Stalowe panele sandwicz w konstrukcjach okrętowych Bolków

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: Wyaz skrótków i symboli 1. Wstęp 1.1. Zawartość pracy 1.2. Struktura pracy 2. Panele typu SANDWICZ – specyfikacja konstrukcji 2.1. Idea metalowej struktury dwuwarstwowej 2.2. Wytwarzanie paneli stalowych spawanych laserowo 2.3. Korzyści i ograniczenia w stosowaniu paneli w konstrukcji statków 2.3.1. Zalety konstrukcji panelowej 2.3.2. Wady konstrukcji panelowych 2.3.3. Możliwości stosowania paneli 3. Wybrane problemy w modelowaniu cech konstrukcyjnych złącza spawalnego laserowo 3.1. Specyfikacja cech geometrycznych spoin laserowych 3.1.1. Złącza doczołowe 3.1.2. Połączenie teowe 3.2. Geometria i cechy sztywności złącza teowego spawanego laserowo 3.3. Modelowanie cech materiałowych w obliczeniach numerycznych 3.4. Własności materiałowe stref spoiny laserowej 4. Wyznaczanie charakterystyk sztywności zginanego panelu SANDWICZ 4.1. Obliczanie odpowiedzi sprężystej na podstawie kryteriów wytrzymałościowych 4.2. Wskaźnik sztywności panelu I – core 5. Wyznaczanie charakterystyk sztywności panelu SANDWICZ przy obciążeniu siłami ściskającymi 5.1. Ściskanie panelu w kierunku równoległym do usztywnień 5.2. Ściskanie panelu w kierunku prostopadłym do usztywnień 6. Analiza sposobu deformacji złącza teowego panelu typu SANDWICZ 6.1.Wyznaczanie współczynnika koncentracji geometrycznej kt w analizie numerycznej 6.2. Przykład modelowania karbu w złączu teowym panelu sandwicz 6.2.1. Wpływ gęstości siatki na wartości naprężeń w rejonie karbu 6.2.2. Wpływ promieniowania zaokrąglenia karbu pf na współczynnik koncentracji kt 6.3.Właśności zmęczeniowe spoin laserowych stalowych paneli typu sandwicz 6.3.1. Trwałości zmęczeniowe złącza teowego obciążonego w płaszczyźnie poszycia 6.3.2. Wpływ zmian własności materiału spoin na trwałość zmęczeniową 7. Badania na zginanie paneli w skali naturalnej 7.1. Założenia do badań 7.2. Modele badawcze 7.3. Program badań 7.4. Pomiary w trakcie badań i rejestracja danych 7.5. Wyniki badań pod obciążeniem stycznym 7.6. Analiza wyników badań 8. Badania w skali naturalnej paneli SANDWICZ dla ściskania osiowego 8.1. Cel i program badań 8.2. Modele badawcze 8.3. Program badań 8.4. Dyskusja mechanizmów niszczenia 9. Połączenia konstrukcji typu SANDWICZ 9.1. Problemy łączenia konstrukcji panelowej 9.2. Badania zmęczeniowe próbek połączeń paneli sandwicz w skali naturalnej 9.3. Badania połączeń paneli sandwicz w skali naturalnej 9.4. Określenie koncentracji geometrycznej dla wybranych połączeń paneli sandwicz 9.4.1. Przykład wyznaczenia współczynnika koncentracji geometrycznej kg dla połączenia poprzez nakładki 9.4.2. Przykład wyznaczenia współczynnika koncentracji geometrycznej kg dla połączenia za pomocą profilu kwadratowego 10. Zamiast podsumowania: Problemy zastosowania paneli typu SANDWICZ w konstrukcji wytrzymałościowej statku Bibliografia