Перейти к содержанию
АХТУБИНСК городской форум
Авторизация  
adm

6.5. Подкрепленные пластины - панели

Рекомендуемые сообщения

6.5. Подкрепленные пластины - панели

6.5.1. Конструкция подкрепленной панели

Подкрепленные пластины или панели-обшивки представляют собою сложную конструкцию собранную из разнородных по прочности и жесткости материалов (как правило, с помощью заклепок). В такой конструкции считается, что деформация всех элементов одинакова, а величина напряжений из-за различных модулей упругости – разная. Задача оценки прочности отдельного элемента такой конструкции усложняется еще и тем, что тонкостенные оболочки (листы обшивки) и длинные стержни (стрингеры) могут работать с потерей устойчивости. Лучший результат в этой ситуации дает эксперимент с замером действующих напряжений в интересующих испытателя элементах. Однако любому эксперименту должен предшествовать расчет.

Подкрепленные пластины рассчитывают на прочность различными методами. Используют метод редукционных коэффициентов.

Дано: конструктивная схема крыла, которая представляется как тонкостенная подкрепленная стрингерным набором оболочка (панель-обшивка), имеющая лонжерон.

Расчетные силовые факторы представлены в виде эпюр поперечной силы Q и изгибающего момента М.

Известен материал всех трех элементов (лонжерона, стрингеров, обшивки): предел прочности и модуль упругости первого рода Е.

Известны все геометрические размеры панели-обшивки и ее элементов (рис. 6.3).

Найти: действующие напряжения во всех элементах конструкции, например в обшивке , и оценить их прочность, т.е. сравнить действующие напряжения с предельными. В качестве предельных напряжений могут быть как предел прочности - , с некоторым понижающим коэффициентом, так и критические напряжения потери устойчивости , в зависимости от условий работы элементов конструкции.

6.5.2. Общая схема расчета подкрепленной панели

1. Находим главные оси жесткости конструкции. Принимаем, что ось ОХ совпадает с хордой крыла и направлена вправо (профиль симметричный), а ось ОY ей перпендикулярна и направлена вверх, начало координат в точке пересечения осей на стенке лонжерона.

2. Для использования метода редукционных коэффициентов принимаем следующие допущения:

а) все элементы выполнены из одного материала, т.е. имеют одинаковый модуль упругости Е, а именно такой, как у наиболее прочного элемента, в нашем случае – лонжерона;

б) площади i-тых элементов (стрингера, обшивки) во столько раз меньше фактических, во сколько раз напряжение из реального материала меньше, чем у принятого выше - согласно п. а), т.е.

,

где - редукционные коэффициенты для каждого из i-тых материалов

,

где - напряжения в поясе лонжерона,

-напряжения в i-тых элементах (более слабых чем пояс).

Расчет ведется в несколько приближений, уточняя действующие напряжения и коэффициент в каждом приближении. В первом приближении в растянутой зоне в качестве расчетных i-тых напряжений берется предел прочности, если расчет идет по разрушающей нагрузке; в сжатой зоне – или предел прочности, или критические напряжения потери устойчивости при продольном изгибе – что меньше (рис. 6.4).

Если расчет идет в рамках предела пропорциональности без потери устойчивости, то редукционные коэффициенты можно принять равными

,

а расчет может вестись в одно приближение.

3. Выполняем расчет.

6.5.3. Порядок расчета подкрепленной панели

А. Выбираем в качестве самого прочного (жесткого) элемента лонжерон, как правило, это – сталь. Считаем, что и при растяжении, и при сжатии он работает по пределу прочности материала.

Б. Вычисляем редукционные коэффициенты всех элементов

В. Вычисляем площади поперечных сечений Fi элементов конструкции крыла и их редуцированные площади

.

Г. Вычисляем моменты инерции Ii элементов конструкции крыла и их редуцированные моменты инерции, например для крыла (рис. 6.3)

,

где - половина (высоты) расстояния между однородными элементами верхнего и нижнего ряда конструкции.

Д. Вычисляем напряжения в наиболее прочном элементе (поясе лонжерона)

,

Затем – редуцированные напряжения в остальных элементах и, наконец, выполняется проверка на прочность

Рассчитывается столько j приближений, сколько необходимо для допустимой разницы между редукционными коэффициентами.

