江 苏 科 技 大 学 船体总纵强度试验大纲 指导老师： 学生姓名： 学生学号： 2013 年 4 月 16 号 船体总纵强度综合实验 一、目的和要求 1、通过实验，可以直观地学会船体总纵强度的计算方法； 2、学习测量结构应力的应变片实验方法； 3、实验数据处理方法及数据分析方法。二、实验原理 4、船模相关数据 模型主尺度：船长 L=3.71m；型宽 B=0.565m； 型深 D=0.31m；舭部半径：R=0.05m 其余结构尺寸测量结果参见图 1，单位：mm，其中板厚 t=2.3mm。 5、实验方法 理论计算 图 1 模型横剖面结构及尺寸 计算各测点处的应力: ? i MZ ? I i 弯矩 M：实船由波浪和装载产生，模型实验中，用纯弯加载方法给出。 惯性矩 I 计算：按规范规定，把船体结构中参加总纵强度的各构件分项逐项按表格计算。 各测点距中和轴的高 Zi：根据各测点的位置尺寸测得。 有限元分析法 利用有限元软件MSC/PATRAN、MSC/NASTRAN 进行建模和总纵强度计算， 模型范围取全船，垂向范围为船体型深。把船体作为一等效船体梁，当船体梁受到中拱或中垂弯矩弯曲时，可以计算出梁上各测点处的应力。 模型材料：弹性模量 E=2.06E5 Mpa；密度 7850kg/m3；泊松比 0.3，有限元模型见图 2-3. 图 2 全船有限元模型 实验法 应变片法：即电阻应变片测量应变方法。 其原理是：把应变片牢固的粘贴在构件的测点上， 当构件被加上载荷时， 就会变形，不是伸长就是缩短，应变片也随着一起变形，应变片伸长 时其电阻值增大，应变片缩短时其电阻值减小，把应变片接成电桥，就可以得到电信号， 再经放大和显示，即可得到微应变读数。再用虎克定理即可求出测点处的应力。应力计算公式：? i ? E? i 三、实验装置 钢质结构船模 直尺、游标卡尺及工具 程控电阻应变仪 千斤顶 压力传感器及显示器 船模加载器 图 11 实验装置（从上至下依次为船模加载器，压力传感器，千斤顶，钢质结构船模） 图 12 压力显示器 图 13 程控电阻应变仪 四、实验步骤 应变片法测量船体总纵弯曲应力的一般步骤为： 根据相似理论，设计和制作船模。本次实验船模为大开口散货船型，钢质，具体尺度为 371*56.5*31cm。记录各构件的尺寸。 设置应变片测点，粘贴应变片。在船模测试段上取一横剖面，分别在底板、船侧板、主甲板上布置测点。均为单向片。贴片时注意应变片粘贴的方向，应沿着船长的方向贴片。计算应力的相应点与应变测点一致。并记录每个测点编号的位置尺寸。 测点的具置如下： 图 图 2 测试剖面构件尺寸及测点布置 安装船模。把船模装在特制的加载架上，用油压千斤顶加载并用力传感器监测。记录加载的有关尺寸。为了消除新加工结构的内应力，最好加卸载 110%载荷三次以上。多测点布置保证实验结果的准确性。本次船模试验的总纵弯矩取PL= 接通静态应变仪及测量电路，调试，全部准备就绪后预热仪器 30 分钟。注意使用 仪器前没人指导操作就一定要看懂说明书再操作。 建立零工况：加载载荷调到零，清除其它所有干扰力，仪器自动平衡（采零）。也可以预加部分载荷调零，其作用是消除安装不平稳引起的受力不均，削除内应力。 正式加载：把设计载荷分成几级，逐级加载测量，然后逐级卸载测量。分级加卸载 测量可以在实验过程中观察构件应变的线性和重复性，及时发现和解决问题。详细记录每次 6 试验的储存页面、加载工况、试验时刻、环境温度等。 载荷回零的工况一定要测出，根据回零应变，可以看出是否有残余应变，仪器是否有温度漂移。 确认没有其它问题后清理现场。五、实验结果与计算 1.从测量仪器上读取数据，进行相关处理。 中和轴至基线对中和轴的惯性距 甲板边线的剖面模数 中和轴至基线 对中和轴的惯性距 甲板边线的剖面模数 船底板的剖面模数 d=B/A=12.17 (cm) I=2*(C-A*d^2) =3863.70 (cm4) W =I/(d -d)=258.96 2 2 W =I/ (d-d )=400.68 1 1 (cm4) (cm4) 剖面积 距基线高 静距 惯性距 构件号 构件名称 数量 尺度 (cm2) （cm） (cm3） (cm4） 1 船底板 2 23.25x0.23 5.35 0 0 0.024 2 船底纵行 1 5x8x0.23 2.99 5.6 16.744 62.56 3 舭列板 2 7.85x0.23 1.81 2.5 4.525 93.77 4 舷侧外板 2 26x0.23 5.98 18 107.64 348.19 5 甲板 2 11x0.23 2.53 31 78.43 1937.53 6 舱口围板 2 5.3x0.23 1.22 28.3 34

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