(高清版)GB∕T 19314.9-2019 小艇 艇体结构和构件尺寸 第9部分：帆艇附体

ICS47.080GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012小艇艇体结构和构件尺寸第9部分：帆艇附体国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012前言 Ⅲ 1 1 1 2 3 5 58计算方法 9符合性 附录A(规范性附录)应用声明 附录B(资料性附录)附件、紧固件的金属信息及紧固与焊接 附录C(资料性附录)压载龙骨结构布置 附录D(资料性附录)龙骨鳍强度(固定或倾斜)与螺栓连接固定压载龙骨的算法 附录E(资料性附录)一些典型附属物翼型的几何特性 附录F(资料性附录)简化疲劳强度评估 IⅢGB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012 ——第6部分：结构布置和细则；——第7部分：多体船构件尺寸的确定；——第9部分：帆艇附体。本部分为GB/T19314的第9部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用ISO12215-9:2012《小艇艇体结构和构件尺寸第9部分：帆艇与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：——GB/T19916—2005小艇主要数据(ISO8666:2002,IDT)——GB/T19314.3—2019小艇艇体结构和构件尺寸第3部分：材料：钢、铝合金、他材料(ISO12215-3:2002,IDT)——GB/T20895.2—2007小艇稳性和浮性的评定与分类第2部分：艇体长度不小于6m的帆艇(ISO12217-2:2002,IDT)本部分由全国小艇标准化技术委员会(SAC/TC241)提出并归口。1GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012小艇艇体结构和构件尺寸第9部分：帆艇附体尺寸的确定(ISO12215-5:2008,IDT)GB/T19314.6—2019小艇艇体结构和构件尺寸第6部分：结构布置和细则(ISO12215-6:2008,IDT)柱粗牙螺纹和细齿节螺纹(Mechanicalpropertiesoffastenersmadeofcarbonsteelandalloysteel—Part1:Bolts,screwsandstudswithspecifiedpropertyclasses—Coarsethreadandfinepitchthread)ISO3506-1耐腐蚀不锈钢紧固件的机械性能第1部分：螺栓、螺钉和螺柱(Mechanicalpropertiesofcorrosionresistantstainlesssteelfasteners—Part1:Bolts,screwsandstuds)ISO8666小艇主要数据(Smallcraft—Principaldata)craft—Hullconstructionandscantlings—Part3:Materials—Steel,aluminiumalloys,wood,otherma-terials)ISO12217-2小艇稳性和浮性的评定与分类第2部分：艇体长度不小于6m的帆艇(Smallcraft—Stabilityandbuoyancyassessmentandcategorization—Part2:Sailingboatsofhulllength2GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:20123.1.1适于航行在有义波高超过4m且风速超过蒲福8级但不包括诸如飓风等异常情况的海况的艇。3.1.2适于航行在有义波高不超过4m且风速不超过蒲福8级的海况的艇。3.1.3适于航行在有义波高不超过2m且风速不超过蒲福6级的海况的艇。3.1.4适于航行在有义波高不超过0.5m且风速不超过蒲福4级的海况的艇。3.2mLDC3.3主要靠风力推进且As>0.07(mLpc)²/³的小艇，其中As按ISO8666定义是帆拉起后同时使用时所3.4龙骨质量massofkeelmKEEL4符号除特殊规定外，表1中给出的符号适用于本文件。表1符号、系数和主要参数符号单位符号的含义相应章条号所有配置的中插板的面积ISO12217-2的参考帆面积(首斜帆、翼桅、主桅帆)am沿龙骨中心线，从龙骨重心(CG)位置至龙骨与船体或尾柱顶拱连接处的距离3GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表1(续)符号单位符号的含义相应章条号Cm沿龙骨中心线，从龙骨连接处至肋板半高处的距离m多个肋板c值的平均值em中插板提供的侧向支撑力的占比7.7.1FN基于变量i的不同装载情况下的设计载荷gm/s²重力加速度，取9.81m/s²hcEmA,面积中心的高度值7.7.1hkm龙骨底端距离龙骨与船体连接处的高度值7.5.2hF4m设计载荷F₄(装载情况4)对应的高度值7.5.21设计类别系数第5章、表2kLc1装载情况系数第5章、表3kLD1长度排水量系数7.7.1kMAT1材料系数第5章、表2LwLm满载排水量下的水线长度7.5.2、7.7.1mDC满载排水量3.2、第7章mKEEI龙骨质量3.4、7.4M基于变量I和J矩阵的不同装载情况下的设计弯矩N/mm²应力，可能为σ或r,变量i可能为LIM、d、u、yw或yuα中插板端板攻角ER%断裂延伸率表20龙骨轴向和倾斜龙骨中心线的夹角5设计应力应计算每个相关结构部件与工况的最大应力。sta=stLm×kMAT×kLc×kxN/mm²…………(1)stM——极限应力，st表示正应力σ或剪切应力t,下标LIM如下：a)对于未焊完或热影响区的金属，取为min(sty;0.5×sta),其中下标y表示屈服强度，b)对于热影响区已明显形成的金属，取为min(sty;0.5×stn),其中下标y表示屈服强4GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012kLc——工况系数，见表3,根据工况确定的设计应力；kpc——设计类别系数，见表2。由于与高设计类别相比，其动态载荷较弱，允许为低设计类别提高设计应力。表2列出了这些变量的详情。a)GB/T20895.5—2018,例如附录C给出了纤维增强塑料的试验值、附录D给出了夹层板芯材b)附录B给出了金属、ISO3506-1给出了不锈钢紧固件、ISO898-1给出了碳钢或合金钢紧变量材料/名称数值未焊完或已处理干净的热影响区内的金属min(sty;0.5×st,)b,e处于焊接热影响区内的金属min(styw;0.5×stuw)b,e木材和纤维增强塑料(FRP)相关的σue、σm、Ouf、σub与tukMAT应力系数伸长率εr≥7的金属0.75伸长率er<7的金属min(0.0625er+0.3125;0.75)木材与纤维增强塑料(FRP)0.33kLc应力系数(见表3)kpx应力系数设计类别A与设计类别B的艇设计类别C与设计类别D的艇“通常将焊接处50mm范围内的区域作为热影响区(也可见F.3.4.3的注)。