【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于船舶建造及设计领域，具体涉及一种船底呆木连接处强度的快速评估方法。
技术介绍
1、为了实现船舶节能减排以及提高航运安全性，部分船舶会在船尾处，螺旋桨的下方船体中心处设置一块对称的航向稳定鳍，俗称呆木(可参考专利cn201120441275.0)。通过设置呆木可以增加船舶的侧投影面积，使船舶侧投影面积的中心向船尾偏移，从而能够提高船舶航行的稳定性。
2、存在的问题有：
3、(1)由于其焊接于船底外板之上，会长期受到船底压力以及船底侧向力的作用，所以在设计初期就要对其强度进行评估。而且其焊接于外板之上，如果一旦破坏更换的话，焊接将破坏外板油漆和曲率。(防止破坏外板)
4、(2)呆木结构焊接于船体之外，目前没有评估该类结构的规范。
5、(3)以往采用有限元法进行评估，通常需要计算不同几何参数下的水动力数据，对呆木结构进行加载分析，如不能满足要求，需要重新对有限元模型进行修改，然后重进进行水动力分析，在进行模型加载分析。方法复杂且耗费时间较长。
6、(4)以往的计算方法只计算呆木结构本身，连接结构部分认为与船体结构一体，不能考虑焊缝不足的问题。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种，旨在达到的目的，其所采用的技术方案是：
2、一种船底呆木连接处强度的快速评估方法，其特征在于，在船体艉部外板、螺旋桨下方固定有呆木，呆木通过垫板与船体外板焊接固定，呆木与垫板采用深熔焊连接，垫板与外板采用角焊连
3、s1：采用简化分析方法得到尾部呆木的屈服应力r1，
4、1.1建立呆木结构的等效分析模型，将呆木按照面积s等效为一个梁fb，梁的一端刚固，另一端自由，梁fb的尺寸为fb＝l*tnet，
5、其中，s是呆木结构正视图投影面积，
6、l为是呆木与外板焊接区域切线m1与平行于m1的呆木圆弧切线m2的距离；
7、tnet为呆木厚度t扣除1倍的腐蚀余量；
8、1.2根据阻力计算理论，计算得呆木受到的横向压力为p1，也就是压力载荷p1，
9、p1＝0.5*c*ρ*v2；
10、其中：
11、c为不大于1的常数，保守考虑可取为1；
12、ρ为海水密度，1.025t/m3；
13、v为尾部呆木结构处最大横向速度；
14、1.3根据材料力学理论，将载荷p1均布施加于梁fb＝l*tnet上，得到梁fb固定端轴向最大应力r1。
15、s2：采用简化有限元分析方法得到尾部呆木的屈服应力r2
16、2.1根据结构图纸建立呆木及尾部结构的有限元模型，边界取为船体远端并刚固；
17、2.2取呆木结构的型心位置处水压作为呆木结构的简化等效横向压力p2，也就是压力载荷p2，
18、p2＝c1*ρ*g*ts；
19、其中：
20、ρ为海水密度，1.025t/m3；
21、g为重力加速度；
22、ts为呆木结构的型心位置到呆木结构吃水水线的高度；
23、c1为统计系数，0.2≤c1≤0.25；
24、当船舶型深d与型宽b的比值d/b<0.5,c1＝0.25；
25、当船舶型深d与型宽b的比值d/b>0.5,c1＝0.2；
26、2.3将压力载荷p2均匀的垂直施加于呆木结构的有限元模型上，得到呆木结构及呆木与船体连接处的屈服应力r2。
27、s3：将s1和s2中得到的屈服应力r1、r2进行对比，求得两个屈服结果的最大值r，r＝max{r1，r2}与许用结果进行比较。
28、s4：横准评估：r≤reh/γ
29、其中：
30、reh为呆木结构的材料屈服极限；
31、γ为安全系数，γ≥1.5，通常可取1.5；
32、当r≤reh/γ时进行下一步骤s5，
33、当r>reh/γ时，对呆木板厚t进行加强，重复步骤s1、s2、s3，直到得到满足要求的r值，进行下一步骤s5。
34、s5:根据国际船级社协会2022年1月发布的散货船和油船共同结构规范第12章第3节5.3支柱和撑材的端部连接公式得到呆木载荷最大值，并根据载荷最大值得到垫板与船体外板形成的焊缝面积最小值aweld，
35、aweld＝f*(235/reh_weld)0.75*fweld
36、fweld＝m/(0.5*l3)/2,
37、m＝p*s*l4，
38、其中：
39、p＝max{p1，p2}，为步骤s1、步骤s2计算出的载荷最大值，
40、s为呆木面积，
41、l4为呆木型心至外板的垂直距离，
42、m为呆木作用力至外板的弯矩，
43、l3为垫板宽度，
44、reh_weld为呆木采用的焊接材料的屈服极限，
45、f为系数，f＝0.14；
46、s6：校核垫板与船体外板形成的焊缝有效面积a，
47、a＝h1*x，
48、其中h1为焊喉，h2为焊角长度，
49、x为焊缝沿船长方向长度，
50、当a>aweld时，视为呆木连接处的强度满足要求，
51、当a≤aweld时，加大焊缝面积，直到焊缝面积a大于aweld为止。
52、上述一种船底呆木连接处强度的快速评估方法，更近一步地，步骤s5中，仅计算呆木一侧焊缝受拉所需的焊缝有效面积即可。
53、上述一种船底呆木连接处强度的快速评估方法，更近一步地，步骤s5中，f为系数，当撑材受压力时，f＝0.05，当呆木受拉力时，f＝0.14。
54、本专利技术的有益效果如下：
55、(1)本专利提供一种焊接于船底外板呆木结构连接处强度的快速评估方法，能够快速准确的计算出类似于像呆木这种焊接于船底之外的附连结构的强度。可以避免船舶航行中呆木结构由于受到水压作用掉落或者发生折弯，提高航运的安全性。
56、(2)本专利针对不同阶段的设计要求形成两种算法，方法1为用简单的公式法代替复杂的有限元方法，节省建立有限元模型的时间，可提高工作效率。方法2为用经验公式统计的方法，代替传统水动力方法计算附加载荷，达到快速评估的预期。两种方法可以提高工作效率接近80％。
57、(3)本专利提供一种计算船外附体与船体焊接后焊缝强度的计算方法，该方法更接近于实际情况，可代替复杂的接触分析。
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1.一种船底呆木连接处强度的快速评估方法，其特征在于，在船体艉部外板、螺旋桨下方固定有呆木(1)，呆木通过垫板(5)与船体外板(2)焊接固定，呆木与垫板采用深熔焊(4)连接，垫板与外板采用角焊(3)连接，外板连接处的强度进行快速评估，具体操作方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种船底呆木连接处强度的快速评估方法，其特征在于，步骤S5中，仅计算呆木一侧焊缝受拉所需的焊缝有效面积即可。
3.根据权利要求1所述的一种船底呆木连接处强度的快速评估方法，其特征在于，步骤S5中，f为系数，当呆木受压力时，f＝0.05，当撑材受拉力时，f＝0.14。
【技术特征摘要】
1.一种船底呆木连接处强度的快速评估方法，其特征在于，在船体艉部外板、螺旋桨下方固定有呆木(1)，呆木通过垫板(5)与船体外板(2)焊接固定，呆木与垫板采用深熔焊(4)连接，垫板与外板采用角焊(3)连接，外板连接处的强度进行快速评估，具体操作方法如下：
2.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张倩，刘国磊，李嘉换，陈立，梅荣兵，潘友鹏，张丽波，钱静，卢冉，张祺，
申请(专利权)人：大连船舶重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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