1、CB 中国船舶工业总公司部标准CB 1200. 1 1200. 2- -88 玻璃钢构件的强度计算1988-09-24发布1989一10-01实施中国船舶工业总公司发布中国船舶工业总公司部标准玻璃钢构件的强度计算单层结构1 主题内容与适用范围本标准规定了玻璃铜单层船体结构构件的设计计算方法。CB 1 2 0 0 . 1 8 8 分类号：Ull本标准适用于玻璃钢单层船体结构构件的设计计算，也适用于任何种类的玻璃钢层合板的设计计算。本标准中由防挠材支撑的层合板公式和复合应力公式适用于CB1200. 2中夹层板的计算。2 术语及符号2. 1 术语2. 1. 1 玻璃钢glass reinforced
2、 plastic 系指由玻璃纤维及其制品和热固树脂粘接剂组成的结构材料。船用玻璃钢的玻璃纤维制品通常是玻璃布、无捻粗纱布和短切玻璃纤维毡。最常用的树脂是聚醋树脂和环氧树脂。2. 1. 2 玻璃布glass cloth 系指由玻璃线编织成的材料。玻璃线是加捻的玻璃纱或许多根这样加捻的玻璃纱绞合在一起组合而成的。玻璃纱是许多根玻璃单给大致平行集合而未加绞捻的束。玻璃单丝是直径非常小的单根纤维。2. 1. 3 无捻粗纱布woven rooing 系指由玻璃租纱编织成的材料。无捻粗纱是由几股连续的玻璃纱合并成束并绕成圆筒形包装。其股数可以变化。2. 1. 4 短切玻璃纤维毡glass mat 系指由无
3、数长度相同的玻璃纤维，玻璃纱或玻璃线不经编织，并呈随机分布，直接用树脂粘接而成的厚度均匀又十分疏松的片状物。2. 1. 5 层合板laminate 系指其整个厚度是由若干层玻璃织物和树脂组成的玻璃钢艇。2. 1. 6层ply系指层合板中每一各别的玻璃制品层。所谓每层厚度，系指每层玻璃制品和树脂的厚度。2. 1. 7 单层结构single skin construction 系指用来表示全部由玻璃钢组成的比较薄的层合板结构，以便与夹层板相区别。2. 1. 8 正交各向异性材料orthotropic material 系指在三个互相垂直的坐标轴方向上具有不同力学性能的材料。这三个用于应力分析的轴你
4、为自然坐标轴。其中两个坐标铀在层合板平面内，而第三个坐标轴垂直于层合板平面（见图6）。2. 1. 9 双向层合板bidirectional laminate 系指在层合板平面内的两个自然坐标轴方向上，力学性能大致相同的正交各向异性玻璃钢材料。2. 1. 10 单向层合板unidirectional laminate 系指在层合板平面内，沿一个自然坐标轴方向的力学性能大大高于其他轴方向的力学性能的正交各向异性材料。中国船舶工业总公司1988-09-24批准1989-10-01实施cp 1 2 o o . 1 - 8 8 2. 1. 11 组合层合板composite laminate 系指由几种
5、力学性能不同的增强材料如无捻粗纱布、玻璃布和短切玻璃纤维毡构成的一种层合板。2.2 符号A一一层合板或构件的横剖面面积。一一长方形平板一边的长度；表示平行于长方形平板“a”边的下标。ae一一与防挠材一起作用的板的有效宽度。b一一长方形平板一边的长度。C、Cc、C1一一板公式中的系数。c一一表示压缩的下标。E一一弹性模量。F一一玻璃钢层合板或构件的极限强度。Fccr一一临界压缩屈曲应力。Fscr一一临界剪切屈曲应力。F.S.一一基于极限强度的安全系数。f一一诱导应力；表示弯曲或抗弯强度的下标。G一一切变模量。矶、矶、he一板公式中的系数。I一一层合板或构件的横剖面惯性矩。Kr.KiKs一一公式中
6、的系数。L一一杆柱或梁的无支撑长度、bm一一板公式中的系数。担一一组合层合板横剖面中组成元的数量RP一单位面积的载荷。I r一一长方形平板的刚性系数。T，一一杆柱横剖面的惯性半径。t一一表示拉伸的下标；层合板的厚度。Aiab一一1-fab ，胁。一一泊桑比F带有两个表示方向的下标，第一个下标表示应力方向。， 0一一层合板的挠度。A一一层合板的挠度（假定载荷仅由弯曲承受）。3 安全系数本标准的安全系数基于玻璃钢材料的极限强度。安全系数的选取必须符合有关船舶规范的规定。在无规定时，则应采用下表的安全系数。平构件种类及状态防挠材和支柱安全系数4, 0 在长边上承受拉伸、压缩、剪切或它们组合载荷的板，
