隨著船舶大型化、超大型化的發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)有孔型已經(jīng)不能滿足未來(lái)船舶 結(jié)構(gòu)的發(fā)展需要。
[0003] 對(duì)于此類骨材貫穿孔，其主要受到連接縱骨與橫框架間焊縫傳遞的力，W及由水 壓等外載荷所引起的面內(nèi)受力。通過(guò)改變開(kāi)孔的幾何形狀，即采用流線型、適當(dāng)增加過(guò)渡圓 弧的曲率半徑等辦法優(yōu)化開(kāi)孔，可W達(dá)到降低最大孔邊應(yīng)力集中系數(shù)，提高疲勞強(qiáng)度的目 的。
[0004] 另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，船舶中70%疲勞裂紋出現(xiàn)在此類縱骨穿越橫框架結(jié)構(gòu)。對(duì)于最常出現(xiàn) 裂紋的扶強(qiáng)材與骨材連接的焊趾根部，目前部分設(shè)計(jì)采用去除扶強(qiáng)材或者使扶強(qiáng)材與骨材 無(wú)接觸的方法來(lái)防止此類裂紋，但運(yùn)樣做會(huì)使得橫框架與角鋼間的焊縫受力增加，從而引 起開(kāi)孔處應(yīng)力水平的上升。目前也有對(duì)此類骨材貫穿孔孔型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的新孔型。但只 有對(duì)T型材骨材貫穿孔的優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于T型材為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所W設(shè)計(jì)穿過(guò)艙壁板的開(kāi)孔孔 型也為左右對(duì)稱，目前對(duì)于采用新式球扁鋼穿過(guò)艙壁板的開(kāi)孔孔型并無(wú)研究。而如果直接 將新式T型材骨材開(kāi)槽孔孔型使用到球扁鋼，此類孔型未能充分考慮球扁鋼非對(duì)稱性的特 點(diǎn)，存在應(yīng)力相對(duì)過(guò)高，高應(yīng)力集中點(diǎn)過(guò)多的特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種船舶艙壁板的 骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)。
[0006] 技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的一種船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔 型結(jié)構(gòu)，包括位于該貫穿孔開(kāi)口兩側(cè)的水平直線，位于左側(cè)的直線端部連接第一弧線，第一 弧線上端連接第二弧線，第二弧線上端連接上半腰圓，該上半腰圓的右下端連接第Ξ圓弧， 第Ξ圓弧的下端連接第四圓弧，該第四圓弧另一端與貫穿孔開(kāi)口右側(cè)的直線連接，貫穿孔 為非對(duì)稱型孔。
[0007] 進(jìn)一步地，所述貫穿孔開(kāi)口左側(cè)的水平直線的長(zhǎng)度13與左側(cè)的水平直線的長(zhǎng)度U 相等。
[000引進(jìn)一步地，所述骨材為球扁鋼，球扁鋼上表面與貫穿孔開(kāi)口兩側(cè)的水平直線之間 的距離山=1.5化-10，13 =以=0.3化-10，其中6為球扁鋼的寬度，1?為球扁鋼的球頭半徑， 球扁鋼高度為d。
[0009] 進(jìn)一步地，所述第四圓弧半徑Γ4與第一圓弧半徑ri滿足ri = 0.4(b-R)r4 = 1.8ri，第 二圓弧半徑η與第^圓弧半徑Γ3滿足r2 = 4(b-R) ;r3 = 3(b-R) ;ry = b-R，其中ry為上半腰圓 的腰圓半徑。
[0010] 進(jìn)一步地，上半腰圓直線位于球扁鋼上表面上方距離為h2 = 0.虹y=0.5(b-R)，所 述上半腰圓圓屯、豎直位置位于距球扁鋼上表面下方距離為h2處，水平位置為距離骨材腹板 兩邊各為hw，l2+t，其中，h、b為W貫穿孔下部開(kāi)口的兩邊為基準(zhǔn)往兩邊水平延伸的距 離，l2 = 3h = 1.2(b-R);其中b = 16mm~55mm，t為球扁鋼腹板兩邊與貫穿孔下部開(kāi)口的兩邊 之間的距離。
[0011] 進(jìn)一步地，所述第一圓弧、第四圓弧的圓屯、與貫穿孔開(kāi)口兩側(cè)的水平直線處于同 一水平高度，第一圓弧弧度為目1=150°，第四圓弧弧度為目2 = 135°。
