Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология судостроения и судоремонта

Диссертационная работа:

Мамонтов Андрей Игоревич. Восстановление прочности изношенных судовых конструкций методом установки накладных листов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.08.04 / Мамонтов Андрей Игоревич; [Место защиты: Мор. гос. ун-т им. адмирала Г.И. Невельского]. - Владивосток, 2008. - 282 с. : ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава 1. АНАЛИЗ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПЛАСТИН И СПОСОБОВ ИХ УСТРАНЕНИЯ

1.1 Характер повреждений листовых конструкций 11

1.2 Требования Правил к проектированию подкреплений судовых пластин

1.3. Устранение повреждений листовых конструкций 32

1.4. Выводы и задачи 43

Глава 2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ДЛИННОЙ ИЗНОШЕННОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ СЖАТИИ

2.1. Сходимость итерационного процесса при расчете изношенной пластины с накладным листом методом граничных элементов

2.2. Сравнение прочности пластины ступенчато - переменной толщины с прочностью изношенной пластины, подкрепленной накладным листом

2.3. Влияние размеров изношенной пластины и накладного листа на устойчивость

2.4. Восстановление прочности длинной изношенной пластины при сжатии

Глава 3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ДЛИННОЙ ИЗНОШЕННОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОПЕРЕЧНОЙ НАГРУЗКИ

3.1. Численное моделирование 6 8

3.2. Восстановление прочности длинной изношенной пластины при действии поперечной нагрузки. Общие принципы

3.3. Прогнозирование возникновения контакта между изношен- ной пластиной и накладным листом

3.4. Учет контактного взаимодействия 78

3.5. Учет нелинейных эффектов 85

Глава 4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ КВАДРАТНОЙ ИЗНОШЕННОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ СЖАТИИ И ДЕЙСТВИИ ПОПЕРЕЧНОЙ НАГРУЗКИ

4.1. Восстановление прочности квадратной изношенной пластины при сжатии

4.2. Восстановление прочности квадратной изношенной пластины при действии поперечной нагрузки

Глава 5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ИЗНОШЕННОЙ ПЛАСТИНЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОПЕРЕЧНОЙ НАГРУЗКИ С УЧЕТОМ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

5.1. Выбор размеров накладного листа для восстановления проч прочности изношенной пластины при действии поперечной нагрузки с учетом пластического деформирования

5.5. Выбор размеров накладного листа с учетом возможного 133

появления повреждений при замерзании воды в зазоре между ним и пластиной

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 144

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Оценка сложившейся практики использования 157

дублирующих листов при ремонте корпусов судов Предисловие 15 8

П.1.1 Постановка задачи и способ ее реализации 159>

П.1.2 Содержание и сопоставление оценок 161

практики использования дублирущих листов

Заключение 209

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

Результаты расчетов длинной пластины с накладным листом при сжатии в ее плоскости 211

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Результаты расчетов длинной пластины с накладным листом при действии поперечной нагрузки 217

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Результаты расчета усилий потери устойчивости и нагрузки фибровой текучести квадратной пластины с накладным листом 246

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Расчет предельной нагрузки пластины, подкрепленной накладным листом, с учетом пластического деформирования 258

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Акт внедрения 281 

Введение к работе:

Актуальность проблемы

Проблема восстановления прочности корпусов судов и кораблей является непреходяще актуальной. Ее решение осуществляется разными способами, в том числе и при помощи накладных листов.

Необходимость подкрепления судовых пластин накладными листами возникает в процессе эксплуатации, т.к. листовые связи корпуса обладают разным уровнем прочности из-за различия в действии внешних нагрузок, износа, ошибок проектирования и т.д. Например, надводный борт, фальшборт и палубный стрингер в оконечностях не всегда выдерживают нагрузки при швартовках. Замена с восстановлением конструкций до построечных размеров там, где проявляются недостатки проектирования, экономически нецелесообразна. Районы корпуса судна, не обеспечивающие достаточной прочности в начале эксплуатации, следует подкрепить или модернизировать при ремонте.

Подкрепление накладными листами считается более эффективным, чем балками, т.к. оно обладает рядом прочностных и технологических достоинств. Благодаря опиранню по всему контуру или по большей его части, листы обладают высокой несущей способностью, т.к. под действием внешней нагрузки изгибаются в двух направлениях, и их сопротивление деформациям используется значительно эффективнее, чем в балках.

