Расчет шпангоутной рамы сухогрузного судна методом угловых перемещений

КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНОЙ МЕХАНИКИ КОРАБЛЯ

Учебный год: 2007/2008

Семестр: весенний

Группа: 1310

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему «Расчет шпангоутной рамы сухогрузного судна методом угловых перемещений»

Дата выдачи задания: 11.03.2008

Срок выполнения:

Номер варианта исходных данных: ВII2

Исполнитель: студент  Герасимов И.В.

Преподаватель: к.т.н., доцент Ипатовцев Ю.Н.

_________________________  «______»_____________2008_г

__________________________

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2008 г.

I.Исходные данные:

Таблица 1

Рис. 1 Схема шпангоутной рамы

Введение

Прочность и сохранение формы поперечного сечения корпуса обеспечивается шпангоутными рамами. Большинство шпангоутных рам транспортных судов состоит из стержней, соединенных под прямым углом. Данный угол не меняется и в деформированном состоянии, так как узлы соединения, укрепленные кницами, обладают, как правило, весьма большой жесткостью по сравнению с изгибной жесткостью стержней рам. Как следствие, углы поворота узловых поперечных сечений стержней оказываются одинаковыми в каждом узле или, иначе говоря, у каждого узла имеется свой угол поворота.

Анализу прочности рамы предшествует раскрытие ее статической неопределимости, выполняемое методом сил или перемещений.

Значительно более распространенным типом шпангоутной рамы является сложная рама, в узлах которой сходится более двух стержней. Расчет таких рам целесообразно выполнять методом угловых перемещений, где в качестве неизвестных принимают углы поворота узлов, а систему разрешающих уравнений составляют из условий равновесия узлов рамы под действием приложенных к ним моментов.

1. Составление системы разрешающих уравнений:

Рис.2 Направления узловых моментов

Учитывая симметрию рамы, рассмотрим только ее часть слева от ДП

2.Определение коэффициентов для всех стержней рамы:

Любой опорный момент выражается в виде   , где ,  , значения которого приведены в таблицу 2

Таблица 2

3.Найти опорные моменты от пролетной нагрузки , рассматривая стежни рамы жестко заделанным по концам:

Формулы для вычисления  получены из справочника [1] и приведены в таблицу 3.

Таблица 3

4. Вычисление  значений 

5.Решить систему уравнений:      

Уравнения 1,2,3,4,5 переписаны следующими :

.

.

Тогда система уравнений для определения углов поворота имеет вид:

Решение этой системы:

6.Определить узловые и опорные моменты:

Узловые моменты вычисленные следующим образом :

7.Проверим результаты вычисления :

8.Определение перерезывающих сил, изгибающих моментов и построение их эпюр:

Истинное направление опорных и узловых моментов изображено на рис.3

Рис.3 Истинное направление опорных и узловых моментов.

Определение опорных реакций и максимальных моментов от нагрузки:

Рис.4 Эпюра изгибающих моментов

Рис.5 Эпюра изгибающих моментов

9.Упращенный расчет:

Рассмотрим балку 2-4-5,опирающуюся на жесткую опору 4 и упругие заделки 2,5(рис. 7)

Определим коэффициенты податливости для заделок 2 и 5

  ,

Система разрешающих уравнений:

Рис. 6 К упрощенному расчету

Поставим значения и получим следующую каноническую систему:

Решения этой системы :