舰船用玻璃钢夹层结构设计基础

,’ ) ’/ A . + ’, A . ’ 5# ) D+ 2 2 式中 ) . > ) . @ ; < = ; < = ’ 5 为玻璃钢面板内经纬向剪切模量 + D 为树脂的剪切模量 + I 3 I J I 芯材基本性能 ( 以下仅列出聚氨酯 + 泡沫塑料 ? 聚氯乙烯 + 泡沫塑料 ? 胶合板 ? 松木的基本性能 @ . < K. < LM
,: ’ F ’ E N #’ J : T PQ ’ O 1J
+ ’ ’ .
6# O J O ’ 5 O F 1
’ J S H F ,: ’ J E O :
+ ’ 5 .
U #’ J P 5 FQ ’ O 1
’ J F H 5
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)# O J O ’ T E 5 1 : 式+ 中的 为密度 单位为 具体计算时只取数值 @ S V’ E . 1 ! Y W X Z! 5 J 5 J : 胶合板
" ’ ) *
" ’ 3 *
> " ’ / * F? GH> I 式中 > 与泡沫塑料的品种及 @ G为系数 5 % A GK ’是表征面板对弯剪强度的 I 为芯材的剪切强度 J C 有关 5 贡献 7 通过对试验结果的回归统计 5 得出下列统计曲线公式 L 对于聚氨酯泡沫塑料为 L 对于聚氯乙烯泡沫塑料为 L 对于胶合板芯为 L
+ ’ E .
: 不同的胶合板 ! 其性能略有不同 ! 我们所进行过试验的胶合板密度为 F 其性能列于表 ’ H S Y @ W X Z! 表 ’ 胶合板基本力学性能
拉 性 能 纵向 强度 + . R< = 模量 + . ; < = : ’ J F H J : T
伸 横向 : : J 5 F J F 5 纵向 ’ T J P H J 5 ’
2 原材料性能
原材料主要指玻璃钢和芯材 I对玻璃钢的要求主要是耐水性能好 H 湿态强度高等 I对于芯材要求主 要是 B 吸水性要小 F 希望泡沫材料是闭孔的 F 有一定硬度 F 有较好的工艺性 F 与树脂不发生作用等 I 芯材有 软木 H 泡沫塑料 $ 聚氨酯 H 聚氯乙烯 H 酚醛等 ’ 碎木 H 胶合板 H 木材 H 蜂窝等 I 轻木 H 软木因有较大吸水 轻木 H H 性而被淘汰 G 蜂窝芯主要用于上层建筑 I
V R V + W 玻璃钢基本性能 Q 当玻璃钢夹层结构的面板是用玻璃纤维布成型时
\% Q Z %\ ] ’^ ] _ X R Q %^ b$ ‘ ’ R [$ [ _‘ a a _‘ c \ % $ % ’ ‘ $ %\ b’ a 2 式中 X 为玻璃钢厚度 $ F X F Z e F ‘ H ‘ SS’ SS’ L d S’ [ 为布的厚度 $ [ 为布的单位面积质量 $ a c 分别为纤维 H # 树脂密度 $ 为空隙率 F e F ] b 为树脂质量含量 $ f’ I L d S’
’ J H ’ E
+ . R< =
,: 5 J ’ ’ ’
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,: ’ : H : U #’ J : T EQ ’ O 1J + . R< =
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)# O J H S P FQ ’ O 1
+ . R< =
+ ’ O .
泡沫塑料 5 J 5 J 5 聚氯乙烯 + . < LM 聚氯乙烯泡沫塑料的平压 ? 剪切性能的统计公式 + 统计时包括国外试验数据 . 如下 + 其单位同上 .