对于金属材料，t=0.58×σ。支撑应力取决于材料类型(参考文献[8]中给出了玻璃毡cm/om=2.8,粗纱om/omc=0.91),金属材料中螺栓的支撑应力通常为2.4～3(但该值有一定的限制：远离边界，螺栓间隔最小，厚度/螺栓直径最小)。以上来自于试验的数值为推荐性数值。该系数在εr≥7%时为0.75,在er=1%时为0.375,并在区间内呈线性变化。Er的值见表B.2。表3不同工况的klc应力系数值工况龙骨及附体—工况说明章条号kuc值1龙骨螺栓0.67固定龙骨的其他元件——金属固定龙骨的其他元件——纤维增强塑料b5GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表3(续)工况龙骨及附体一工况说明章条号kuc值2倾斜龙骨——金属倾斜龙骨——纤维增强塑料3龙骨垂向冲击14龙骨纵向冲击15艇覆倾回位(中心/中插板强度)6活动船板/中插板逆风“工况1与其他结构材料组件不同。螺栓的设计应力比其他结构构件要低，以便识别螺栓的应力集中效应，并与长期设计实践相一致。本部分的要求是基于强度标准的。在某些情况下，比如用较低的模量材料建造的龙骨鳍，需要限制变形和/或增加固有频率，这可能需要比这些要求高得多的构件尺寸。这种情况超出了本部分的范围。注意——已屡次发现龙骨损失的原因是由于龙骨的底部不够厚，尤其是连接螺栓或连接螺栓和相是对于距加强筋过远的螺栓，符合表D.2中项目3的要求。——船体结构中龙骨螺栓所在的船底板和超过龙骨螺栓区域的过渡布置：在螺栓的船底龙骨夹层结构，附录D中的惯用方法是单层板龙骨的结构和螺栓连接。如果不是这样，则应使用适当递。应考虑水通过螺栓孔渗透到芯材的风险。在可能情况下，应根据第8章的数学方法进行评估。或者应使用第9章给出的惯用方法。若不存在计算步骤，则应采用半经验方法与第9章给出的惯用方法相结合进行评估。注意——对于工况1与2(见下面参考资料清单)——龙骨有大倾角，纺锤体或鳍的重心(CG)位置实际上可与鳍或根部的螺栓组纵向中心存在较大的距离。这将会产生一个在前扭矩，并且等于纺锤体或鳍的重量和纺锤体或鳍的纵向重心(LCG)与根部或螺栓组纵向重心水平距离的乘积。在这种情况下，应将弯曲造成的直接应力与扭矩造成的剪切应力相结合。6GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012每个工况都应该按式(1)连同表2和表3中的设计应力系数计算设计应力，具体如下：——7.2规定了固定龙骨90°倾倒的工况1和相应的力F₁,以及在90°倾倒时龙骨在根/螺栓水平和肋板中性轴两种情况下的设计弯矩M₁;它应用于双龙骨艇的垂直或一定角度的固定龙骨，以及轴向提升或摆动的压载龙骨；——7.3规定了倾斜龙骨工况2和相应的力F₂,在30°稳定侧倾加上一个动态过载系数时的设计弯矩M₂;它应只用于倾斜龙骨情况下；——7.4规定了垂直冲击的工况3和设计垂向力F₃;——7.5规定了纵向冲击的工况4,因固定/漂浮物体或动物造成纵向冲击的设计水平力F₄;——7.6规定了小艇倾覆正船工况5和以90°施加在小艇正船中插板顶端的设计垂向力F₅;——7.7规定了中心板/中插板工况6和逆风航行时施加在中心板或中插板上的横向水平力F₆;——7.8规定了其他工况，特别是在特定设计造成复合应力的情况下。7.1.2工况的限制这假定了静止强度和疲劳强度之间存在一定的关系，对于较小静态强度和低应力集中效应的非焊接金属，这种关系一般是稳定的。然而，对于焊接结构和不良的详细设计/制造，遵循“静态”工况不能保证疲劳故障不会出现。在这种情况下，应考虑明确的疲劳寿命评估或检查制度，参见附录F。此外，对于螺栓连接，工况评估龙骨螺栓的方法是基于对鳍根或龙骨法兰直径和间距的大致均匀分布的推测(详见D.4)。7.2工况1——90°倾倒的固定龙骨该情况相当于90°倾斜(见图1),这往往是固定压载龙骨最严重的横向弯曲负载：F₁=mKEEL×g (2)作为90°倾斜的垂向力以N为单位表示，通过龙骨重心处重力展现。M₁.1=F₁×a (3)作为龙骨连接处的龙骨倾斜设计力矩，以N·m为单位表示。M1.2=F₁×(a+c) (4)作为甲板一般高度处龙骨横倾力矩，以N·m为单位表示。a——沿龙骨中心线，从龙骨重心到龙骨与船体或船尾突出部连接位置的距离，单位为米(m);c——沿龙骨中心线，从龙骨连接处到肋板半高度位置的距离，单位为米(m);g——重力加速度，取值为9.81m/s²,本部分中将一直使用该参数。对于有鳍和船尾突出部的艇来说[见图1b]],在设定最强应力点时有必要考虑c的一系列值。附录C给出了在作为独立桁分析时，如何计算每个肋板剪切力和弯曲力矩的信息。7.3工况2——倾斜30°且带有动态过载系数的倾斜龙骨稳定载荷7.3.1一般要求本情况仅适用于倾斜龙骨[见图1d]]。它相当于30°稳定倾斜且在逆风航行中可长期保持的载荷，加上一个额外的动态过载系数。该系数表示了在不利航线中对艇优化的一个额外波动载荷。7GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012工况2表示了艇龙骨倾斜时的一般逆风航行情况，但增加了40%动态过载系数)以适应艇体移动与加速度的组合，因此该情况被认为极少发生的情况，也就是说除7.1.2相关的焊接金属外，疲劳不是需要考虑的问题：F₂=1.4×mKEEL×g (5)作为龙骨重心处重力体现的垂向力，以N为单位表示。M₂.1=F₂×a×sin(30°+θ) (6)作为龙骨连接处倾斜龙骨的设计倾斜力矩，以N·m为单位表示。0与轴(垂向)平面的最大倾斜角，不小于30°且不大于60°。(见7.1.2)。对于肋板计算，支撑结构肋板的龙骨设计倾斜力矩为M2.2=F₂×[a×sin(30°+0)+0.5c]…………(7)作为倾斜龙骨肋板的设计弯曲力矩，以N为单位表示。a)龙骨以90°倾斜的艇b)带有收拢/突出龙骨的艇θasin(θ+30)c)龙骨以90°倾斜的双龙骨艇d)龙骨以30°倾斜的艇图1固定龙骨、双龙骨及横向倾斜龙骨的示意图8GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:20127.3.2对于倾斜龙骨结构的额外要求在最深的载重水线以上，应安装一个至少高达0.01Lwi的水密箱，以确保漏水或龙骨脱落时的水密性。这种水密性可通过多种的部件实现，例如风箱。应提供支撑件来承担倾斜龙骨端部的作用，以防调向油缸或系统的缺陷或泄漏，并保护周围结构，如栓、锁销等。7.4工况3——龙骨垂向冲击情况考虑了进干船坞或垂直向上搁浅时的垂向冲击载荷：F₃=g(mLpc—mKEEL)…………(8)作为艇直立时施加在龙骨底部的垂向冲击力，以N为单位表示。由于取决于肋板和龙骨的布置(数量、长度、刚度、末端稳定性等),弯矩在这里并不专门给出。附录C给出了当其可作为独立梁进行分析时，如何计算每个肋板的剪力和弯矩的信息。艇结构、龙骨连接和加强筋应能承受垂向力F₃,该力作用于压载龙骨底部，通过龙骨重心，而不超过第5章规定的搁浅设计应力。