船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及船舶技术领域，具体是一种船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构。
【背景技术】
[0002] 船舶中为了保证纵向骨材的连续性，需要对横向构件进行开孔。此类开孔具有数 量多，工艺复杂的特点。传统的船体结构开孔主要有圆、楠圆、腰圆等孔型，传统开孔孔边应 力集中程度较高。随着船舶大型化、超大型化的发展趋势，现有孔型已经不能满足未来船舶 结构的发展需要。
[0003] 对于此类骨材贯穿孔，其主要受到连接纵骨与横框架间焊缝传递的力，W及由水 压等外载荷所引起的面内受力。通过改变开孔的几何形状，即采用流线型、适当增加过渡圆 弧的曲率半径等办法优化开孔，可W达到降低最大孔边应力集中系数，提高疲劳强度的目 的。
[0004] 另据统计，船舶中70%疲劳裂纹出现在此类纵骨穿越横框架结构。对于最常出现 裂纹的扶强材与骨材连接的焊趾根部，目前部分设计采用去除扶强材或者使扶强材与骨材 无接触的方法来防止此类裂纹，但运样做会使得横框架与角钢间的焊缝受力增加，从而引 起开孔处应力水平的上升。目前也有对此类骨材贯穿孔孔型进行优化设计的新孔型。但只 有对T型材骨材贯穿孔的优化设计，由于T型材为对称结构，所W设计穿过舱壁板的开孔孔 型也为左右对称，目前对于采用新式球扁钢穿过舱壁板的开孔孔型并无研究。而如果直接 将新式T型材骨材开槽孔孔型使用到球扁钢，此类孔型未能充分考虑球扁钢非对称性的特 点，存在应力相对过高，高应力集中点过多的特点。
【发明内容】
[0005] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种船舶舱壁板的 骨材贯穿孔孔型结构。
[0006] 技术方案:为解决上述技术问题，本实用新型的一种船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔 型结构，包括位于该贯穿孔开口两侧的水平直线，位于左侧的直线端部连接第一弧线，第一 弧线上端连接第二弧线，第二弧线上端连接上半腰圆，该上半腰圆的右下端连接第Ξ圆弧， 第Ξ圆弧的下端连接第四圆弧，该第四圆弧另一端与贯穿孔开口右侧的直线连接，贯穿孔 为非对称型孔。
[0007] 进一步地，所述贯穿孔开口左侧的水平直线的长度13与左侧的水平直线的长度U 相等。
[000引进一步地，所述骨材为球扁钢，球扁钢上表面与贯穿孔开口两侧的水平直线之间 的距离山=1.5化-10，13 =以=0.3化-10，其中6为球扁钢的宽度，1?为球扁钢的球头半径， 球扁钢高度为d。
[0009] 进一步地，所述第四圆弧半径Γ4与第一圆弧半径ri满足ri = 0.4(b-R)r4 = 1.8ri，第 二圆弧半径η与第^圆弧半径Γ3满足r2 = 4(b-R) ;r3 = 3(b-R) ;ry = b-R，其中ry为上半腰圆 的腰圆半径。
[0010] 进一步地，上半腰圆直线位于球扁钢上表面上方距离为h2 = 0.虹y=0.5(b-R)，所 述上半腰圆圆屯、竖直位置位于距球扁钢上表面下方距离为h2处，水平位置为距离骨材腹板 两边各为hw，l2+t，其中，h、b为W贯穿孔下部开口的两边为基准往两边水平延伸的距 离，l2 = 3h = 1.2(b-R);其中b = 16mm~55mm，t为球扁钢腹板两边与贯穿孔下部开口的两边 之间的距离。
[0011] 进一步地，所述第一圆弧、第四圆弧的圆屯、与贯穿孔开口两侧的水平直线处于同 一水平高度，第一圆弧弧度为目1=150°，第四圆弧弧度为目2 = 135°。
[0012] 球扁钢腹板两边与贯穿孔下部开口的两边之间的距离t = 2mm。
[0013] 有益效果:本实用新型的船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，针对船用非对称骨 材，降低孔边应力集中系数，提高船舶疲劳强度;对于裂纹经常出现在扶强材的焊趾根部， 最直接的方法就是去除结构中的扶强材，但运样会使得开孔处的应力集中提高，通过新孔 型可W保证此类设计的安全性;采用此孔型可W在减少应力集中系数的同时减少应力集中 点，从而减少了疲劳源;孔型较现有新式孔型容易定位，加工方便。通过使用本孔型，可W降 低开孔孔边应力集中程度，从而使板材的疲劳寿命更长，设计安全性更高。
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型新孔型装配球扁钢未焊接前孔型示意图；
[0015] 图2为船舶骨材穿过舱壁板装配固定的示意图；
[0016] 图3是现有技术中船舶球扁钢开孔孔型示意图；
[0017] 图4是现有技术中船舶角钢开孔孔型示意图；
[0018] 图5现有技术中一新式船舶T型材骨材贯穿孔孔型示意图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0020] 如图1至图3所示，一种船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，包括位于该贯穿孔开 口两侧的水平直线，位于左侧的直线端部连接第一弧线，第一弧线上端连接第二弧线，第二 弧线上端连接上半腰圆，该上半腰圆的右下端连接第Ξ圆弧，第Ξ圆弧的下端连接第四圆 弧，该第四圆弧另一端与贯穿孔开口右侧的直线连接，贯穿孔为非对称型孔。贯穿孔开口左 侧的水平直线的长度13与左侧的水平直线的长度以相等。
