[发明专利]斜拉索桥式舱室总纵弯曲强度实验方法及专用装置

说明书

本发明涉及一种斜拉索桥式舱室总纵弯曲强度实验方法及专用装置，属于弯曲强度测量技术领域；实验专用装置包括舱室、模拟甲板、斜拉索桥、桩基平台和压力监控系统；针对船舶中拱和中垂两类实验工况，分别设计有模拟中拱工况实验装置和在模拟中垂工况实验装置，两种实验装置的区别在于斜拉索桥的位置；位于甲板下方的作动筒上的缓冲胶垫与甲板的连接部位布置有压力传感器，与斜拉索桥上的测力装置一起将实时压力数据收集到加载状态监控系统中。实验方法包括有限元模拟；结果分析及测试点的确定；加载载荷设计；逐级加载；数据提取及处理。本发明通过有限元模拟方法有的放矢地确定了实验测点的位置，节省了大量的实验资源，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一种斜拉索桥式舱室总纵弯曲强度实验方法及专用装置，属于弯曲强度测量技术领域。

背景技术

上层建筑是指在船舶上甲板以上，自一舷伸至另一舷或其侧壁自外板内缩不大于4％船宽的围蔽建筑物。现代舰船的桅杆、雷达天线等设备一般都会布置在上层建筑上。上层建筑作为搭载以上重要设备的结构基础，其结构强度和稳定性都需要达到足够的标准。由于材料技术的突飞猛进，传统的金属材料正在逐渐退出船舶的上层建筑领域，但是由于新材料出现的时间尚短，结构形式特异，导致目前并没有现行的具有足够权威的新型材料上层建筑设计规范，这也导致对新材料上层建筑结构设计的评定缺少理论依据，需要进行大尺度，甚至于实尺度的上层建筑强度实验，而弯曲强度正是这一系列强度实验中至关重要的一个环节。

与本发明申请有关的公开文件有：点阵复合材料上层建筑与钢制主船体连接结构研究与设计(王伟，哈尔滨工程大学船舶工程学院2016年博士学位论文)。但是上述论文所提到的方法存在几个缺陷：1、缺少针对中垂工况的模拟方案；2、未提出一套切实有效的实验方法；3、对作动筒的设置仅存在于数值模拟中，忽略了由于模拟甲板变形所带来的加载问题；4、忽略了斜拉索桥中钢索加载力的施加问题；

发明内容

本发明的目的是为了测量上层建筑弯曲强度而提供一种斜拉索桥式舱室总纵弯曲强度实验方法及专用装置。

本发明的目的是这样实现的：一种斜拉索桥式舱室总纵弯曲强度实验专用装置，包括舱室、模拟甲板、斜拉索桥、桩基平台和压力监控系统；上层建筑舱室固定在模拟甲板上，模拟甲板在沿船宽方向的两条边界上布置有一系列等间距的斜拉索桥锚定桩基；桩基平台位于模拟甲板下方，桩基平台上在每个斜拉索桥锚定桩基的对应位置布置有作动筒和高度调节装置；作动筒顶部套有一个缓冲胶垫；针对船舶中拱和中垂两类实验工况，分别设计有模拟中拱工况实验装置和在模拟中垂工况实验装置，两种实验装置的区别在于斜拉索桥的位置；斜拉索桥由主剪力墙、作动筒、测力装置、次剪力墙、钢索、快速收线装置组成，作动筒安装在主剪力墙上，剪力墙为桁架结构，高度与次剪力墙上的限位孔平齐，作动筒连接着测力装置，钢索绕过快速收线装置与测力装置连接，钢索穿过次剪力墙上的一系列限位孔，最终绕过快速收线装置固定于预设在模拟甲板上的锚定桩基上；位于甲板下方的作动筒上的缓冲胶垫与甲板的连接部位布置有压力传感器，与斜拉索桥上的测力装置一起将实时压力数据收集到加载状态监控系统中。

本发明还包括这样一些结构特征：

1、所述模拟中拱工况实验装置中，斜拉索桥布置在模拟甲板的沿船长方向的两端，模拟甲板沿船长方向的两端固定在次反力墙上，每个斜拉索桥负责半边模拟甲板的沿船宽方向的边界的固定。

2、所述模拟中垂工况实验装置中，两个斜拉索桥共同布置在船中位置，两个斜拉索桥共用一面次反力墙，且次反力墙上设置有两列限位孔分别服务于一堵主反力墙，以防止两个斜拉索桥装置互相干扰，斜拉索桥布置在模拟甲板船中位置上，每个斜拉索桥负责半边模拟甲板的沿船宽方向的边界的固定。

3、所述高度调节装置由调节转盘，螺杆、垫块、套筒构成。

4、所述模拟甲板底部布置有加强构件，加强构件分布在舱室的下方。

5、所述缓冲胶垫厚度通过作动筒直径以及作动筒与甲板连接位置最大变形角度确定。