对于双龙骨或多龙骨，F₃可看作100%的作用在每个龙骨底部、其结构件与附件上。因为搁浅可能发生于任一龙骨处。这将导致不在考虑范围内的触龙骨受到弯矩影响。在中性(0°倾斜角)位置考虑可调节倾斜龙骨。对于提升龙骨，本要求应用于最恶劣的伸展或收缩情况。在伸展情况下，提升/伸展装置应：——可不超过设计应力情况下支撑负载F₃;或——不损伤传动系统同时成功收缩。7.5工况4——龙骨纵向冲击通过对以往合格艇的“逆向工程”定义力冲击载荷F₄的值。7.5.2纵向冲击力与弯矩的值艇的结构和龙骨的连接应该能够承受，一种纵向和水平且不超过设计应力的力F₄,该力作用在龙骨前缘的底部，不应在载重水线下0.2LwL更低的位置取值。注意——下列公式中给出的力矩不是肋板上的弯矩，参见附录C。F₄=1.2×g×(mLDc—mKEEL) (9)纵向与水平作用力，以N为单位表示。M4.1=F₄×hF4 (10)龙骨连接平面的纵向弯矩，以N·m为单位表示。M4.2=F₄×(hF₄十ca) (11)肋板中高处纵向弯矩，以N·m为单位表示。式中：hF₄=min(hκ;0.2LwL),单位为米(m),取下列两项中较小值：——hk,龙骨高度，从其底部到与艇体或尾鳍连接点之间(见图1),与艇轴面平行测量得到；——0.2LwL,从载重水线位置测量得出。Ca——从龙骨连接点到负载肋板中高处的c值的平均垂向距离，单位为米(m)。对于倾斜龙骨，hk用艇正浮状态下，最大吃水所需调整的龙骨测量得出。对于双龙骨或多龙骨，F₄可看作作用于前面定义的hp4高度处每个龙骨上。因为倾斜时冲击只能9GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012作用于一个龙骨。对于提升龙骨，hk可在龙骨满展开时测量。该装置应在伸展或收缩的最坏情况下抵御F₄。在伸展情况中，提升/伸展装置应：——能够支撑不超过设计应力的F₄,或——不损伤传动系统情况下收缩，直到完成收缩状态。在应用F₄时，不考虑ISO12217(所有部分)中没有规定的收缩时锁住的中插板与提升龙骨。7.6工况5——倾覆正船艇的活动船板按ISO12217定义，且根据该标准使用活动船板作为杠杆的倾覆正船方法的艇上，该活动船板应使用式(12)计算的F₅或7.7中定义的F₆进行评估。F₅=90×9.81×npR…………(12)在一艘倾覆艇上作用于收缩活动船板顶端的垂向力，以单位N表示。式中：npR——ISO12217中规定的倾覆正船所需的最低人数。在这两种情况下，最大的弯曲应力通常发生在活动船板进入船体的位置。活动船板应看作全收缩的状态。7.7工况6——逆风的活动船板或中插板7.7.1无压载活动船板作用在无压载、全收缩活动船板外部区域表面中心位置的额定力F₆应是下列值中较大的：F₆.1=136×(0.075α)×Acs×V² (13)作为攻角处提升产生的额定力，以N为单位表示。 (14)在逆风航行时平衡航行受力的额定力，以N为单位表示。式中：a——攻角的额定角，不小于5°,单位为度(°)。Acb——在全收缩状态下活动船板的平均面积(艇体外跨距与弦的乘积),单位为平方米(m²)。V——在最小航行情况下(mmoc,见ISO12217)艇的最大速度，以kn为单位。若速度未知，可取值为：式中：但不应取值小于6.15。e——源自平衡航行时所受力的龙骨、舵和艇体的作用，活动船板或中插板承担的总侧力所占的比例，在缺乏更佳数据情况下，可选择0.6。MRUp——艇逆风时的扶正力矩，单位为牛米(N·m),应选择30°倾斜时的力矩，除非有特殊规定。hce——当艇正立时水线上的名义帆平面As(ISO12217-2稳定指数的Fkr中使用)的中心高度，单位为米(m)。GB/T19314.9—2019/ISOF₆被看作作用于活动船板露出船体部分的表面中心(通常为0.5×跨度),相应的弯矩通过F₆乘以其作用点与活动船板伸出船体位置之间的距离(通常也为0.5×跨度)。式(13)中的系数为0.075,对于具有对称轮廓的活动船板来说是有效的，但对于常常承受更大力的非对称活动船板可能不是有效的。若活动船板未设计为在最高速度V时承受式(13)和式(14)中定义的力，使用者手册中应提供活动船板展开时的推荐速度。7.7.2压载活动船板应根据第7章中所有相关工况对压载活动船板进行更严格要求的分析。7.8其他工况7.8.1一般要求本部分不应被视为一个完整的结构设计过程。工况1到工况6用于模拟控制常见龙骨配置中龙骨附件尺寸的负载。因此，本部分不能保证其设计能够满足所有工况，或免除设计人员及生产人员的设计责任。以下是设计人员可能希望在本部分范围之外进行判断的领域的总体指导，并提供简单的检查附录有效性的方法。7.8.2弯曲与扭转组合对于有较大的龙骨倾角或球鼻形心的艉部(较低可能在艏部)的工况1和工况2,球鼻/鳍的重心可能位于鳍或螺栓组根部纵心的尾部或前方较远位置处。见7.1.1的“注意”。扭矩的存在使简化独立梁的方法更加复杂，该方法用于评估附录C的肋板强度(例如，见表C.1)。对于使用三维结构分析方法的用户，建议将龙骨模型作为一个刚性部分/框架，以及在正确的垂向和艏艉向位置使用压舱力。这被认为是一种较好做法，因为在有限元分析(FEA)中，点负载通常可以作用于关注区域以外，见8.2.3。螺栓应力上的扭矩影响可以根据以下相关数据进行评估：——对于扭矩T,穿过螺栓组区域重心的垂线；——对于弯矩M,铰链轴承轴线定义的水平线(见图2中的“2”与图D.1的“1”),并使用下列公式：…………(15)………(16)图2显示了在一套“龙骨-法兰”布置中一组n=10个螺栓(同一区域ai)的应用扭矩和弯曲力矩(M11)之间的关系。19314.9—2019/ISO12215-9:2012MSLSr=2SLSr=2O000-O00yOOφOO21——扭矩基准线(螺栓组形心);X——弯矩横向扭矩；Y弯矩独自的冯米斯应力。图2工况1中螺栓压力的扭矩影响因此扭矩/横向弯曲力矩的比值等于螺栓组形心前后偏移扭矩除以7.2中的a这一增量是SL/SI比值、螺栓的纵向和横向间距的函数。这意味着，在中等扭矩/力矩比的情况下，当M₁1单独作用时，通过确保螺栓应力系数不小于1.2,其影响是可以接受的。7.8.3弯曲力矩与垂向负载的组合(工况3)工况3假设艇的冲击是垂向力穿过其中心。这不会导致龙骨根的弯矩，表C.1中的公式此时有效。然而，艇有可能以角度β被“抛”海床上或硬着陆。这将会引发一个mLpc×SKEEL×sinβ的力矩(SKEeL是横向弯曲。带有巨大翼的龙骨也可以在更小的角度产生同样的效果。对于使用三维结构分析方法的用户，建议将龙骨模型作为一个刚性部分/框架，且垂向力(F₃或mLpc)作用于其正确的垂向和横向位置。也可以将工况1和工况3组合起来(见表C.1),尽管其有效性存疑。因为这些方法使用不同的肋板分布作为一种实用的方法，如果横向偏移量(av)小于mKEEL/mLpc×a(见图3),工况1通常会产生更大的横向力矩，这对设计/评估是安全的。这忽略了由于垂向力(如表C.1)所导致的力矩，因此这种实用方法在设计者寻求接近同一的参数时是无解的。此处不适合对a、进行精确定义，因为这不在本部分范围内，但等于从艇中心线到最远横向尺寸(如图3)之间距离的av,是一个合理的起点。