[0021] 如图1、图2所示，当骨材为球扁钢时，球扁钢上表面与贯穿孔开口两侧的水平直线 之间的距离山=1.5化-1〇，13 =以=0.3化-1〇，其中6为球扁钢的宽度，1?为球扁钢的球头半 径，球扁钢高度为d。第四圆弧半径Γ4与第一圆弧半径ri满足Γ4 =化i = 0.8(b-R)，第二圆弧 半径η与第；圆弧半径η满足r2 = r3 = 3ry = 3(b-R)，其中。为上半腰圆的腰圆半径。上半腰 圆直线位于球扁钢上表面上方距离为h2 = 0.5ry = 0.5(b-R)，所述上半腰圆圆屯、竖直位置位 于距球扁钢上表面下方距离为h2处，水平位置为距离骨材腹板两边各为hW，l2+t，其中， h、l2为W贯穿孔下部开口的两边为基准往两边水平延伸的距离，l2 = 3h = 1.2(b-R);其中 b = 16mm~55mm，t为球扁钢腹板两边与贯穿孔下部开口的两边之间的距离，t = 2mm。
[0022] 第一圆弧、第四圆弧的圆屯、与贯穿孔开口两侧的水平直线处于同一水平高度，第 一圆弧弧度为目1=150°，第四圆弧弧度为目2 = 135°。
[0023] 下表给出典型尺寸下球扁钢的此类开孔尺寸(单位:毫米）：
[0024]
[00剧注:r4=l.化1，12 = 311，13 =以。实际工程应用中对于计算所得尺寸选取小数点前 两位，根据实际情况可W有不同参数设计。
[0026] 通过有限元软件，结合S-N曲线可W计算得出新式开孔相比较于原来孔型，其疲劳 年限明显提高，通过与现有技术中各典型开孔经过计算对比可得，与图4所示开孔相比本新 式开孔疲劳年限提高了一倍，与图5所示开孔相比本新开孔型疲劳年限提高了75 %，通过与 现有技术孔型对比可W发现新式开孔疲劳年限比现有孔型有明显的改善。对此，我们发现 通过使用新孔型可W在保证经济性的前提下提高安全性。
[0027] W上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰 也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，其特征在于:包括位于该贯穿孔开口两侧 的水平直线，位于左侧的直线端部连接第一弧线，第一弧线上端连接第二弧线，第二弧线上 端连接上半腰圆，该上半腰圆的右下端连接第三圆弧，第三圆弧的下端连接第四圆弧，该第 四圆弧另一端与贯穿孔开口右侧的直线连接，贯穿孔为非对称型孔。2. 根据权利要求1所述的船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，其特征在于:所述贯穿孔 开口左侧的水平直线的长度13与左侧的水平直线的长度14相等。3. 根据权利要求1或2所述的船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，其特征在于:所述骨 材为球扁钢，球扁钢上表面与贯穿孔开口两侧的水平直线之间的距离出=1.5(13-1〇，1 3=14 = 0.3(b-R)，其中b为球扁钢的宽度，R为球扁钢的球头半径，球扁钢高度为d。4. 根据权利要求3所述的船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，其特征在于:所述第四圆 弧半径Γ4与第一圆弧半径ri满足ri = 0.4(b_R) ;r4= 1.8ri，第二圆弧半径Γ2与第三圆弧半径 Γ3满足r2 = 4(b-R) ;r3 = 3(b-R) ;ry=(b-R)，其中ry为上半腰圆的腰圆半径。5. 根据权利要求4所述的船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，其特征在于:上半腰圆直 线位于球扁钢上表面上方距离为h2 = 0.5ry = 0.5(b-R)，所述上半腰圆圆心竖直位置位于距 球扁钢上表面下方距离为匕处，水平位置为距离骨材腹板两边各为h+t，l 2+t，其中，h、12为 以贯穿孔下部开口的两边为基准往两边水平延伸的距离，12 = 3^ = 1.2(13-10;其中b=16mm ~55mm，t为球扁钢腹板两边与贯穿孔下部开口的两边之间的距离。6. 根据权利要求5所述的船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，其特征在于:所述第一圆 弧、第四圆弧的圆心与贯穿孔开口两侧的水平直线处于同一水平高度，第一圆弧弧度为Θ: = 150°，第四圆弧弧度为θ2=135°。7. 根据权利要求5所述的船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，其特征在于:球扁钢腹板 两边与贯穿孔下部开口的两边之间的距离t = 2mm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种船舶舱壁板的骨材贯穿孔孔型结构，包括位于该贯穿孔开口两侧的水平直线，位于左侧的直线端部连接第一弧线，第一弧线上端连接第二弧线，第二弧线上端连接上半腰圆，该上半腰圆的右下端连接第三圆弧，第三圆弧的下端连接第四圆弧，该第四圆弧另一端与贯穿孔开口右侧的直线连接，贯穿孔为非对称型孔。针对船用非对称骨材，降低孔边应力集中系数，提高船舶疲劳强度；对于裂纹经常出现在扶强材的焊趾根部，新式设计常采用去除扶强材的方法，但会引起孔边应力提高。采用此孔型可以在减少应力集中系数的同时减少应力集中点，满足新式设计要求，从而减少了疲劳源；孔型较现有新式孔型容易定位，加工方便。
【IPC分类】B63B3/34, B63B3/56
【公开号】CN205327334
【申请号】CN201521016014
【发明人】尹群, 程遥, 刘昆, 王兴, 彭丹丹, 傅杰, 王哲, 高明星
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2015年12月9日