7、如果损坏将导致灾难 板罔塾在短边上承受压缩或剪切载荷或二者的板如果屈幽因载荷传递到边界| 挠材上不会导致灾难性事故除了应力限制标准外，结构变形挠度限制值的选取必须符合有关船舶规范的规定，在无规定时，应限制在L/200内。CB 1200.1-88 4 等截面抨柱的屈曲强度玻璃钢等截面杆柱的临界压缩屈曲应力按公式(1）计算。n2E, ocr 一一” (1) 飞且4L/r,) 式中：E1一一平行于杆柱方向的弯曲弹性模量zK4一一系数，对于两端简支，取l.O；对于两端刚固，取K4=0.5；对于一端刚固，一端简支，取K4=0. 75；对于一端刚固，一端自由，取几2.o. Fccr的极限值是压缩极限强度瓦
8、（短杆柱）。5 平板的屈曲强度板边受均布载荷作用的平板的l隘界屈曲应力按公式（2）（8）确定。采用“高帽”型防挠材增强的层合板，在防挠材处的边界条件应作简支处理。s. 1 临界压缩屈曲应力.,./Ti,. Ti,_ ( t 2 田二凡二1-1”.”. ( 2) 儿飞bI 式中：b一一受载板边的长度。He= he+ CcKt ”( 3) 式中：he一一系数，由图1确定。使用图1，需要计算长方形平板的刚性系数T，按公式（4）确定：UF E崎F均，、a-b 一一伊-( 4) Cc按公式（5）、（6）确定：对于各边简支，或受载板边刚固，其他板边简支z号.”. .”. ( 5) 对于受载板边简支，其他板
9、边刚固，或各边刚固z2n2 c =-”-( 6) 9 弯曲和扭转的组合参数Kt按公式（7)确定：K1-E岛的ab+2元baGi,.一- J瓦瓦对于T小于0.5的所有的板，可使用第4章中的杆柱公式。. ( 7) 3 CB 1 2 0 0 . 1 - 8 8 5, 2 临界剪切屈曲应力H,(E1t,Ef.）士（t 2 = 1-1 ,”.”( If) 3A.n,.飞bI 系数H.由图2确定。查图所需的长方形平板的刚性系数T及弯曲和扭转的组合参数Kr见5.1条。6均布载荷作用下的长方形平板承受均布载荷作用的长方形平板必须满足公式（9):fo f 1 一一一“.”.( 9) Ffb F,b F. S.
10、其中z板边简支时：f户Kac，去（n子）ftb = -k川2艺（)2(子ra( 10) 板边刚固时：、tJ、EEE，飞J671、Ea，6丁VJlt、，茸OUIBSttt飞tbu均h1%C2 ，ts、Jttk、KK Zl一一岛由gJZJ . ( 11) Ka为有限饭的系数：当oft豆。：5时，Ka由图3确定；当ofto. s时，K8=1. 0（将有限板作为无限板计算。查图所需的长方形平板的刚性系数，按公式(12）确定：r = f （史；！“”式中：b一一板的短边长度。公式(10）、(11）中的c，由图4确定，查图所需的m值按公式(13）、(14）确定：板边简支时：m = 2.叫抄（子）. . 板
11、边刚固时：m = 2.叫去讲仔）上述公式中的oft由图5确定。查图所需的,1/t按公式(15）、(16）确定：板边简支时： I 5A.n,.Pb4 ., ,1/t 一寸.(15) 32E岛E.4 CB 1200. 1-88 板边刚固时：I ln,.Pb4 Mt一一“仔们E!bt4 查图所需的系数C按公式(17)确定zC争”.( 17) lb 7 弯曲构件材料力学所研究的弯曲理论适用于由玻璃钢层合板制成的结构的弯曲。剖面模数的计算必须利用组合梁的理论。弯曲构件的极限强度，按其横截面的几何特性分别取为：a. 当弯曲构件是层合板时，其极限强度取为垂直于层合板层面的抗弯极限强度Fr.b. 当弯曲构件是
12、层合板和防挠材的组合构件或者是深型构件，例如板纵街时，其极限强度，在拉伸一侧取为层合板平行于层面的抗拉极限强度矶，在压缩一侧，取为层合板平行于层面的抗压极限强度Fe。计算层合板和防挠材组合构件的剖面模数时，板的有效宽度按式(18）确定（见图的：a.缸a.”. ( 18 ) 式中：a.一一有效宽度；a一一防挠材的宽度。如防挠材间距小于按(18）式算得的有效宽度，则在相邻防挠材承受相同载荷时，应取用防挠材的问距。8 复合应力除有关船舶规范另有规定外，复合应力应符合下列各条中的公式：a. 1 短边受载的板，如纵骨架式船舶的船体板a. 平行于层面的压缩fc 以fr. ( 19 ) 式中:fc一一由主要
