船体承受纵向弯曲力,考验的是构件的抗弯强度。
与构件抗弯强度相关的因素,首先是制作构件的材料本身。
大多数木头的屈服强度在六十兆帕左右。
能被船厂用来制造龙骨的木头,肯定都是最好的。
这些优质木材的屈服强度,肯定也会比普通木材更高。
赵炎不知道柏木、杉木的屈服强度具体是多少。
但是肯定不会超过一百兆帕。
另外,赵炎也不知道百炼冶铁坊,目前能炼出来的含碳量最低的钢,是哪种牌号。
暂时用前世他们机械厂最常见的低碳钢举例。
前世他们机械厂常用的低碳钢牌号是Q235。
这种钢的屈服强度,就是它牌号上标的两百三十五兆帕。
从数字上看,低碳钢的屈服强度只是木材的二点三五倍。
钢材与木材的替换比例要达到二点三五比一,才能保证强度。
这样的话,就需要七百多公斤的钢材,折合大约一千一百宋斤。
赵炎从百炼冶铁坊拿钢材的价格,跟陈家铁器行一样,都是两百文一斤。
单是钢材支出一项,就需要两百九十贯左右,比一条三百料的船还要贵几十贯。
好在决定构件抗弯强度的第二个因素,就是构件的截面特性。
钢材相比于木材还有一个优势,那就是钢材的可塑性更强。
同样牌号,同样重量的钢材,分别做成同等长度的螺纹钢、工字钢、槽钢灯型材。
构件的抗弯强度,最高可相差十倍。
工字钢、槽钢这样的型材,折弯时候考验的就不只是材料的屈服强度那么简单了。
需要把材料的抗拉、抗压、抗剪切等一系列性能,综合起来算进去。
大批量生产的型材中,抗弯强度最好的要数工字钢——某些3D打印的特殊型材暂且不算。
工字钢的纵向强度最好,横向也有不错的强度。
无论是几百米深的巷道、隧道支护,还是铺路、修桥。
工字钢都是最常使用的型材。
不过纯手工打制工字钢有些难——赵炎需要考虑制作钢材轧机了。
目前赵炎只能退而求其次,选择制造角钢,也就是L型钢。
这个相对工字钢,要简单的多。
打制一个长条形钢板,再纵向对折就行了。
同一个牌号,同等重量的钢材,分别制作成同等长度的角钢和螺纹钢。
角钢型材的纵向抗弯强度,可以达到螺纹钢的二点五倍。
这样的话,需要的钢材重量就能降低到两百八十公斤,折合大约四百三十宋斤。
这样所用钢材的价格,就能降低到一百一十贯左右。
王坊主说,可以做龙骨的木料,从江西路运到真州、扬州,每根将近五十贯,两根将近一百贯。