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012mkEHXamkEHXa=mjxXaymKEmL/mLcmkIELT₃or2mc1由于设计责任完全归属于设计者/建造者，因此用户可能希望将本部分的工况组合看作会独立发生。例如，带有伸展龙骨的倾斜龙骨艇的龙骨船完全有可能撞上一个漂浮的物体，这样工况2和工况4测这些组合的工况。8计算方法本部分认为在其范围内的许多结构部件(如箱型龙骨、桁和肋板格栅框架)使用3D数字程序是最应力评估留给设计人员按8.2的规定自行决定。8.23D数字程序评估的一般指南重要——本条中的构件尺寸与8.3中的构件尺寸相比是一种谨慎的设计原则。在这些3D数字程3D数字程序不考虑数字方法，任何材料的机械性能应如第5章所述。在本部分中没有明确的边界假设。分析人员应确保分析的关键区域远离模型边界。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012负载的施加将会远离待分析的关键区域。方程中获得有效的板尺寸。具有明显扭转刚度的封闭断面应使用公认方法计算出该参数，如Bredt-Batho理论。附录C和附录D中列出的方法包含了一系列标准的梁/板方法和其他简易程序。其中许多都源自9符合性a)使用者应满足第5章到第7章与附录A的要求，以及附录B到附录F而当附录B到附录F中某一附录或其中一部分没有使用，使用者应证明和解释使用的符合第b)使用者应满足第5章到第7章、附录A与附录B到附录F(若满足a),附录B～附录F的使用不需要全部符合本部分。然而若选择b),这些附录则成为承诺——附录A是一种应用程序声明，说明使用者如何使用本部分，为规范性附录，需要在符合a)或b)的情况下完成；——附录E给出了典型附件形状的几何性质(二阶矩、剖面模数等)的信息；——附录F给出了有关简易疲劳应力评估的信息。注1:本部分的构件尺寸要求被认为与以安全可靠方式操作帆船的最低强度要求相一致，并且与当前条件有适当的小强度意味着该艇将能够应付恶劣海况和造成最小结构损伤的温和冲击。强烈建议建造者和设计人员不要注2:来自本部分的构件尺寸主要用于娱乐艇，包括租船。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012(规范性附录)应用声明定使用者应用本部分的程度。相关章条/附录应用备注5设计应力]“否”表示不符合本部分各章条要求6需要评估的结构组件]7工况]8计算方法填写“全部[X]”表示下面B～F其他方法[]填写“无[X]”表示下面B～F附录与其他方法结合[]填写“全部”“无”或逐个选择附录9符合性]“否”表示不符合本部分各章条要求B附件、紧固件的金属信息及紧固与焊接使用章节：选择性[]若选“全部[X]”,不需提供其他细节；若选“无[X]”,需提供替代方法的完整描述，包括背景与验证；若选“选择性[X]”,需提供替代方法的完整描述，包括附录B～附录F没有包括的部分背景与验证。用的技术文件，即验证机构或审查意见计划C压载龙骨结构布置使用章节：选择性[]D龙骨鳍强度与螺栓连接的固定压载龙骨算法使用章节：选择性[]E典型附件翼型的几何属性使用章节：选择性[]F简化疲劳强度评估使用章节：选择性[]若选“无[X]”,提供缺少准确疲劳强度检查的技术理由GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012(资料性附录)B.1典型金属属性B.1.1一般要求除了沉淀硬化的不锈钢外，表B.1与表B.2的值应只能作为默认值用于引用，除非由试验或由金属制造商或供应商提供的保证值中获得。验平均值的90%或中值减去两个标准差中较小的。从制造商/供应商给出的材料属性应只能是由制造商或供应商提供的同一批真实材料的属性。这特别适用于表B.1和表B.3中没有列出的PH不锈钢和由于机械部件的屈服应力和极限强度会变化较大，尤其是AISI304或AISI316²,所以建议对这些部件进行相应试验以确定其属性。在表B.3中给出了几种不同标准的不锈钢之间的等价关系。B.1.2高强度合金钢高强度合金钢一般按EN10025-6进行等级划分。然而，并不是所有被列入欧洲标准的钢都被推荐在EN10025-6中包括商号名称为Weldox的钢，但这些钢都是专门为焊接而设计的，在热影响区域(HAZ)中具有良好的机械性能。该公司主张对于屈服强度不大于960N/mm²的Weldox,采用适当焊接程序和正确的填充材料，焊接的性能是接近于非焊接的，至少在静态负载下。对于更高等级合金或代替附录FD的。材料名称化学构成支座%焊接不锈钢GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表B.1(续)材料名称化学构成Ouw支座%焊接不锈钢ASIS329,非冷加工天王星低碳钢合金钢830°铝合金5000系列Al,Mg,4.5Mn07Al,Mg,4.5Mn079铝合金6000系列8钛合金铜合金GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表B.1(续)材料名称化学构成支座%焊接铅锑合金纯铅951%锑的铅64%锑的铅(硬铅)对于eκ>7%的金属：0Lm=min(0.5σ;σy)ta=0.580LMOLIMb=1.8od。“未焊接状态的属性。b在焊接状态HAZ区域的属性。在中性气体(氩)中焊接。材料 破裂%支座分类分类带有片状石墨的铸铁—11带有球状石墨的铸铁A53660-40-18A53660-40-18A53665-45-12A53680-55-0673KMAT=min(0.0625er+0.3125;0.75),er是断裂延伸率，以%表示。表B.3不锈钢标准分类的关系不锈钢常用名，品牌化学构成1CrNiMol7.12.2-17.12.3AISI329,非冷加工GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表B.3(续)不锈钢常用名，品牌化学构成AISIF51,DX45,Uranus,2205注：AISI316是世界范围内广泛使用的，尤其在美国。EN10088-3在欧盟广泛使用，然而ISO16143-2尽管更易理解，但使用范围并不广泛。B.2.1一般要求在表B.5和表B.6中列出的螺钉和螺纹杆一般不进行机械加工，但会轧制并往往进行冷热处理。因此其机械性能比通过机械加工棒处理的机械性能要高。机械性能的书面证明或试验结论。此时使用这些属性而不是表B.5或表B.6中的数据。这对于沉淀硬表B.3和表B.4给出了紧固件选择信息与推荐拧紧力矩。ISO3506-1对不锈钢紧固件分为4个种类，见表B.4。ISO名称结构奥氏体奥氏体奥氏体400系列马氏体法向应力ISO3506-1的性能等级GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012等级50通常在实心棒上加工螺纹制造，这是螺纹杆与螺纹柱的制造方法。等级70与80则由冲压及冷加工联合制造，这是螺丝和螺栓的最常用方法。