Подкрепление накладными листами является наиболее простым способом увеличения местной прочности судовых конструкций и эффективным средством повышения общей прочности корпусов судов, особенно в тех случаях, когда для продолжения эксплуатации судна необходимо незначительное увеличение момента сопротивления, т.к. требует меньших затрат труда и материалов, чем замена изношенных конструкций.

Задача увеличения прочности этим способом сопряжена с применением простых и удобных инструкций, позволяющих технологу-судоремонтнику рассчитать параметры накладных листов. Такие инструкции созданы, например, в 1989г. в ДВПИ им. В.В.Куйбышева «Методика комплексной оценки технического состояния и выбора способа ремонта изношенно деформированных пластин наружной обшивки судов», в 1991г. в ЦНИИМФ «Технологическая инструкция по ремонту корпусных конструкций с применением накладных листов ЯКУТ 24 - 004 - 90». В этих документах остались незатронутыми некоторые вопросы, связанные с применением накладных листов.

Данная работа направлена на восполнение этого пробела и расширение диапазона применения накладных листов при ремонте и реконструкции судовых корпусов, ликвидацию неопределенности влияния процессов, взаимодействия пластины и накладного листа, на прочность и надежность.

В ходе исследования были рассмотрены следующие варианты поведения материала пластины с накладным листом.

1. Материал пластины с накладным листом - упругий

Рассмотрено напряженно-деформированное состояние пластины с накладным листом при действии поперечной нагрузки q0 или сжимающих

усилий Т.

Сначала рассматривалась длинная пластина с накладным листом (пластина с накладным листом при отсутствии краевых эффектов от коротких сторон опорного контура), затем - квадратная пластина с накладным листом.

Поперечная нагрузка, при которой в системе возникает фибровая текучесть, называется далее нагрузкой фибровой текучести qKP. Пластина с

накладным листом обладает достаточной гибкостью, поэтому продольные сжимающие усилия вызывают фибровую текучесть при значительном деформировании, т.е. в области потери устойчивости. Усилия, вызывающие потерю устойчивости, названы эйлеровыми усилиями системы Тэ.

2. Материал пластины с накладным листом - жестко-
пластический

Рассмотрено разрушение пластины с накладным листом в предельном состоянии при действии поперечной нагрузки. Нагрузка, вызывающая образование кинематического механизма, называется далее предельной.

Сначала рассмотрена квадратная пластина с накладным листом, затем - длинная (пластина с накладным листом при отсутствии краевых эффектов от коротких сторон опорного контура).

3. Материал пластины с накладным листом - упруго-
пластический

Рассмотрено замерзание воды между поверхностями пластин. В зависимости от размеров пластины с накладным листом при замерзании возможно как упругое, так и пластическое деформирование. Во втором случае несколько циклов «замерзания - оттаивания» могут привести к отрыву накладного листа (разрушающее влияние распора). Определены размеры накладного листа, очерчивающие границу этих состояний.

Цель работы - разработка основ методики применения накладных листов для повышения прочности поврежденных судовых пластин, позволяющей снизить стоимость и трудоемкость судоремонта.

Достижение цели основано на изучении напряженно-деформированного состояния пластины с накладным листом и определении размеров накладного листа, в которых его применение приводит к требуемому результату.

Для этого в работе решались следующие задачи:

  1. Устанавливались величины эйлеровых усилий, нагрузки предельной и фибровой текучести в зависимости от геометрических характеристик пластины, подкрепленной накладным листом, и соединяющих их сварных швов.

  2. Выявлялся диапазон размеров накладного листа и изношенной пластины, в котором достигается увеличение прочности и замерзание воды в зазоре между ними не вызывает появления пластических деформаций.

3. Разрабатывались основы методики расчета размеров накладного листа для обеспечения эффективного подкрепления поврежденной пластины.

Объект исследования: изношенная судовая пластина с установленным на ней накладным листом.

Предмет исследования: зависимость прочностных характеристик конструкции от размеров изношенной пластины и накладного листа, с которым соединена первая, и элементов их соединения. К прочностным характеристикам относили: эйлеровы усилия, нагрузку предельную и фибровой текучести, размеры, при которых разрушающее влияние оказывает распор, возникающий при замерзании воды между изношенной пластиной и накладным листом.