13、载荷如船体纵向弯曲所引起的作用于板边的压缩应力；ftc一一由板，防挠材组合构件在局部载荷作用下弯曲所引起的板中的压缩应力zF.S.=2.0. b. 平行于层面的拉伸川式中：f，一一由主要载荷如船体纵向弯曲所引起的作用于板边的拉伸应力；!11一一由板、防挠材组合构件在局部载荷作用下弯曲所引起的板中的拉伸应力pF.S.=4.0。c. 平行于层面的剪切和压缩t CB 1 2 0 0 . 1 - 8 8 （ 2九） + #:- 肿. 自”- - 飞. . 、, . . 20 18 li ”- 如, . 伊16 ii 111111 Ill 1111 11111111 1111 II111Il11 i 1
14、11 1111 11 I 0.14 0.16 0.18 0.20 。.220.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 铲”续图110 CB 1 2 0 0 . l-8 8 , - h .1. r -:l a 各边简支图2A . l 11 CB l 2 0 0 . 1 - 8 8 12. ahl r 甲”b各边刚回续图2CB 1 2 0 0. 1 - 8-8 I.I 1111t If f ff 11 II I I 1111 1111 1111 1111 1111 111 I I Ill 口1111f II l.L - - - - - - . - 以、“h.H如国- -
15、/ / - - . - . 庐- 恒/ - 如- 如，四 咽. - ￥ - . ,. 坠，. ：飞i- 坠，- . - , . 巳- 各地1411阅i: - 蜘. - - - 如伊II 气如如各边简支- - - - 可- - - . 自- - - . - 庐、- ” - . 一- - /J - . - - 肿- , . - 圄- - 咱t 一一一一) 如- - - - - - 一一一一如- 如- ” - . 一,. - 阳，- 如- , . . ” . . . , . - -. . ,. - . - . . . ，- - 。如 . . 如. 快- 如!. 如- 如- 忏s._ Io 11 11
16、1I 111 Io I 1111 1I10 l1 I 1111 1I11 I 11 I 1111 111。.5 “0 . l 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 1.05 I.侃j。.95。.900.85 0,80 o. 75 o. 70 0.65 。.60o.ss 。.50. 崎0.45 0.40 。.350.3( 。.250.20 0.15 0.1 0.0 r - 图313 r: 甲EU叽回胆坝。咀._. u 14 CB 1 2 0 0 . 1 - 8 8 - (.) 审团制制租暨费由叩S4tE 15 CB 12 0 0. 1 8 8 lJI l T I I I I llTJ l T1
17、 I I I 11 I l 11 111 11 11尸111111I I 11 l 11111 11 三I , . . 1 I |, |!: l I l I l I I : 队上II工FrI l I i寸1EJ J Ll I I r3 I I I 队- - | 一一 .- 一I -. |- l i ！ I l一刊：I l 一一！- 11.1. ,1,1, ,1i1,J I I 1 l 1I1I1 .1I11 l 111l1 一16 . l.f) IN e、岭、 Cl g r、 - cj 噜. 。叫e、- 息。- 也e- 霄CB 1 2 0 0 . 1 - 8 8 - (.) 。的四MV树 LO
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