( )卷
第 .期 " 总第 ’ 3 3期 *
周祝林等L 舰船用玻璃钢夹层结构设计基础
( )
表 ! 松木基本力学性能
拉 性 能 木纹 强度 " * +, 模量 " * # , . / 0 ’ 1 0 ! . 横向 ! 0 2 1 2 0 ’ 3 . 木纹 ! . 0 ( / 0 . ! 径向 . 0 3 4 2 0 . ) 2 弦向 ! 0 1 1 2 0 ’ / ( 木纹 ) ’ 0 ! / 0 2 ) 横向 ! 0 / ) 伸 压 缩 弯 曲 剪切 " % ( ) ) * # $ &’ 木纹 . 0 ) ’ ’ 0 1 ) 横向 ’ 0 / ’ 2 0 ’ 2 4
. 船体局部强度涉及的玻璃钢夹层结构设计
高速船为了减轻船体重量 5 在舷侧板 6 甲板 6 舱壁板 6 尾封板 " 通常为胶合板芯 * 和上层建筑甲板室的 板面内压缩和剪切等 7由于夹层结构中 壁板采用玻璃钢夹层结构 7这些板的基本受力形式有横向弯曲 6 芯材性能较低 5 故在进行夹层结构设计时有一些特殊要求 7
X Y
收稿日期 B 修改稿收稿日期 B 2 3 3 # C 3 " C % # F 2 3 3 # C 3 D C 3 D
万方数据
E E
中
ห้องสมุดไป่ตู้
国
造
船
学术论文
当用不同品种玻璃布和玻纤毡时 ! 玻璃钢厚度的一般计算公式为
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学术论文
!" # % % $ $& # ’ ’
( ) * +
%" % , # % ( ) + $& # ’ $ ’ 式中 % 为惯性矩 为弹性模量 其下标 表示玻璃钢 表示芯材 . % / # . # / 0 $ 1 /0 ’ 1 2 $ ’ $ ’ 在计算骨材的剖面模数时 / 应计及玻璃帽型腹板和芯子受剪变形对弯曲应力增加的影响 2 实测结果 说明 3 对于空心及无效芯材的骨材 / 弯曲应力增加至 4 对于胶合板 . 松木芯骨材 / 弯曲应力增 5 6 74 5 -倍 8 加至 4 5 )倍左右 2 另外 / 在实际成型骨材中多少有一些工艺质量缺陷 / 通过人为皮芯脱胶骨材 ( 脱胶面积随机 / 分别为 试验表明 / 由于皮芯的随机脱胶 / 使骨材弯曲强度降低 4 4 9 :/ ) 9 :/ ; 9 :+ 9 : 左右 2 ; 5 ) 5 ) 有效带板宽度 玻 璃钢帽型骨材及其附连翼板 ( 简称 0 带板 1 在承受弯曲时 / 带板上的应 力分布 沿板 宽度方 向是不 + 均匀的 / 详见资料 < 按下式求出实测的有效带板宽度 ? = > 2 从试验实测的应变分布 / @ B ( C + D C A ?"
8 ; 8 0 9 玻璃钢夹层结构弯剪强度设计 : 玻璃钢夹层结构弯剪时剪切强度主要由芯子承受 5 面板仅起部分作用 7 相对于航空产品结构 5 船用
夹层结构的面板是较厚的 5 故在船舶设计的规范中应计及此影响 7 设夹层板条梁的跨距即板格短边长为 <5 受均布载荷 =5 则夹层板条梁端点处剪应力 > 最大为 2 0 ) = < @ 式中 @为夹层板面面板中心线间的距离 7 夹层板总厚度 A ? @B A 5A C C 为面板厚度 7 中国船级社的 D 海上高速船入级与建造规范 E 中规定 5 夹层结构的许用剪切应力 > ? : > ;? 2 0 . ) > F 可以表示为 > F为夹层结构板的弯剪强度 5
M2 0 ’ ’ .
. ’ % ! M2 0 / 3 ’ C
" ! ’ *
G? ’ 0 . . " @ % A * C 用式 " 并用许用剪切应力 可按式 求出 ’ / * N" ! ! * 5 5 " ’ ) * @7 通过上述统计分析 5 并绘图 " 略* 得出下述简化公式 适用于 5 " @ % A N’ !范围 * L C? 3 芯夹层板 G? ’ 0 1 3M 2 0 2 3 " @ % A * , O C , PQ芯夹层板 胶合板芯夹层板
+ 5 .
当正交铺设时玻璃钢的弹性模量为
,’ ,’ 6 8 8 8 ’# 6 7 7+ 7/ 8 9. / 6 98 9+ 7/ 8 9.
+ : . ,’ ,’ 6 8 8 8 5# 6 98 7+ 7/ 8 9. / 6 7 9+ 7/ 8 9. 式中 6 . > 6 . > 6 ; < = ; < = ’为玻璃钢经向弹性模量 + 5为玻璃钢纬向弹性模量 + 7 为单向玻璃钢纵向弹性模 量+ . > 6 . > 8 8 ; < = ; < = 9 为单向玻璃钢横向弹性模量 + 7? 9 分别为玻纤布经向及纬向单位宽度纤维数 @ 又6 6 7? 9 分别为 6 A + ’, B2./ C B2A 6 ’, A . 7# 6 2 2 2 2/ 6 D+ 2
+ H .
泡沫塑料 5 J 5 J ’ 聚氨酯 + < K. 通过对较多试验数据统计 ! 聚氨酯泡沫塑料的平压 ? 剪切性能的统计公式如下 平压强度 平压弹性模量 剪切强度 剪切模量
,: ’ P O F N #O J ’ E F PQ ’ O 1J + . R< =
+ S .
6# O J O ’ 5 H 1
,’
+ E .
6 ’/ A . + ’, A . + F . 9# 6 D+ 2 2 式中 6 . > A G. > B2 为玻纤布中断的玻璃纤所占的比例 > ; < = 2 为玻纤的弹性模量 + 2 为玻纤的体积含量 + 为无量纲数 计及断的玻纤的有效性 为树脂的弹性模量 C ! > 6 + . @ ; < = D 玻璃钢面内经纬向剪切模量为