一种舰船用变截面梁设计方法与流程

本发明涉及水面舰艇主船体结构设计，具体涉及一种变截面梁设计方法。

背景技术：

1、甲板强横梁、甲板纵桁等强骨材与带板组成的工字梁结构对保证船体结构的强度有重要意义。一般而言，在这些强梁的腹板上进行开孔会减少强梁的有效承载面积，降低强梁的极限承载力，从而影响整个船体结构的强度，因此在船舶的设计和建造过程中需要尽量避免在强梁腹板上进行开孔。然而在舰船上，管路、电缆繁多，放样十分复杂，全部在甲板横梁、纵桁等强力构件下进行放样时，势必影响舱室层高，给舰上人员一种压迫感。为使层高空间尽可能达到一定的设定值，需要在强梁上进行开孔。而在实船放样过程中，部分开口尺寸、位置超出规范允许的要求，因此，可采用变截面梁的结构形式，通过梁局部范围内的截面变大，使梁上开孔满足规范要求，不降低梁自身的力学性能。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种舰船用变截面梁设计方法，该方法通过对等截面梁局部范围内的截面变大，从而满足管路、电缆穿梁通过的要求，使得管路、电缆放样所占用的层高空间需求相比原等截面梁小，达到既能满足舱室层高净值要求，又能保证变截面梁的强度、疲劳寿命和极限承载能力不低于修改前的等截面梁的目的。

2、本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

3、一种舰船用变截面梁设计方法，包括以下步骤：

4、s1、确定变截面梁的重要几何参数，包括：

5、1)开孔中心距带板的距离k；

6、2)开孔的长度a；

7、3)开孔的宽度b；

8、4)变截面过渡段长度n；

9、5)变截面梁腹板厚度tw’；

10、6)变截面梁腹板长度m；

11、7)变截面梁高度h；

12、8)原等截面梁高度hw；

13、9)原等截面梁厚度tw；

14、10)开孔加强围缘扁钢宽度f；

15、11)开孔加强围缘扁钢厚度t；

16、s2、以保证变截面梁的强度、疲劳寿命和极限承载力不低于原等截面梁为原则，确定变截面梁重要几何参数的约束条件，包括：

17、s2.1、确定开口尺寸参数a、b和k；

18、s2.2、确定变截面尺寸，包括变截面形状尺寸参数h、n和m，以及变截面梁腹板厚度tw’；

19、s3、确定变截面梁开孔加强方案：在变截面梁开孔处设置加强围缘扁钢进行加强，确定加强围缘扁钢尺寸参数f和t。

20、上述方案中，开口尺寸的约束条件为：

21、a≤1.6hw且a≤2b          (1)

22、b≤0.8hw                              (2)

23、k≤0.5hw                              (3)。

24、上述方案中，变截面形状尺寸的约束条件为：

25、h＝2b                                 (4)

26、n＝5(h-hw)                             (5)

27、m＝2a                                 (6)。

28、上述方案中，变截面梁腹板厚度tw’的约束条件为：

29、1.0tw≤tw’≤1.4 tw                    (7)。

30、上述方案中，加强围缘扁钢尺寸的约束条件为：

31、f＝12tw’且f≤60           (8)

32、t＝tw’                              (9)。

33、本发明的有益效果在于：

34、本发明归纳一系列参数来定义变截面梁设计特征，通过参数之间的约束关系，针对不同腹板高度、厚度、开孔大小的等截面梁，快速实现变截面梁设计方案；本发明设计的变截面梁方案，其强度、疲劳寿命和极限承载力不低于修改前的等截面梁。

35、本发明提供的舰船用变截面梁设计方法，通过对等截面梁局部范围内的截面变大，从而满足管路、电缆穿梁通过，满足舱室层高净值要求，又能保证变截面梁的强度、疲劳寿命和极限承载能力不低于修改前的等截面梁。

技术特征：

1.一种舰船用变截面梁设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的舰船用变截面梁设计方法，其特征在于，开口尺寸的约束条件为：

3.根据权利要求2所述的舰船用变截面梁设计方法，其特征在于，变截面形状尺寸的约束条件为：

4.根据权利要求2所述的舰船用变截面梁设计方法，其特征在于，变截面梁腹板厚度tw’的约束条件为：

5.根据权利要求4所述的舰船用变截面梁设计方法，其特征在于，加强围缘扁钢尺寸的约束条件为：

技术总结
本发明涉及一种舰船用变截面梁设计方法，S1、确定变截面梁的重要几何参数，S2、以保证变截面梁的强度、疲劳寿命和极限承载力不低于原等截面梁为原则，确定变截面梁重要几何参数的约束条件：S2.1、确定开口尺寸参数a、b和k；S2.2、确定变截面尺寸，包括变截面形状尺寸参数H、n和m，以及变截面梁腹板厚度tw’；S3、确定变截面梁开孔加强方案：在变截面梁开孔处设置加强围缘扁钢进行加强，确定加强围缘扁钢尺寸参数f和t。本发明归纳一系列参数来定义变截面梁设计特征，通过参数之间的约束关系，针对不同腹板高度、厚度、开孔大小的等截面梁，快速实现变截面梁设计方案；该变截面梁方案，其强度、疲劳寿命和极限承载力不低于修改前的等截面梁。

技术研发人员：汤刚,骆伟,闫小顺,张子豪,朱莉
受保护的技术使用者：中国舰船研究设计中心
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24