根据ISO3506-1,不锈钢螺栓的质量与机械性能应随同制造商名称以3个字母印在顶部，ISO材料与分类质量则印在底部。例如，A4L-80表示ISO材料的低碳A4且分类为80。B.2.3钢制紧固件钢(普通的或镀锌的)螺栓按ISO898-1分为几类。第一个数字乘以100表示极限强度，ou(单位：N/mm²)。屈服强度o,(单位：N/mm²)是通过将第一个数字乘以第二个数字的10倍得到。表B.6给出了一些典型等级的机械性能。表B.6钢制螺丝与螺柱的机械性能法向应力ISO898-1的性能等级B.3典型紧固件金属设计应力表B.7给出了通过式(1)与表2、表3、表B.2、表B.5、表B.6预计算得出的几个不锈钢类别和钢螺栓的设计应力，也给出了可能对使用B.5.3进行螺栓预加压决定有所帮助的σa/o,系数。表B.7典型龙骨紧固件材料的预计算设计应力和σa/σ,系数螺栓金属分类工况1的龙骨螺丝工况4的龙骨螺丝不锈钢紧固件111不锈钢1钢制紧固件11B.4螺栓材料选择B.4.1螺栓材料的化学腐蚀抗性不应使用含锌合金。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012强烈推荐在表B.4中A4(AISI316)金属制成的紧固件，但在非氧化介质中可能会受到腐蚀。当在表B.4中的C1～C4金属制成的紧固件在热加工后可具有很高的机械性能，但在拉力下容易受到B.5螺栓紧固与预加应力B.5.1一般要求螺栓头或螺母和支撑板之间的垫圈需要在拧紧时减少摩擦。在拆卸螺母进行检查时，建议更换垫议使用同样金属材料(如镍铝螺栓)的垫圈和衬板。参见表D.2。预加应力通常是通过一个扭力扳手(见B.5.5)紧固螺栓来实现的，但是这种方法有其缺点。其他一了紧扭矩所带来的额外剪切载荷。最重要的是，这些方法被认为能更好地显示预加强水平，而扭矩(见元件的各自刚度等，在这方面有大量的文献资料。德国的VDI2230-1和法国的NFE25-030-1标准都B.5.3使用扭力扳手拧紧螺杆和螺栓或螺母头之间的摩擦通常占到拧紧力矩的90%,只留下10%的扭矩给预加力。两相对应的摩擦系数(在螺钉和头下)的确定存在许多不确定因素。这就是为什么各种来源建议的拧紧力矩通常都有很多警告，并且强烈建议进行试验。因为环境和空隙精度都是可变的情况下，这种做法更加准GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012户应向螺栓制造商寻求信息。为简单起见，表B.8使用Km的方法：公式To=Kmmt×Fp×d,给出了扭矩(单位：N·m),从预加力Fpr(单位：kN)和d警告——表B.8和B.9对强度范围外的螺栓材料显然不适用，在这种情况下，应使用上述公式来找出70%屈服时的预载荷和相应的扭矩。表B.8和表B.9给出的值相当于70%屈服时螺栓的预加力，在螺母和背板之间带有中间垫圈且Km的值对于非润滑和润滑的螺栓分别为0.22和0.15。这些值是基于在试验夹具中的玻璃纤维板得出的。如果没有垫圈，Km的扭矩将会增加约40%,对于非润滑和润滑的螺栓来说，则分别为0.31和对于金属艇，带垫圈的Kn.的值应接近于更常见的记录值，对于非润滑和润滑的螺栓分别为0.20和0.12。B.5.1a)强调了一个事实，即预加压应大于工作时的压力。表B.7～表B.9展示处在负荷情况1(最常见情况下)典型螺栓材料的设计应力是屈服的28%～50%。因此，为了避免疲劳，预加压至少应该采用这些值。表B.8中使用的70%屈服也考虑了B.5.1b)的间隙开口和c)的螺母摩擦。标准文献建议在表B.8给出了螺栓直径在毫米级的预负荷Fp(kN)和拧紧力矩(N·m)。表B.9给出了英制单位的值，分别以klbs和ft-lbs为单位。尺-磅通常用于能量的单位。对于使用英尺为单位的螺栓直径的扭矩，通常写为1b-ft,即力在前，距离在后，就像N·m。表B.8带有摩擦垫圈的ISOM紧固件的预载荷Fpr和拧紧扭矩T₀值ISO直径(mm)标准间距ISOM紧固件dmmPmmmmS颈mm²1不锈钢螺栓带Kt参数的方法材料状态未润滑润滑未润滑润滑未润滑润滑合金钢螺栓未润滑润滑未润滑润滑未润滑润滑未润滑润滑表B.9带有摩擦垫圈的换算英寸(inches)单位的ISOM紧固件的预载荷Fp.和拧紧扭矩TISO直径(mm,in)标准间距ISOM紧固件dmm换算inpmm换算inda颈mm换算in1换算in1换算in不锈钢螺栓材料状态未润滑润滑未润滑润滑未润滑润滑合金钢螺栓未润滑润滑未润滑润滑未润滑润滑未润滑润滑GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012B.5.4通过检查延伸率拧紧而，对于这种方法，需要知道螺栓的夹紧长度L,以及在螺栓周围的各种材料和应力下(如玻璃钢底部)B.5.5螺栓固定龙骨与螺栓拧紧安装的建议b)然后，若预加力扭矩超过紧密贴合(需由扭力扳手测试),则使用扭力扳手提高扭矩。摩擦垫片应增加在表D.2建议的垫板上。螺母应该用一个翼型垫片、锁紧螺母、胶合物、冲压记号、胶漆或层压板等方法来闭塞，这些方法可能会增加螺母摩擦(不带润滑情况下Kmm从0.22增加到0.25～0.3),以及相同的预负荷的拧紧力矩。B.6金属焊接龙骨的焊接焊接龙骨或其他不易接触部件的产品可能需要使用塞焊和槽焊。替这些东西。这对应力较高且接近其他部件(如倾斜龙骨耳轴)的鳍根部特缝以提高疲劳寿命(见表F.2)。图B.1单侧焊接的示例对焊接质量的要求不在本附录的范围内，但强烈建议对焊接龙骨的焊接质量进行监测。对于钢制质量C与B的区别主要在于孔隙度和其他小瑕疵的数量和大小。不准许出现表面裂缝、未焊透或渗漏。质量D允许更多的瑕疵。级别C是最低推荐级别。对于关键的焊接处(例如在较深的帆船根部，特别是槽焊)推荐使用级别GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012(资料性附录)C.1肋板与桁C.1.1一般要求C.1.2肋板长度之间的距离。肋板长度可以取下列任何一种：——Lp,见图C.1a),在肋板水平部分与框架相交点之间的距离(或者它们的延伸，在那里有一个——Lp,见图C.1b),在纵向加强筋之间的距离，若肋板能传递到还没传递到艇体结构上的部分垂向载荷，肋板末端则可加肘板(图C.1b)的右侧说明a],无肘板情况见图C.1b)的左侧。应终止以便得到可忽略的肋板面积结合附近图C.1c)中的水平面。在图C.1d)中，板的角度允许较厚端部及良好的垂向载荷传导。这样就存在肋板长度确认的说明空间，ISO12215-5:2008的9.2与ISO12215-6也在确定Lr时使末端固定情况包括：——简单支撑(末端无弯矩);或——全固定(在末端无倾斜)。看作简单支撑。图C.1c)的肋板是简单支撑。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012L2a)水平部分与框架相交的Lp或c)简单支撑端部的Lpb)肋板在两个加强桁之间的Lrd)方形底的肋板1——肋板。3——螺栓传递负荷的额外翼板(见表D.2)。对于传递末端固定力矩，更推荐肋板倾斜延伸到桁外，但也可在桁处停止。