[0012] 球扁鋼腹板兩邊與貫穿孔下部開(kāi)口的兩邊之間的距離t = 2mm。
[0013] 有益效果:本實(shí)用新型的船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，針對(duì)船用非對(duì)稱骨 材，降低孔邊應(yīng)力集中系數(shù)，提高船舶疲勞強(qiáng)度;對(duì)于裂紋經(jīng)常出現(xiàn)在扶強(qiáng)材的焊趾根部， 最直接的方法就是去除結(jié)構(gòu)中的扶強(qiáng)材，但運(yùn)樣會(huì)使得開(kāi)孔處的應(yīng)力集中提高，通過(guò)新孔 型可W保證此類設(shè)計(jì)的安全性;采用此孔型可W在減少應(yīng)力集中系數(shù)的同時(shí)減少應(yīng)力集中 點(diǎn)，從而減少了疲勞源;孔型較現(xiàn)有新式孔型容易定位，加工方便。通過(guò)使用本孔型，可W降 低開(kāi)孔孔邊應(yīng)力集中程度，從而使板材的疲勞壽命更長(zhǎng)，設(shè)計(jì)安全性更高。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型新孔型裝配球扁鋼未焊接前孔型示意圖；
[0015] 圖2為船舶骨材穿過(guò)艙壁板裝配固定的示意圖；
[0016] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中船舶球扁鋼開(kāi)孔孔型示意圖；
[0017] 圖4是現(xiàn)有技術(shù)中船舶角鋼開(kāi)孔孔型示意圖；
[0018] 圖5現(xiàn)有技術(shù)中一新式船舶T型材骨材貫穿孔孔型示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020] 如圖1至圖3所示，一種船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，包括位于該貫穿孔開(kāi) 口兩側(cè)的水平直線，位于左側(cè)的直線端部連接第一弧線，第一弧線上端連接第二弧線，第二 弧線上端連接上半腰圓，該上半腰圓的右下端連接第Ξ圓弧，第Ξ圓弧的下端連接第四圓 弧，該第四圓弧另一端與貫穿孔開(kāi)口右側(cè)的直線連接，貫穿孔為非對(duì)稱型孔。貫穿孔開(kāi)口左 側(cè)的水平直線的長(zhǎng)度13與左側(cè)的水平直線的長(zhǎng)度以相等。
[0021] 如圖1、圖2所示，當(dāng)骨材為球扁鋼時(shí)，球扁鋼上表面與貫穿孔開(kāi)口兩側(cè)的水平直線 之間的距離山=1.5化-1〇，13 =以=0.3化-1〇，其中6為球扁鋼的寬度，1?為球扁鋼的球頭半 徑，球扁鋼高度為d。第四圓弧半徑Γ4與第一圓弧半徑ri滿足Γ4 =化i = 0.8(b-R)，第二圓弧 半徑η與第；圓弧半徑η滿足r2 = r3 = 3ry = 3(b-R)，其中。為上半腰圓的腰圓半徑。上半腰 圓直線位于球扁鋼上表面上方距離為h2 = 0.5ry = 0.5(b-R)，所述上半腰圓圓屯、豎直位置位 于距球扁鋼上表面下方距離為h2處，水平位置為距離骨材腹板兩邊各為hW，l2+t，其中， h、l2為W貫穿孔下部開(kāi)口的兩邊為基準(zhǔn)往兩邊水平延伸的距離，l2 = 3h = 1.2(b-R);其中 b = 16mm~55mm，t為球扁鋼腹板兩邊與貫穿孔下部開(kāi)口的兩邊之間的距離，t = 2mm。
[0022] 第一圓弧、第四圓弧的圓屯、與貫穿孔開(kāi)口兩側(cè)的水平直線處于同一水平高度，第 一圓弧弧度為目1=150°，第四圓弧弧度為目2 = 135°。
[0023] 下表給出典型尺寸下球扁鋼的此類開(kāi)孔尺寸(單位:毫米）：
[0024]
[00劇注:r4=l.化1，12 = 311，13 =以。實(shí)際工程應(yīng)用中對(duì)于計(jì)算所得尺寸選取小數(shù)點(diǎn)前 兩位，根據(jù)實(shí)際情況可W有不同參數(shù)設(shè)計(jì)。
[0026] 通過(guò)有限元軟件，結(jié)合S-N曲線可W計(jì)算得出新式開(kāi)孔相比較于原來(lái)孔型，其疲勞 年限明顯提高，通過(guò)與現(xiàn)有技術(shù)中各典型開(kāi)孔經(jīng)過(guò)計(jì)算對(duì)比可得，與圖4所示開(kāi)孔相比本新 式開(kāi)孔疲勞年限提高了一倍，與圖5所示開(kāi)孔相比本新開(kāi)孔型疲勞年限提高了75 %，通過(guò)與 現(xiàn)有技術(shù)孔型對(duì)比可W發(fā)現(xiàn)新式開(kāi)孔疲勞年限比現(xiàn)有孔型有明顯的改善。對(duì)此，我們發(fā)現(xiàn) 通過(guò)使用新孔型可W在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下提高安全性。