.

Расчет выполняется отдельно для растянутой и сжатой зон в соответствии с табл. 6.3.

В табл. принято:

1) критические напряжения стрингера (размеры показаны на рис. 6.5):

Таблица 6.3

Расчет напряжений в элементах панели

Элемент Е

Пояс лонжерона Еn

1

Стрингер

Растяжение

Сжатие

Е =

=

Обшивка Растяжение

Сжатие

Е =

=

2) критические напряжения обшивки

или

Если обшивка работает за пределом своих критических напряжений

> ,

но поддерживается стрингерами (рис. 6.6), то в качестве расчетных напряжений обшивки принимают долю критических напряжений стрингера,

где = - редукционный коэффициент обшивки относительно стрингера, а остальные размеры приведены на рис. 6.6 ( - толщина обшивки).

т.е. , где - редукционный коэффициент

6.5.4. Пример расчета подкрепленной панели

Ниже приводится численный пример теоретического определения нормальных напряжений в обшивке стреловидного крыла.

Практическое определение напряжений с использованием тензодатчиков определяется по формуле (2, разд. 5.2).

,

где - база тензодатчика,

- деформация обшивки вместе с тензодатчиком – определяется экспериментально для сечений, по которым размещены тензодатчики в зависимости от прикладываемой к образцу нагрузки.

Теоретическое определение нормальных напряжений в обшивке выполняется с использованием метода редукционных коэффициентов, используя формулу (9, разд. 5.2).

Дано:

1. Эпюры сил и моментов по размаху крыла. Нагружение осуществляется в пределах пропорциональности.

2. Место установки тензодатчиков (место сечения):

А) от узла навески крыла.

3. Размеры и характеристики элементов в сечении:

профиль крыла – симметричный (ось жесткости лежит на хорде);

количество стрингеров n, их площадь поперечного сечения Fстр;

площади поперечных сечений обшивки и пояса лонжерона Fобш, Fпояса;

среднее расстояние между верхними и нижними поясами, обшивками, стрингерами Нср;

модули упругости Е заданных элементов:

Определить: напряжения обшивки в сечении.

Решение:

Вычисляем редукционный коэффициент

и напряжения в поясе лонжерона

) ;

=

Для P=2500 даН 110000 даН см - по эпюре

Для P=3500 даН 160000 даН см - по эпюре

Для P=4000 даН 190000 даН см - по эпюре

Для P=2500 даН .

Для P=3500 даН

Для P=4000 даН

Б) для места установки тензодатчиков (место другого сечения):

Для P=2500 даН 75000 даН см - по эпюре,

Для P=3500 даН 100000 даН см - по эпюре,

Для P=4000 даН 120000 даН см - по эпюре.

Напряжения: для P=2500 даН ;

для P=3500 даН ;

для P=4000 даН .

По расчетным данным строится зависимость напряжений в сечениях от величины нагрузки на крыло. Наибольшие напряжения сравниваются с допустимыми, например, с пределом прочности или с критическими напряжениями. Делается вывод о достаточности прочности конструкции при действии расчетных нагрузок.

Например для обшивки из литейного материала АЛ9-1Т5 предел прочности = 210 МПА. Тогда, сравнивая наибольшее напряжение с учетом коэффициента надежности f =1,5 получим:

1,5(177) = 265,5, что больше чем предел прочности (с запасом). Тогда определяется величина нагрузки, при которой

Вопросы по теме 6. Расчет обшивок (панелей)

1. Изгиб обшивки от распределенной нагрузки

2. Работа сферической оболочки при распределенной нагрузке

3. Работа цилиндрической оболочки при распределенной нагрузке

4. Замкнутый контур при кручении

5. Открытый профиль при кручении

6.Устойчивость криволинейной панели-обшивки при сжатии

7. Устойчивость плоской прямоугольной пластины-обшивки при сжатии

8. Устойчивость плоской косоугольной пластины-обшивки при сжатии

9. Устойчивость плоской пластины-обшивки при сдвиге

10. Устойчивость криволинейной пластины-обшивки при сдвиге

11. Конструкция подкрепленной пластины - панели.

12. Общая схема расчета подкрепленной панели

1.3. Порядок расчета подкрепленной панели

1.4. Пример расчета подкрепленной панели

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Авторизация  

×