69153

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРУШАЮЩЕЙ НАГРУЗКИ ПОДКРЕПЛЁННОЙ ПАНЕЛИ

Лекция

Астрономия и авиация

Панель элемент авиационной конструкции состоящий из пластинки обшивки и стержней стрингеров подкрепляющих её. В зависимости от характера соединения обшивки со стрингерами различают панели: клёпаной конструкции; сварной клеесварной и клеевой конструкции; монолитные...

Русский

2014-09-30

473.5 KB

18 чел.

PAGE   \* MERGEFORMAT 168

Министерство образования и науки Украины

Национальный авиационный университет

Аэрокосмический институт

Кафедра конструкции летательных аппаратов

 

ЛЕКЦИЯ № 13 (3)

по дисциплине "Конструкция и прочность летательных аппаратов"

13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗрушающей НАГРУЗКИ

ПОДКРЕПЛЁННОЙ ПАНЕЛИ

Составитель проф. Радченко А.И.

 

Киев  2009

13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗрушающей НАГРУЗКИ

ПОДКРЕПЛЁННОЙ ПАНЕЛИ

Панель - элемент авиационной конструкции, состоящий из пластинки (обшивки) и стержней (стрингеров), подкрепляющих её.

В зависимости от характера соединения обшивки со стрингерами различают панели:

- клёпаной конструкции;

- сварной, клеесварной и клеевой конструкции;

- монолитные;

- слоистой конструкции.

Недостатком клёпаной панели является значительное её ослабление отверстиями под заклёпки. Из-за концентрации напряжений у отверстий относительно быстро развиваются трещины.

Панель - специализированный элемент конструкции.

Преимущественными нагрузками для неё являются растягивающие или сжимающие усилия, возникающие при общем изгибе крыла. местная воздушная нагрузка обычно в расчёт не принимается.

 13.1. РАБОТА ПАНЕЛИ ПРИ СЖАТИИ ПОСЛЕ ПОТЕРИ
                  УСТОЙЧИВОСТИ ПЛАСТИНКИ
.

Рассмотрим панель, составные элементы которой выполнены из одного материала (рис. 13.1). При сжатии такой панели её сечения деформируются как единое целое ( ε = соnst) и напряжения во всех элементах сечения σ = εЕ  оказываются одинаковыми и практически постоянными по всему сечению
(рис. 13.1,
а).

При увеличении сжимающей нагрузки до уровня, вызывающего потерю устойчивости пластинки, картина деформации меняется.

изгиб пластинки требует меньших энергетических затрат, чем сжатие, поэтому распределение напряжений по сечению изменяется. В подкрепляющих элементах и на участках обшивки, которые непосредственно прилегают к этим элементам, напряжения по мере дальнейшего нарастания нагрузки по-прежнему увеличиваются (рис. 13.1,б), а на участках обшивки, удалённых от подкрепляющих элементов, напряжения практически остаются постоянными - на уровне σкр.обш, но ширина этих участков – постепенно увеличивается.

При значительных прогибах эти напряжения могут даже уменьшиться. Наибольшая неравномерность распределения напряжений по ширине пластинки имеет место в момент потери устойчивости подкрепляющих элементов (рисунок 13.1, в). Этот момент соответствует разрушению панели. Нагрузка, которую выдерживает панель на данный момент, и есть разрушающая, её нужно уметь рассчитывать.

Рис. 13.1. Схема разрушения панели

Для упрощения вычислений условно принимают, что часть пластинки, шириной 2с, непосредственно прилегающая к подкрепляющему элементу,
работает с напряжениями, равными напряжениям в этом элементе, а вся остальная её часть не работает.

Расчётная схема сечения панели при таком допущении представлена на рис. 13.1,г.

Величина 2с называется приведенной шириной обшивки. Она рассчи-тывается из условия эквивалентности осевых усилий, передаваемых действи-тельным сечением (рис. 13.1, в) и условно принятым для расчёта (рис. 13.1, г).

Условная площадь сечения, составленная из суммы площадей подкрепляющих элементов и участков обшивки, шириной 2с, прилегающих к этим элементам, называется редуцированной площадью панели

             .             (13.1)

Величина                                    ,        (13.2)

которая характеризует долю площади сечения обшивки,- работающей с напряжениями, равными напряжению в стрингере, называется редукционным

коэффициентом обшивки.

используя понятия редукционного коэффициента выражение для редуцированной площади можно записать так:

                                                (13.3)

Максимальная величина нагрузки, которую способна вдержать панель до момента разрушеня

        (13.4)

называется несущей способностью панели.