[0027] W上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤(rùn)飾 也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括位于該貫穿孔開(kāi)口兩側(cè) 的水平直線，位于左側(cè)的直線端部連接第一弧線，第一弧線上端連接第二弧線，第二弧線上 端連接上半腰圓，該上半腰圓的右下端連接第三圓弧，第三圓弧的下端連接第四圓弧，該第 四圓弧另一端與貫穿孔開(kāi)口右側(cè)的直線連接，貫穿孔為非對(duì)稱型孔。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述貫穿孔 開(kāi)口左側(cè)的水平直線的長(zhǎng)度13與左側(cè)的水平直線的長(zhǎng)度14相等。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述骨 材為球扁鋼，球扁鋼上表面與貫穿孔開(kāi)口兩側(cè)的水平直線之間的距離出=1.5(13-1〇，1 3=14 = 0.3(b-R)，其中b為球扁鋼的寬度，R為球扁鋼的球頭半徑，球扁鋼高度為d。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第四圓 弧半徑Γ4與第一圓弧半徑ri滿足ri = 0.4(b_R) ;r4= 1.8ri，第二圓弧半徑Γ2與第三圓弧半徑 Γ3滿足r2 = 4(b-R) ;r3 = 3(b-R) ;ry=(b-R)，其中ry為上半腰圓的腰圓半徑。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，其特征在于:上半腰圓直 線位于球扁鋼上表面上方距離為h2 = 0.5ry = 0.5(b-R)，所述上半腰圓圓心豎直位置位于距 球扁鋼上表面下方距離為匕處，水平位置為距離骨材腹板兩邊各為h+t，l 2+t，其中，h、12為 以貫穿孔下部開(kāi)口的兩邊為基準(zhǔn)往兩邊水平延伸的距離，12 = 3^ = 1.2(13-10;其中b=16mm ~55mm，t為球扁鋼腹板兩邊與貫穿孔下部開(kāi)口的兩邊之間的距離。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一圓 弧、第四圓弧的圓心與貫穿孔開(kāi)口兩側(cè)的水平直線處于同一水平高度，第一圓弧弧度為Θ: = 150°，第四圓弧弧度為θ2=135°。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，其特征在于:球扁鋼腹板 兩邊與貫穿孔下部開(kāi)口的兩邊之間的距離t = 2mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種船舶艙壁板的骨材貫穿孔孔型結(jié)構(gòu)，包括位于該貫穿孔開(kāi)口兩側(cè)的水平直線，位于左側(cè)的直線端部連接第一弧線，第一弧線上端連接第二弧線，第二弧線上端連接上半腰圓，該上半腰圓的右下端連接第三圓弧，第三圓弧的下端連接第四圓弧，該第四圓弧另一端與貫穿孔開(kāi)口右側(cè)的直線連接，貫穿孔為非對(duì)稱型孔。針對(duì)船用非對(duì)稱骨材，降低孔邊應(yīng)力集中系數(shù)，提高船舶疲勞強(qiáng)度；對(duì)于裂紋經(jīng)常出現(xiàn)在扶強(qiáng)材的焊趾根部，新式設(shè)計(jì)常采用去除扶強(qiáng)材的方法，但會(huì)引起孔邊應(yīng)力提高。采用此孔型可以在減少應(yīng)力集中系數(shù)的同時(shí)減少應(yīng)力集中點(diǎn)，滿足新式設(shè)計(jì)要求，從而減少了疲勞源；孔型較現(xiàn)有新式孔型容易定位，加工方便。
【IPC分類】B63B3/34, B63B3/56
【公開(kāi)號(hào)】CN205327334
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521016014
【發(fā)明人】尹群, 程遙, 劉昆, 王興, 彭丹丹, 傅杰, 王哲, 高明星
【申請(qǐng)人】江蘇科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2015年12月9日