[發明專利]一種輪印載荷作用下的I型夾層結構設計方法

有效

• 申請號: 202010743512.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111824356B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 王海洋;賀遠松;張攀;何秦;王福花;陸嶼
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業集團公司第七0八研究所
• 主分類號: B63B71/00
• 分類號: B63B71/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明公開了一種輪印載荷作用下的I型夾層結構設計方法，其特征在于，步驟一：確定芯層間距；步驟二：根據芯層間距和上鋪板最小厚度公式確定上鋪板的最小板厚；步驟三：根據上鋪板的厚度確定下鋪板的厚度；步驟四：根據船體甲板承載類型(飛機、車輛)確定芯層腹板高度；步驟五：根據夾層結構的彎曲、剪切穩定性要求確定芯層厚度；步驟六：最后驗證夾層結構的最小剖面模數、最小慣性矩、最小剪切面積及穩定性是否符合標準。這種方法根據甲板或平臺結構所承受的典型作業載荷(輪印載荷)，確定載荷作用位置及工況，分析夾層結構構件受力特征，確定構件最危險位置及相應合理的數學理論計算模型，推導出簡單實用的計算公式，最終形成一套輪印載荷作用下針對船體甲板或平臺的I型夾層結構設計方法。

技術領域

本發明涉及一種輪印載荷作用下的I型夾層結構設計方法，屬于船舶甲板設計領域。

背景技術

隨著我國船舶從近海走向遠海，為了抵抗更為惡劣的海洋環境、攜帶更多的裝備，必然要求船舶具有更高的承載能力、防護能力等，但無論哪方面能力的提高，都是以重量和空間資源為代價的，因此，有必要應用新型輕質結構代替傳統加筋板結構，從而優化船體結構設計，降低船體重量的同時并增強船體承載能力、防護能力等。

金屬夾層結構是一類由金屬上、下面板以及諸如波紋型、蜂窩型、桁架型等金屬夾芯，通過激光焊接技術連接成一個整體的夾層結構。與傳統的加筋板結構相比，其具有高比剛度和高比強度的特點，在疲勞、耐撞擊、抗爆炸沖擊、減振降噪以及防火、隔熱等方面也具有優良的性能。除此之外，夾層結構還可以進行模塊化建造，從而大幅提高船舶性能、縮短建造周期。金屬夾層結構作為一種未來工程應用的新型結構，在船舶領域有著廣闊的應用前景。

在此背景下，本發明充分考慮實施的可靠性和可行性，根據船舶飛行甲板、車輛甲板上的典型作業載荷(輪印載荷)，選取合理的理論推導公式，最終給出I型夾層結構的設計方法，以指導船體結構設計。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：如何能準確精確的設計I型夾層結構，使它能滿足船體的設計要求。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種輪印載荷作用下的I型夾層結構設計方法，其特征在于，步驟一：確定芯層間距；步驟二：根據芯層間距和上鋪板最小厚度公式確定上鋪板的最小板厚；步驟三：根據上鋪板的厚度確定下鋪板的厚度；步驟四：根據船體甲板承載類型(飛機、車輛)確定芯層腹板高度；步驟五：根據夾層結構的彎曲、剪切穩定性要求確定芯層厚度；步驟六：最后驗證夾層結構的最小剖面模數、最小慣性矩、最小剪切面積及穩定性是否符合標準。

優選的，所述的步驟一中芯層距離一般采用80mm-200mm。

優選的，所述的步驟二中上鋪板的厚度不少于3mm。

優選的，所述的步驟三中下鋪板的厚度為上鋪板的一半，且不能小于3mm。

優選的，所述的步驟五中芯層的厚度是介于上鋪板厚度與下鋪板厚度之間，且不能小于3mm。

優選的，所述的步驟六中需要將夾層結構等效模擬成工字架然后根據公式驗證各個性能

本發明提供了一種輪印載荷作用下的I型夾層結構的設計方法，該方法可以在船體結構方案設計階段，幫助設計者快速方便地設計出針對輪印載荷作用下的甲板I型夾層結構。

附圖說明

圖1為夾層上鋪板計算邊界條件示意圖；

圖2為夾層板等效為工字梁示意圖；

圖3為工字梁上作用的等效線載荷示意圖；

圖4為芯層腹板在輪印載荷作用下的應力分布示意圖；

圖5為夾層結構設計流程示意圖。

具體實施方式