Методы исследования

  1. Упругая модель материала - использован метод граничных элементов с пошаговым возрастанием поперечной нагрузки и сжимающих усилий. Граничные элементы получены путем решения задачи Копій с применением метода В.З. Власова. При расчете на устойчивость применен асимптотический, а для проверки - статический метод.

  2. Жестко - пластическая модель материала - использованы статический и кинематический методы определения предельных нагрузок. Для их реализации применялись минимальное и максимальное свойства действительного поля скоростей.

  3. Упруго - пластическая модель материала - использованы методы теории упругости и предельного равновесия.

Научная новизна и практическая ценность работы заключается в разработке основ инженерной методики выбора размеров накладного листа для восстановления прочности поврежденных пластин при различных эксплуатационных нагрузках и в обосновании возможности применения простого и экономически выгодного метода ремонта поврежденных судовых пластин с помощью накладных листов.

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

  1. Рекомендации по выбору размеров накладного листа и увеличению прочности длинной изношенной пластины при сжатии.

  2. Рекомендации по выбору размеров накладного листа и увеличению прочности длинной изношенной пластины при действии поперечной нагрузки.

  3. Рекомендации по выбору размеров накладного листа и увеличению прочности квадратной изношенной пластины при сжатии.

  4. Рекомендации по выбору размеров накладного листа и увеличению прочности квадратной изношенной пластины при действии поперечной нагрузки.

  5. Рекомендации по выбору размеров накладного листа и увеличению прочности квадратной изношенной пластины в пластической стадии при действии поперечной нагрузки.

  1. Рекомендации по выбору размеров накладного листа и увеличению прочности длинной изношенной пластины в пластической стадии при действии поперечной нагрузки.

  2. Рекомендации по выбору размеров накладного листа, при которых отсутствуют повреждения при замерзании воды в зазоре между ним и поврежденной пластиной.

Достоверность научных положений и рекомендаций обоснована общепринятыми апробированными исходными теоретическими положениями; исследованиями на гранично-элементарной модели; сравнением и соответствием результатов, полученных в работе, с результатами, базирующимися на альтернативных методах расчета.

Апробация работы

Основные положения и результаты исследований доложены и обсуждены на научно-технических конференциях в 2007 - 2008 гг. (Региональная научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и научно-технический прогресс», г. Владивосток, апрель 2007 г., Всероссийская научно-техническая конференция «Приоритетные направления развития нуки и технологий» (доклады размещены на сайте ), июнь 2007 г.; научно-техническая конференция по строительной механике корабля, посвященная памяти П.Ф. Папковича (г. Санкт-Петербург), сентябрь 2007 г.; научная конференция «Вологдинские чтения» по естественным наукам, машиностроению, кораблестроению и океанотех-нике, г. Владивосток, ноябрь 2007 г.

Получен акт от ОАО «Приморский завод» о внедрении научно-исследовательской разработки.

Публикации

По теме научно - квалификационной работы опубликовано 7 научных статей.

Подобные работы
Левшаков Валерий Михайлович
Разработка технологии холодной гибки деталей сферических конструкций методом последовательных локальных нажатий
Тарица Георгий Васильевич
Разработка методов выполнения подготовки производства судовых корпусных конструкций с использованием зарубежных CAD/CAM систем в условиях параллельного проектирования
Плаксин Сергей Викторович
Прогнозирование прочности авиационных конструкций с механическим крепежом методом интегральных уравнений
Шевчук Вячеслав Васильевич
Методы и средства построения эффективных измерительных информационных систем для исследования прочности конструкций летательных аппаратов
Минаков Владимир Сергеевич
Моделирование, разработка технологии и расчет параметров установки непрерывного литья и деформации для получения листа из алюминия
Баранов Михаил Владимирович
Разработка и исследование новой установки непрерывного литья и деформации для производства одно- и многослойного листа из цветных металлов
Яковлева Софья Петровна
Физико-механические основы повышения и восстановления прочности сталей и сварных соединений методом взрывной обработки
Костин Владимир Алексеевич
Решение обратных задач прочности тонкостенных конструкций летательных аппаратов
Дмитриев Николай Николаевич
Методика моделирования нефтяных стальных вертикальных цилиндрических резервуаров для испытания их конструкций на прочность в условиях лаборатории
Зайцев Сергей Эдуардович
Расчет прочности элементов конструкции ракетно-космической техники при случайных нестационарных воздействиях

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net