Визначення пружно-пластичної ефективної ширини вільного фланцю суднової балки зі зламом стінки

Автор(и)

  • Валерій Миколайович Соков Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Україна https://orcid.org/0000-0003-3933-879X
  • Леонтій Іванович Коростильов Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова, Україна https://orcid.org/0000-0002-4370-3270

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225106

Ключові слова:

балка зі зламом осі/кромок/стінки, двотаврова балка, коефіцієнт концентрації

Анотація

Розроблено залежності для визначення ефективної ширини вільного фланцю в небезпечному перерізі широкополої суднової балки зі зламом стінки/кромок/осі при пружно-пластичному деформуванні в залежності від прикладеного навантаження для ідеально-пластичного матеріалу без зміцнення. Наразі не існує систематичних залежностей для визначення ефективної ширини вільного фланцю балок подібного типу, крім поодиноких випадків. Методика придатна для застосування як для чисто пружного, так і для пружно-пластичного деформування. Для розрахунку напружено-деформованого стану (НДС) використовувався метод скінченних елементів (МСЕ) для вирішення об’ємної задачі теорії пружності та пластичності. Показано, що у вузлі реалізується просте навантаження. Результати отримано в рамках застосування деформаційної теорії пластичності. Найбільше відношення зовнішнього навантаження до границі плинності дорівнює 0,9. Розрахункова схема враховує найбільш несприятливі умови роботи досліджуваного вузла, коли отримуються найбільш безпечні дані. Отримано залежності для теоретичного коефіцієнту концентрації в небезпечному перерізі, який використовується в запропонованій методиці для визначення моменту переходу від пружної стадії деформування до пружно-пластичної. При визначенні ефективної ширини враховано складну роботу фланцю і його депланацію, шляхом визначення компонентів НДС в серединній площині. Доведено життєздатність ідеї проектування компонентів НДС на похилу площину вільного фланцю. При цьому практично має місце (-квазі) плоский напружений стан, придатний для застосування класичних методик визначення ефективної ширини. Запропонована методика спрощує розрахунки міцності досліджуваної балки

Біографії авторів

Валерій Миколайович Соков, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Асистент

Кафедра будівельної механіки та конструкції корпусу корабля

Леонтій Іванович Коростильов, Національний університет кораблебудування імені адмірала Макарова

Доктор технічних наук, професор

Кафедра будівельної механіки та конструкції корпусу корабля

Посилання

  1. Sokov, V. M. (2020). Veryfikatsiia ta modyfikatsiya formuly V. P. Suslova dlia efektyvnoi shyryny vilnoho poiasku balky zi zlamom stinky. Suchasni tekhnolohiyi proektuvannia, pobudovy, ekspluatatsiyi i remontu suden, morskykh tekhnichnykh zasobiv i inzhenernykh sporud: materialy vseukrainskoi naukovo-tekhnichnoi konferentsiyi z mizhnarodnoiu uchastiu. Mykolaiv: NUK, 106–110.
  2. Sokov, V. M. (2020). Efektyvna shyryna vilnoho flantsia sudnovoi balky zi zlamom stinky v nebezpechnomu pererizi. Inovatsiyi v sudnobuduvanni ta okeanotekhnitsi: materialy XI mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsiyi. Mykolaiv: NUK, 233–236.
  3. Belenkiy, L. M., Raskin, Y. N., Vuillemin, J. (2007). Effective plating in elastic–plastic range of primary support members in double-skin ship structures. Marine Structures, 20 (3), 115–123. doi: https://doi.org/10.1016/j.marstruc.2007.06.002
  4. Hansen, T., Gath, J., Nielsen, M. P. (2010). An improved effective width method based on the theory of plasticity. Advanced Steel Construction, 6 (1), 515–547. doi: https://doi.org/10.18057/ijasc.2010.6.1.1
  5. Lin, Z., Zhao, J. (2012). Modeling inelastic shear lag in steel box beams. Engineering Structures, 41, 90–97. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.03.018
  6. Yemelin, Y. (1992). On the effective width of girder flanges in elastic and elasto-plastic stages. Journal of Constructional Steel Research, 21 (1-3), 195–204. doi: https://doi.org/10.1016/0143-974x(92)90027-c
  7. Shi, Q.-X., Wang, B. (2015). Simplified calculation of effective flange width for shear walls with flange. The Structural Design of Tall and Special Buildings, 25 (12), 558–577. doi: https://doi.org/10.1002/tal.1272
  8. Cheng, X., Chen, Y., Pan, L. (2013). Experimental study on steel beam–columns composed of slender H-sections under cyclic bending. Journal of Constructional Steel Research, 88, 279–288. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2013.05.020
  9. Erkmen, B., Kilic, B. T. (2019). Determination of Effective Breadth Width of Steel Plate‐Stiffener Based on Nonlinear FE Analysis. The 14th Nordic Steel Construction Conference, 3 (3-4), 829–834. doi: https://doi.org/10.1002/cepa.1141
  10. Okabe, T., Takeda, N. (2002). Elastoplastic shear-lag analysis of single-fiber composites and strength prediction of unidirectional multi-fiber composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 33 (10), 1327–1335. doi: https://doi.org/10.1016/s1359-835x(02)00170-7
  11. Kimura, S., Koyanagi, J., Hama, T., Kawada, H. (2007). An Improved Shear-Lag Model for a Single Fiber Composite with a Ductile Matrix. Key Engineering Materials, 334-335, 333–336. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.334-335.333
  12. Nie, J.-G., Tian, C.-Y., Cai, C. S. (2008). Effective width of steel–concrete composite beam at ultimate strength state. Engineering Structures, 30 (5), 1396–1407. doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2007.07.027
  13. Timoshenko, S. P., Goodier, J. N. (1970). Theory of Elasticity Audio CD. New York: McGraw-Hill Book Company.
  14. Suslov, V. P., Kochanov, Yu. P., Spihtarenko, V. N. (1972). Stroitel'naya mehanika korablya i osnovy teorii uprugosti. Leningrad: Sudostroenie, 720.
  15. Eremenko, S. Yu. (1991). Metody konechnyh elementov v mehanike deformiruemyh tel. Kharkiv: Izd-vo «Osnova» pri Khark. un-te., 272.
  16. Mozharovskiy, N. S., Kachalovskaya, N. E. (1991). Prilozhenie metodov teorii plastichnosti i polzuchesti k resheniyu inzhenernyh zadach mashinostroeniya. Ch. 2: Metody i algoritmy resheniya kraevyh zadach. Kyiv: «Vishcha shkola», 287.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-22

Як цитувати

Соков, В. М., & Коростильов, Л. І. (2021). Визначення пружно-пластичної ефективної ширини вільного фланцю суднової балки зі зламом стінки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7 (109), 32–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225106

Номер

Том 1 № 7 (109) (2021): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Valerii Sokov, Леонтий Иванович Коростылев

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.