 

13.2. РАСЧЕТ ПРИВЕДЕННОЙ ШИРИЫ ОБШИВКИ И  
                  РЕДУКЦИОННОГО КОЭФФИЦИЕНТА

Рассмотрим равновесие отсеченной части панели при фактичесом рас-пределении напряжений в сечении (рис.13.2, а) и условно приятом (рис. 13.2,б).

Рис. 3.2. Расчетная схема отсеченной части панели

Так как внешняя нагрузка n в обеих случаях одинакова, одинаковыми должны быть и равнодействующие внутренних силовых факторов

            (13.5)

Интеграл в (13.5) по теореме о среднем можно заменить произведением

       (3.6)             

            (3.6 а)                                      

отсюда

             (3.7)             

Опыт показывает, что достаточная для инженерных расчетов точность во всем диапазоне возможных значений критических напряжений обшивки достигается в предполжении, что средние напряжения в обшивке равны средним геометрическим:

,

отсюда:

                            ;   (13.8)                   

                                              .        (13.9)                   

Справедливость допущения о выборе в качестве средних напряжений средних геометрических из кр.об и стр в пределах пропорциональности можно доказать, рассматривая участок пластинки шириной как изолированную пластинку шарнирно опертую по четырем кромкам, и работающую при напряжениях стр:

                             ,  (13.10) откуда:

                                                .    (13.11)

За пределом пропорциональности справедливость формул доказывается опытным путем.

Для панелей, составленных из удлиненных пластинок, шарнирно опертых по 4-м кромкам (К = 4) при условии работы материала в пределах пропорци-ональности (чаще всего так работают панели фюзеляжа) после подстановки (13.5) в (13.11) имеем:

                                         ;  (13.12)

и                                                     .   (13.13)

Обе формулы имеют ограниченное применение – только в пределе пропорциональности.

В среднем для стрингеров, выполненных из сплава алюминия, критические напряжения имеют порядок 3.107 Н/м2, поэтому приведенная ширина тонкой обшивки, которая теряет устойчивость в пределе пропорциональности, в момент разрушения равна:


.   (3.14)  

Это значение приведенной ширины обшивки обычно берут в качестве первого приближения.

  13.3. ПОРЯДОК РАСЧЕТА НАПРЯЖЕНИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ СЖАТОЙ
           ПАНЕЛИ

При известной погонной сжимающей нагрузке n, равномерно распределенной по ширине панели, напряжения в стрингерах рассчитываются по формуле:

                                                  ,   

здесь В – ширина панели.

Расчеты затрудняются тем, что значение об заранее неизвестно, так как эта величина изменяется при изменении нагрузки, поэтому для расчета напряжений приходится применять метод последовательных приближений.

В первом приближении:

                                                    ;  

                                            .    

 

Во втором приближении:

                                                  ;    

                                                      и т.д.

 Расчет ведут до тех пор, пока разница в величине напряжений стрингера двух поледующих приближений станет меньше 5%.

13.3.1. Пример применения метода последовательных приближений

Определить напряжения в элементах панели (рис. 13.3)

 Дано:

а = 500 мм;     

b = 180 мм;

 = 0,8 мм;    

f стр = 29,4 мм2;

Е = 7,2103 даН/мм2;

N = 1000 даН.

р = 28 дан/мм2

 Решение

I. Критические напряжения пластинки

 

2. Напряжения первого приближения в стрингере

3. Редукционный коэффициент пластинки во втором приближении

4. Напряжения второго приближения в стрингере

5. Редукционный коэффициент пластинки в третьем приближении.

6. Напряжения третьего приближения

  1.  Погрешность

         Результаты расчётов;

 Напряжения в стрингерах - стр = 11,3 даН/мм2;

Средние напряжения в обшивке - ср = стр =0,2111,3 = 2,38 дан/мм2.

ВОПРОСЫ

  1.  Дайте определение термина " Панель".
  2.  Какие нагрузки действуют на панель?
  3.  Опишите работу панели при сжатии после потери устойчивости пластинки.
  4.  Дайте определение термина "приведенная ширина обшивки".
  5.  Дайте определение термина "редукционный коэффициент обшивки".
  6.  Как производится расчет приведенной шириы обшивки и редукционного коэффициента?
  7.  Опишите порядок расчета напряжений в элементах сжатой панели?