C.2肋板长度分析——嵌装固定龙骨(法兰或无法兰),直接装在船体上或通过收拢/突出龙骨C.2.1方法基础每个肋板都要承受横倾力矩的一部分M1.2(工况1)或垂向力的一部分Fv:(工况3或工况4)。下面给出了总的力/力矩的分配方法。每一肋板都施加了载荷，因为一对垂直方向的力横向分散到距离b:的两处。肋板上的最终剪切力F与弯矩M取决于负载类型、力的分散(龙骨顶部的宽度)与末端情况。图C.2与表C.1展示了不同负载类型与末端固定性的理论弯矩与剪切力。每个肋板上力的距离b;应大于：——0.12LF;Lr是肋板长度；——在鳍根部的最大宽度；——在法兰龙骨处螺栓的最大距离。首先到达式(1)中设计应力值，应力相关的弯矩与剪切力应使用图C.2和ISO12215-5所给出的方提供值与所需值的比例不应小于1.0。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012至少为总肋板刚度的50%。肋板与桁的刚度由C.2.3计算。——对于除一条中线或两条临近中线桁组成的网格，本附录的方法不适用，应使用第8章中的计算方法。LpLpAmp=M(1-p²)BAfBRp=-RAmb=mepcM;=b,×FkDu-Fk;Ba)带有简单支撑末端的工况1b)带有全固定末端的工况1c)带有简单支撑末端的工况3和工况4d)带有全固定末端的工况3和工况4图C.2理想剪切力/弯矩图，带有龙骨顶端宽度b的肋板尺寸GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表C.1简单支撑或全固定末端情况(嵌装龙骨)下的工况1、工况3或工况4的剪切力f和弯矩m公式工况末端情况见图A与D处肋板的fC.2a)FFC.2b)FFC.2a)mA/D=0FFC.2b)3或45mA/D=0FF注1:在这些公式中，肋板上剪切力与弯矩的符号为f与m。在工况下龙骨产生的力与力矩为F与M。注2:若边缘情况无法看作理想状态，即简单支撑或全固定，那么有如下选项：——选择剪切力与弯矩最坏状况的边缘情况；——参考第8章的计算方法。注3:fB/c的值可能为很大的负值，如图C.2中a)与b)所示。对于每个肋板β₁=b;/Lp,不需取小于0.12。其中b;是工况1中力Fk或工况3/4中的是肋板长度。fBc应不大于2fA/D。bM;是肋板i由于龙骨弯曲受到的力矩。Fv是工况3或工况4情况下施加在肋板上的总负载，即Fvi=2(Fvi/2)。之间的距离。LmC.2.3肋板与桁刚度的确定nr个肋板中第i个肋板的刚度系数KpLOoR;为对于np,i=1。式中：kEF——末端固定系数，简单支撑末端为1,固定末端为4;…………(C.1)EI——是抗弯刚度，单位为牛平方毫米(N·mm²),通常是用复合材料的叠层分析或弹性模量与其他材料面积的二次矩的乘积(见ISO12215-5:2008,附录C);Lp——C.1.2中定义的肋板有效长度，单位为米(m)。中线桁(j=1)的刚性参数KGIRDER;或中线附近两侧的对桁(j=2)计算如下：…………(C.2)GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012桁/肋板刚度系数为…………(C.3)若KGFSR>0.5,桁之间的肋板可看作有效。C.2.4舱壁或深部肋板的处理在所有工况下，肋板即底部加强筋，根据它们的相对刚度分摊总负载。若其中一个肋板比其他肋板对于舱壁，这种效应可能被简单负载分布方法所高估。为了防止刚性肋板吸收了过高负荷，EI值被限制以获得以下结果。对于舱壁或局部舱壁，最大有效高度不应超过：——对于刚性金属舱壁，为70t;——对于其他材料的单层舱壁或空心舱壁，为45t。此处t是单层舱壁的厚度，也是复合舱壁厚度的80%。由每个肋板承担总横倾力矩M₁.2的占比主要取决于肋板的相关刚度与力通过龙骨螺栓或鳍边缘传递的间距b。由以下公式计算：…………(C.4)每个肋板承担M₁,2的部分，单位为N·m。式中： 肋板因数。FFLO₀R;——C.1中每np个肋板中，肋板i的肋板刚性因数。K——龙骨螺栓间距因数，其中：——对于带法兰的龙骨，每个位置或横向螺栓间距相同。对于无螺栓(焊接龙骨),具——对于螺栓位于鳍根处的无法兰龙骨，横向螺栓间距会变化，距前后边缘更近的肋板会比中弦区域承受更小的负载，Kg应取：Kg=0.2nr—0.2,对于尾部肋板；Kg=1,对于首部肋板。 对于中弦区域存在的肋板，根据有效肋板的数量nFKg=1.6,np=3,因此，对于肋板有相似刚性且数量较多(np>5),以及由于上面列出的其他原因所以Kp=1时，…………(C.6)一旦M;已知，f;可通过表C.1公式得出。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012C.2.6工况3的分析(垂向冲击)设计垂向力F₃分散在肋板中。工况3中每个肋板的垂向力，单位为N。所有肋板有相同刚度的垂向力，单位为N。…………(C.7)…………(C.8)C.2.7工况4的抗性(纵向影响)C.2.7.1垂向力设计纵向力F₄的力矩受。分散在肋板中的，需要抵抗M⁴.2的肋板i上的垂向力Fvr₄;的影响。C.2.7.2旋转中心龙骨假设为以旋转中心R旋转，位于船体与龙骨接合面，从任一基点(图C.3中为0)起纵向长度达xR。…………(C.9)从任一基点到旋转点的纵向位置，单位为m。x;是基点与肋板i中心的纵向距离(见图C.3)。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012Lp中33——网状折叠托层(见表D.2与图D.3);4——肋板正常法兰的界线(见图D.1)。图C.3典型肋板布置侧视图与纵向搁浅力C.2.7.3肋板的力(无纵向桁)每个肋板的垂向力由式(C.10)得出，单位为牛(N):每个肋板的垂向力Fv₁;应用于表C.1中公式计算弯矩和剪切力。…(C.10)在所有肋板的几何形状、绞合、长度、间距与末端固定全部相同时，选择中心将会在中央肋板或两条中央肋板的中间。…………(C.11)相同肋板中每个肋板上的力，单位为牛(N)。l;是到R的距离。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012C.2.7.4肋板的力(带纵向桁)桁-肋板刚性系数，KGFsR由式(C.3)计算，并使用新的变量：桁的平均力分布，Pg为：………………(C.12)PG=0.0148X⁴+0.0055X³—0.1443X²+0.1863X+0.9323………(C.13)由肋板i、桁j承受的修正垂向力为FcVF4;=FvF4i×(1—Pg)…………(C.14每个肋板i上F₄的修正垂向力，单位为牛(N)。…………(C.15)与肋板i相交点处每个桁j上F₄的修正垂向力，单位为牛(N)。因此桁受到每个肋板交点的力，即np——某些力向上、某些力向下。存在两个桁的地方，式(C.15)中的力可假设为平均分配在每个桁之间。或者，与肋板刚性相关的桁可以使用表C.2估算。C.3肋板强度分析——其他类型C.3.1非埋入式龙骨结构这样的结构包括：——安装在由艇底凹座构成的“雌”桁上的带“雄”桁龙骨，通常只有中线上数个螺栓。主要用于承受垂直情况的龙骨静负载，为楔形且通常用于传递垂直偏移力。