Напряжения от общего изгиба

При их определении исходим из справедливости гипотезы плоских сечений, в соответствии с которой нормальные напряжения в поперечных сечениях изгибаемой балки по высоте изменяются по линейному закону, а по ширине остаются неизменными.

Тогда для определения нормальных, а и касательных т напряжений можно использовать известные из курса «Сопротивление материалов» зависимости.

где М, N — изгибающий момент и перерезывающая сила в рассматриваемом сечении; I — момент инерции площади продольных связей относительно горизонтальной нейтральной оси; z — отстояние рассматриваемой связи от нейтральной оси; 5 — статический момент площади отсеченной части сечения, расположенного выше или ниже рассматриваемого уровня, относительно нейтральной оси; 5 — суммарная толщина продольных связей корпуса на рассматриваемом уровне.

Максимальные нормальные напряжения от изгиба действуют в крайних связях корпуса, в районе палубы и днища. Их знак определяется знаком момента; растягивающие напряжения считаются положительными. На нейтральной оси нормальные напряжения обращаются в нуль, а касательные, наоборот, достигают своего наибольшего значения.

Максимальный изгибающий момент при общем изгибе действует в районе миделевого сечения судна, максимальная перерезывающая сила — обычно на расстоянии четверти длины от оконечностей.

Методы определения внешних сил — изгибающего момента М и перерезывающей силы N — были рассмотрены выше. Для определения внутренних сил — напряжений — необходимо знать характеристики поперечного сечения корпуса. С этой целью вводят понятие об эквивалентном брусе. В качестве последнего принимается условная балка, эквивалентная по способности сопротивления общему продольному изгибу рассматриваемому корпусу судна. Естественно, что эквивалентный брус, как и сам корпус, имеет по длине переменное поперечное сечение. В него включаются все непрерывные продольные связи днища, бортов, палуб и продольных переборок.

Рис. 8.5. Эквивалентный брус судна.

Для расчета элементов эквивалентного бруса необходимо иметь схему рассматриваемого поперечного сечения судна. В силу симметрии корпуса относительно ДП обычно вычерчивают только половину сечения (рис. 8.5).

При сжатии не вся обшивка (пластины палубы, днища, переборок) воспринимает одинаковые напряжения. Участки пластин между продольными балками могут потерять устойчивость при нагрузках, существенно меньших, чем опасные с точки зрения разрушения материала от нормальных напряжений.

За счет прогибов от местных напряжений и при растяжении не все участки пластин участвуют в общем изгибе. В связи с этим при расчете элементов эквивалентного бруса пластины обшивки учитываются не по всей ширине, а только в виде присоединенных к балкам продольного направления поясков.