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29874. Характеристика федеральных налогов. порядок их исчисления и уплаты 44 KB
  характеристика федеральных налогов. порядок их исчисления и уплаты Законом Об основах налоговой системы в Российской Федерации а также в Налоговом кодексе глава 2 статья 12 устанавливаются следующие виды налогов и сборов: федеральные региональные и местные Федеральными налогами и сборами признаются налоги и сборы которые установлены НК Кодексом и обязательны к уплате на всей территории Российской Федерации. К федеральным налогам и сборам откосятся статье 13 НК РФ: 1 налог на добавленную стоимость; 2 акцизы; 3 налог на доходы...
29875. Виды и характеристика профессиональных участников фондового рынка 27.5 KB
  Виды и характеристика профессиональных участников фондового рынка. При этом вид товара ценные бумаги определяет структуру фондового рынка и компоненты этой структуры осуществляющие как собственно его функционирование так и управление его работой: состав участников рынка местоположение порядок функционирования правила регулирования и т. В целом структуру фондового рынка можно представить следующим образом: субъекты рынка; собственно рынок биржевой и внебиржевой фондовые рынки; органы государственного регулирования и надзора в...
29876. Государственные внебюджетные фонды: источники формирования доходов и направления использования средств 37 KB
  В России действуют следующие государственные внебюджетные фонды: Пенсионный фонд Российской Федерации Фонд социального страхования Российской Федерации Федеральный фонд обязательного медицинского страхования. Фонд социального страхования Российской Федерации ФСС РФ один из государственных внебюджетных фондов созданный для обеспечения обязательного социального страхования граждан России. Регулируется Бюджетным кодексом РФ и федеральным законом Об основах обязательного социального страхования. Федеральный фонд обязательного...
29877. Сущность, функции денег и их роль в системе экономических отношений 32 KB
  сущность функции денег и их роль в системе экономических отношений Деньги это средство выражающее ценности товарных ресурсов участвующих в данное время в хозяйственной жизни общества универсальное воплощение ценности в формах соответствующих данному уровню товарных отношений. В другом определении деньги это абсолютно ликвидное средство обмена которое обладает двумя свойствами: обменивается на любой другой товар; измеряет стоимость любого другого товара эта функция выражается в цене и в масштабах этих цен. Сущность денег...
29878. Краткосрочная финансовая политика на предприятии 45.12 KB
  Успешность работы предприятия в краткосрочном периоде в решающей степени зависит от качества разработанной им краткосрочной финансовой политики под которой понимается система мер направленных на обеспечение бесперебойного финансирования его текущей деятельности. Цели КФП: создание регулирование и контроль денежных потоков; обеспечение производства в рамках имеющихся производственных мощностей и основных фондов; обеспечение гибкости текущего финансирования; генерирование накапливание собственных источников финансирования. Основная задача...
29879. Сущность, формы и виды инфляции. Социально-экономические последствия инфляции 14.69 KB
  Инфля́ция повышение общего уровня цен на товары и услуги. В этом случае говорят что за прошедшее время покупательная способность денег снизилась деньги обесценились утратили часть своей реальной стоимости. Этому способствовал целый ряд факторов глобального порядка: быстрый рост товарного производства усложнение его структуры; системы цен и социальных трансфертов стали универсальными; изменилась практика ценообразования под влиянием монополистических предприятий резко снизилась сфера ценовой конкуренции. Повышение эффективности...
29880. Страховые резервы и пути повышения надежности их использования страховыми компаниями 12.61 KB
  Средства страховых резервов не подлежат изъятию в федеральный бюджет и бюджеты других уровней и используются исключительно для осуществления страховых выплат. Страховщик вправе инвестировать и иным образом размещать средства страховых резервов в порядке установленном нормативным правовым актом органа государственного страхового надзора. Размещение средств страховых резервов должно осуществляться на условия диверсификации возвратности прибыльности и ликвидности. Страховые резервы технические резервы по видам страхования не относящимся к...
29881. Сущность и практика деятельности негосударственных пенсионных фондов 13.8 KB
  Негосударственный пенсионный фонд НПФ особая организационноправовая форма некоммерческой организации социального обеспечения исключительными видами деятельности которой являются[1]: деятельность по негосударственному пенсионному обеспечению участников НПФ в соответствии с договорами негосударственного пенсионного обеспечения НПО; деятельность в качестве страховщика по обязательному пенсионному страхованию в соответствии с Законом Об обязательном пенсионном страховании в Российской Федерации[2] и договорами об обязательном пенсионном...
29882. Мировая, европейская, национальная валютные системы и их взаимодействие на современном этапе 34 KB
  Валютная система это форма орга низации и регулирования валютных отношений закрепленная национальным законодательством или межгосударственными соглашениями. Мировая валютная система это совокупность экономических отношений в мировой хозяйственной сфере связанных с функционированием валюты. Развитие мировой валютной системы Международная валютная система мировая валютная система мировая денежная система всех стран в рамках которой формируются и используются валютные ресурсы и осуществляется международный платежный оборот. Мировая...