——安装在龙骨箱结构中滑轮或连杆的提升龙骨，可延伸并安装到甲板首部，或直立并截止在离水面稍远一点的地方。——倾斜龙骨。表C.2工况4中桁负载分配Pc与肋板刚性相比的桁刚性桁负载分配低桁刚度与肋板等刚度1高桁刚度23GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表C.2(续)与肋板刚性相比的桁刚性桁负载分配Pg这不是所谓的引入了将网格交叉点引入几何兼容性的“网格反应”,但这是一种非常粗略的近似，它认为刚性桁可以在承载搁浅负荷时发挥重要作用。一种更准确的方法是采用网格理论、矩阵位移法或有限元分析方法，联合作用于肋板-桁网格平面下hp4位置处的水平冲击搁浅载荷F₄。该方法是由对有限数量的肋板/桁结构进行FEA评估得出的。在所有的情况下，桁和肋板都看作在每一端都受到稳固支撑。式(C.13)不适用于在只伸展到肋板上的桁(即桁端部为弹性支撑)。这种方法应该被认为是非常接近精确的，且Pc值可能精确到偏差在士0.25内。附录和式(C.13)的使用不应被用于近似1.0因数的“设计”龙骨网格(提供的弯矩与剪切力除以所需弯矩与剪切力)。这张表表明，桁承担工况4中力的重要结构件。作为使用C.2.7.4公式的另一种选择，可以适当地假设当肋板承担所有工况1时，桁承担工况4。图C.4非埋入式龙骨结构C.3.2封闭龙骨或呆木曲也应避免。图C.5显示了一种封闭龙骨或呆木的由现有经验推荐的结构布置。图C.5封闭龙骨结构布置示例GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012C.3.3结构布置理想模型C.3.1与C.3.2中的龙骨结构由三维数字方法充分分析。然而，这并不一定总是一种选择。下面的理想设定是为了定义一个可以由简单的梁方程分析的结构。它是一种保守的方法，见用于低遵从性因素的设计的表C.2中的注释。基本假设见下：——在龙骨箱前后端部，或船体凹处，或倾斜龙骨湿箱肋板前后，都是由一对连续的(边对边)的肋板单独承担负载；——忽略在末端肋板中由中间肋板提供的支撑；——忽略龙骨箱、凹槽或其他纵向结构的作用；——横向弯曲力矩(工况1或2)是通过一对相等且相反，几乎水平的力作用的，水平力在每一肋板的中心纯耦合。这表现为在龙骨箱/凹处垂向侧边、上产生的承载力，或在倾斜龙骨支撑点支座上下两侧产生的反应。肋板的力矩通过方程C.4得出。——垂向力F₃(工况3)被分解为两个单独向上的垂向力，施加在肋板/隔板前后中心线上。施加在肋板的垂向力由式(C.7)和式(C.8)得出；——纵向力(工况4)被传递到肋板/隔板前后，作为两个相等但反向的单独垂向力施加在各肋板上C.3.4公式肋板弯矩和剪切力公式见表C.1,除了垂向力的横向分散为0。β为0且沿着肋板长度方向的剪切力为常数。见表C.3。表C.3简单支撑或全固定末端(嵌入、提升与倾斜龙骨)的工况1或工况2与工况3或工况4的剪切力f与弯矩m公式工况末端情况见图3或4GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表C.3(续)工况末端情况见图肋板处mmA/D=0FF注1:在这些方程中，肋板剪切力与弯矩的符号为f与m,对应该工况下龙骨收到的力与力矩为F与M。注2:若边缘情况不是理想情况的简单支撑或完全固定，那么有以下选择：——选择剪切力与弯矩的最差边缘情况；——参考第8章中的数字方法。“M;由龙骨弯曲造成肋板i的力矩。hFvi在工况3或4中施加在肋板上的总负载。C.4肋板最终评定对于每个肋板：——根据C.1～C.4的内容，评估工况1～工况4的局部剪切力f与弯矩m,并选择要求最高的——检查肋板的尺寸，使公式1与表2、3定义的设计张应力、压应力或剪切应力没有超标。为此，应使用ISO12215-5和明确的有效板尺寸与面积。——肋板长细比可从ISO12215-5:2008的表20得到，若有必要可用表21进行修正。对于胶合板和玻璃钢肋板，表20的值可乘以1.2;——按12215-5:2008附录C～附录H的要求，完成机械性能或加强筋的计算。考虑到龙骨的缺陷能导致人命的丧失，附录C中简化方法不应用于设计为最低限度符合式(1)中应力极限。C.5专用软件与电子表格尽管附录中所有计算步骤可使用数学计算器手动计算，仍然要认识到设计者可能希望使用专用软件与电子表格。在鼓励使用这些工具时，应仔细确认工具而不能再无附录内容为依据时使用。这些附录包括了许多不只使用软件得出的良好做法的建议。由于本标准目的是为了促进帆船关键部件的安全结构布置，因此用户不应试图以最低标准为目标，且应经常参考以往经验。由于有必要对肋板固定和力的分散做出一些假设，因此进一步建议利用软件的速度优势对这些假设进行研究。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012(资料性附录)龙骨鳍强度(固定或倾斜)与螺栓连接固定压载龙骨的算法D.1一般要求本附录为龙骨螺栓的尺寸、与螺栓相关结构件和鳍弯曲强度提供“惯用”的计算方法，并提供基于现有经验的指导方针。D.2压载龙骨材料设计强度金属的机械性能应符合表B.1或表B.2,但ISO12215-3的值也可以使用。其他材料的机械性能应遵循ISO12215-5的定义，但要使用第5章定义的设计应力。D.3工况1或工况2的压载龙骨强度D.3.1一般情况当受第7章规定中负载(力和力矩)的影响时，压载龙骨内的应力不应超过设计应力。当龙骨全部由相同材料制成时，应进行弯曲应力检查。…………(D.1)σi单位为N/mm²。式中：M₁.1——侧倾造成的弯矩，为7.2或7.3(N·m)中的M₁.1或M2.1;SMk——压载龙骨中性轴的横截面模量；σd——第5章中定义的任一龙骨结构材料的设计应力。在有显著扭转力矩的地方，应使用附录E所示的扭转模量来检查扭转造成的剪切力，这可能需要在一些部位上对压载龙骨的强度进行评估，包括龙骨外延处船体的部分。然而，可通过检验明显得到时，评估只需要在压载龙骨的顶部进行(图1的龙骨重心距离a)。当龙骨由不同材料制成时，不应使用式(D.1),单龙骨材料的设计弯矩应大于M.。虽然屈曲可能是一个问题且需检查，但不在本附录范围内(见7.8)。D.3.2带顶部法兰的螺栓压载法兰尺寸应是：法兰的设计强度应不超过支承压力p或是螺栓拉力，如图D.1b2)所示。法兰突出长度x(mm)和厚度trL(mm)之间的比例，如图D.1b2)所示，应满足以下方程。当拉着两个连续螺栓之间法兰稳固悬臂的螺栓弯矩与设计应力相符时：(D.2)GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012(D.3)颈部直径(见D.4.1)看作0.85d,对于σdbol的系数1.2=0.8/0.67,是从表3的工况1中螺栓应力转化为龙骨应力。在与龙骨连接点处所需的x到xmax之间的法兰厚度为：式中：Fbolt——工况1的螺栓力；x——被考虑点和螺栓力的应用点之间的距离(mm),不大于从内连到龙骨的焊缝长XMAx,也不小于0.5xMAx;tpLa→NAx)——从螺栓轴线上x到xmAx(与龙骨连接点)距离上的法兰厚度；dreq——工况1时，从D.4的计算中得出的螺栓公称(非颈部)直径(mm);b。