Stalowe panele sandwicz w konstrukcjach okrętowych

Stalowe panele sandwicz w konstrukcjach okrętowych

rok wydania: 2018, wydanie pierwsze
ilość stron: 151
ISBN: 978-83-7348-742-0
oprawa: miękka

Opis

Dążenie do tego, aby nowe konstrukcje pojazdów takich jak statki czy pociągi były coraz szybsze, lżejsze i większe wywołuje konieczność poszukiwania innowacyjnych rozwiązań strukturalnych. Ujmując rzecz ogólnie, w celu realizacji tego postulatu, można iść w jednym z dwóch kierunków: poszukiwać nowych rozwiązań konstrukcyjnych czy też technologicznych, albo stosować nowe materiały. Oba podejścia są zazwyczaj wzajemnie ze sobą powiązane: zastosowanie nowych materiałów zazwyczaj wymaga nowych rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych

Jednym z wyzwań technologicznych, jakie staje przed współczesnymi konstruktorami, jest zastosowanie w konstrukcjach inżynierskich, w tym okrętowych, nowych materiałów konstrukcyjnych, ponieważ wydaje się, że możliwości dalszej ewolucji istniejących konstrukcji – w tym okrętowych wykorzystujących usztywnione płyty na konstrukcje pokładów i grodzi – są już niemal wyczerpane.

Przykładem takiego rozwiązania są konstrukcje stalowych paneli typu sandwicz (ang. sandwich panel) rozwijane od lat 90. XX wieku, które znalazły zastosowanie zarówno w konstrukcjach okrętowych, jak i budownictwie lądowym oraz transporcie szynowym i kołowym.

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie nowych elementów konstrukcyjnych, jakimi są dwupowłokowe struktury metalowe, usztywnione wewnętrznie systemem wiązań, łączonych z powłokami za pomocą spawania laserowego.

Spis treści

Wykaz skrótów i symboli / 5

1. Wstęp / 9
1.1. Zawartość pracy / 11
1.2. Struktura pracy / 12

2. Panele typu SANDWICZ – specyfikacja konstrukcji / 14
2.1. Idea metalowej struktury dwuwarstwowej / 17
2.2. Wytwarzanie paneli stalowych spawanych laserowo / 27
2.3. Korzyści i ograniczenia w stosowaniu paneli w konstrukcji statków / 31
2.3.1. Zalety konstrukcji panelowej / 31
2.3.2. Wady konstrukcji panelowych / 35
2.3.3. Możliwości stosowania paneli / 36

3. Wybrane problemy w modelowaniu cech konstrukcyjnych złącza spawalnego laserowo / 37
3.1. Specyfikacja cech geometrycznych spoin laserowych / 37
3.1.1. Złącza doczołowe / 38
3.1.2. Połączenie teowe / 41
3.2. Geometria i cechy sztywności złącza teowego spawanego laserowo / 42
3.3. Modelowanie cech materiałowych w obliczeniach numerycznych / 48
3.4. Własności materiałowe stref spoiny laserowej / 53

4. Wyznaczanie charakterystyk sztywności zginanego panelu SANDWICZ / 60
4.1. Obliczanie odpowiedzi sprężystej na podstawie kryteriów wytrzymałościowych / 63
4.2. Wskaźnik sztywności panelu I – core / 65

5. Wyznaczanie charakterystyk sztywności panelu SANDWICZ przy obciążeniu siłami ściskającymi / 68
5.1. Ściskanie panelu w kierunku równoległym do usztywnień / 69
5.2. Ściskanie panelu w kierunku prostopadłym do usztywnień / 74

6. Analiza sposobu deformacji złącza teowego panelu typu SANDWICZ / 78
6.1.Wyznaczanie współczynnika koncentracji geometrycznej kt w analizie numerycznej / 78
6.2. Przykład modelowania karbu w złączu teowym panelu sandwicz / 82
6.2.1. Wpływ gęstości siatki na wartości naprężeń w rejonie karbu / 83
6.2.2. Wpływ promieniowania zaokrąglenia karbu pf na współczynnik koncentracji kt / 85
6.3.Właśności zmęczeniowe spoin laserowych stalowych paneli typu sandwicz / 88
6.3.1. Trwałości zmęczeniowe złącza teowego obciążonego w płaszczyźnie poszycia / 90
6.3.2. Wpływ zmian własności materiału spoin na trwałość zmęczeniową / 94

7. Badania na zginanie paneli w skali naturalnej / 96
7.1. Założenia do badań / 96
7.2. Modele badawcze / 98
7.3. Program badań / 102
7.4. Pomiary w trakcie badań i rejestracja danych / 105
7.5. Wyniki badań pod obciążeniem stycznym / 108
7.6. Analiza wyników badań / 111

8. Badania w skali naturalnej paneli SANDWICZ dla ściskania osiowego / 114
8.1. Cel i program badań / 114
8.2. Modele badawcze / 114
8.3. Program badań / 116
8.4. Dyskusja mechanizmów niszczenia / 119

9. Połączenia konstrukcji typu SANDWICZ / 123
9.1. Problemy łączenia konstrukcji panelowej / 123
9.2. Badania zmęczeniowe próbek połączeń paneli sandwicz w skali naturalnej / 125
9.3. Badania połączeń paneli sandwicz w skali naturalnej / 128
9.4. Określenie koncentracji geometrycznej dla wybranych połączeń paneli sandwicz / 132
9.4.1. Przykład wyznaczenia współczynnika koncentracji geometrycznej kg dla połączenia poprzez nakładki / 134
9.4.2. Przykład wyznaczenia współczynnika koncentracji geometrycznej kg dla połączenia za pomocą profilu kwadratowego / 137

10. Zamiast podsumowania: Problemy zastosowania paneli typu SANDWICZ w konstrukcji wytrzymałościowej statku / 140

Bibliografia / 144