——平均螺栓距离(mm);σdFL——第5章中定义的龙骨法兰设计应力(N/mm²);1.2odbolt——取螺栓力的klc=0.8时，螺栓的拉伸设计应力(N/mm²)。σum×kMAT×kic=75×0.375×0.8=22.5N/m102.2×(42/200)0.5=46.8mm。D.3.3铸铁压载物成品帆船压载物通常由片状石墨的铸铁制成，由螺钉或螺栓连接。这种材料的脆性和表面硬度使其难以钻孔或锉线。在非法兰铸铁压载物上，在浇铸前将预螺纹的钢镶件包括在内是推荐做法。见D.3.4铅压载物铅或铅合金的机械性能很低。因此，用这些金属制成的薄且深的鳍通常需要一个钢框架和顶部法兰，以保证足够的弯曲强度和连接。若这种框架不合适，因为铅的蠕变，通常需要定期的螺栓紧固，这种情况下，在用户手册中应包括龙骨螺栓检查与重新紧固的说明。由于螺钉或螺栓在铅中固定有困难，通常在铅成型前，使用螺纹杆固定铅压载龙骨的机械连接。它们的下半部分一般是弯曲的(“J”杆)或通过板之间连接，以确保它们在铅中有正确的锚定。D.3.5实心和镂空的箔片附录E给出了一些典型实心和镂空箔片的面积A,断面系数SM,以及面积的二阶矩I。D.3.6焊接龙骨焊接舵情况下，应特别注意不要将焊缝置于高应力区。若不能避免这种情况，则焊接点应将应力集中因素考虑在内。焊缝内的设计应力应按照表2所列：……在热影响区……。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012除非有充分技术理由解释的疲劳强度检查的缺失(见附录A),否则应使用附录F或其他等效方法进行疲劳分析。在发现角焊缝失效可能导致潜在的龙骨损失的情况下，设计应重新设计，以提供一定的结构冗D.4螺栓连接压载龙骨分析注意——评估龙骨螺栓的方法是基于一个沿鳍根或龙骨法兰大致均匀分布的直径和间距。在中心或面向鳍根或龙骨法兰一端的螺栓尺寸或数量的集中不在本标准范围内，也超出了现有实例的标准。除第7章中的工况之外，当对是否缺少广泛的均匀螺栓分部问题上存疑时，还应使用龙骨后缘或球鼻最低点上工况4的25%对螺栓进行分析，该负载向前方作用以施加给螺栓后缘张力。这个额外的工况的执行不会是一个正常要求，对于广泛均匀分部螺栓布置也不是必要的。D.4.1标称螺栓直径与颈径的关系表D.1根据ISO螺纹类型给出了ISOM型颈径与公称直径的对应关系。若螺栓的公称直径d当螺栓直径不在表D.1中时：——若P(mm)已知，则dneck=d—1.227P;——若P(mm)未知，则dneck=0.85d或d=1.18dneck。公称直径d正常升沉良好升沉mmGB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012表D.1(续)公称直径d正常升沉良好升沉mmmmmm建议使用阴影线中的值。D.4.2典型螺栓布置图图D.1是图C.3的放大图，为俯视图，有两个典型的布置：有或没有顶部法兰。重要——图D.1展示了直接安装在船体上的压载龙骨情况。底板的尺寸应符合D.5的建议尺寸。考虑艉肋板的螺栓和前肋板的前螺栓。图的FL2处截面图D.1龙骨螺栓40GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012b1)带顶部法兰的龙骨b2)显示xMAx与trLFL2处截面1——在箔片形状或顶部法兰(见D.4.3)0.42bkmax中平行于中心线的铰链轴承线；2——网状研磨盘；3——铸铁压载物中的钢。D.4.3压载物的横向铰接点位置如图D.1所示，螺栓连接压载物的铰线被认为位于距中心线的距离为0.42bkmax的位置，这是关于下廓线的重心，其中bKmax(mm)是龙骨顶部弦或法兰的顶部的最大宽度。为简化，此值也用于带有顶部法兰的龙骨(见图D.1b1)]。D.4.4工况1螺栓直径的确定D.4.4.1工况1相同直径与材料的螺栓对于有相同直径与材料的龙骨螺栓，下列公式给出了所需颈部直径：螺栓(螺纹底部)所需颈部直径，单位为毫米(mm)。M₁.1——设计弯矩(见7.2),单位为牛米(N·m);…………(D.5)b:铰链承载线与每个螺栓轴距离(见图D.1),单位为毫米(mm);的集合，不只是距铰合线最远的螺栓，而是所有螺栓。然而，这些螺栓不是指“在铰线的另一侧”,即：偏倒时下风部分，负值b;的，不需要考虑；b;max——b;的最大值，单位为毫米(mm);章定义的螺栓设计应力，单位为牛每平方毫米(N/mm²)。注1:该计算认为，底部和肋板都是刚性的，并与铰链线周围的面一起偏转。GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012力矩乘以1000以得到单位为N/mm的弯矩，M1.1单位为牛米(N·m)。D.4.4.2工况1不同直径的螺栓当不是全部龙骨螺栓直径都相同，但它们由相同的材料制成时，每个螺栓应满足下列方程：……(D.6)式中：b,——在铰链轴承线和每个螺栓轴之间(见图D.1)的距离，单位为毫米(mm);Σ(b;²×dinck²)——每个螺栓b;与dinck平方的乘积，单位为四次方毫米(mm)。D.4.4.3工况1螺栓的力表D.2需要得到螺栓上的力。它是由式(D.6)推导出来的：单位为牛(N)。或…(D.7)…(D.8)此为若所有螺栓有相同直径的简化公式，单位为牛(N)。D.4.5工况4的螺栓连接压载龙骨分析D.4.5.1工况4(纵向搁浅)螺栓直径的确定由在C.2.7.2中定义的旋转点R所确定的力矩M4.1r,是牵引时螺栓受力的总力矩M₄1的一部分，其余的力矩来自R点的后肋板的受压。D.4.5.1.1工况4相同直径与材料的螺栓相同材料螺栓所需的颈直径，单位为mm。式中：M4.1.T——工况4螺栓在牵引方向上设计应力…………Lk、Lk₂——分别为上龙骨弦长和R点前方的弦长部分(见图D.1);lR——每个螺栓轴和R点距离(见图D.1);≥lg;²——所有lg的集合，包括从σdbolt——第5章中螺栓的设计应力，单位为牛每平方毫米(N/mm²)。D.4.5.1.2工况4不同直径的螺栓…………(D.10)42GB/T19314.9—2019/ISO12215-9:2012dincck螺栓的颈直径(i=1、2、3…),单位为毫米(mm);∑lr²×dinck₂每个螺栓lr;与dineck平方的乘积总和。D.4.6螺栓直径的最终确认最终选择的螺栓标称直径，对于每一个位置而言，应与工况1和4所需最大颈直径相符。螺栓的最终公称直径应不小于：——对于设计种类C与D,10mm;——对于设计种类A与B,12mm。表D.1给出了依据纵摇的颈与公称直径关系的信息。注意——只有当螺栓能够有效地传输其力时，该确认才有效，这意味着D.5的相关要求应被满足。D.4.7压载龙骨顶部的支承压力当为船侧倾时，铰链的平衡和螺栓强度会导致龙骨顶部和船底部的支承压力(见图D.1a2)或b2)压力图]。…………(D.11)最大支承压力，单位为N/mm²。所有尺寸单位为m,mKEEL单位为kg。Pbmax——最大支承压力(N/mm²),应不大于压力(龙骨顶部、船体或接合材料)下各种材料的设计支承应力σd,总是二者之间较小数(见第5章);Lk——龙骨上弦或法兰顶部Lr