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

12 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

81979. Великі українці. Маленькі історії про великі істини 94 KB
  Історико-пізнавальний проект передбачав підготовку учнів 5-8 класів на протязі двох місяців. Діти готували матеріал про одного або двох із запропонованих їм творчою групою (до якої входили вчителі та учні) представників із числа Великих українців (до їх числа входили українці обрані самими дітьми).
81980. Велетні чарівники 95.5 KB
  Формувати науковий світогляд та початкове уявлення про астрономію; дати елементарне уявлення про Всесвіт закріпити знання про воду та її значення розширити знання про повітря; розвивати пізнавальні інтереси вміння бачити красу і захоплюватися нею.
81981. ТО СВІТЛИЙ ВЕЛИКДЕНЬ ГОСПОДНІЙ ДИТЯЧИЙ ЗВЕЛИЧУЄ СПІВ 74 KB
  У нашого українського народу існує повір’я, що від тих батьків, які не дотримуються звичаїв, родяться діти, що стають вовкулаками. Вовкулака – це завжди похмурий, завжди чимось незадоволений чоловік; в день святого Юрія він перекидається вовком, бігає разом з іншими звірами по лісі...
81982. Великодні свята в Україні 891 KB
  Практична: розвивати комунікативні навички учнів у учнів; формувати вміння підтримувати бесіду використовуючи лексику з даної теми; розвивати культуру спілкування; вчити учнів виконувати проектпрезенту вати результати проектних досліджень; розвивати навички групової роботикри тичного...
81983. Проект з французької мови: Чому Великдень є улюбленим святом дітей? 182.5 KB
  Завдання: Збагатити знання про історію та традиції святкування Пасхи. Дібрати французькі та українські прислів’я та приказки до цього свята та зробити порівняльну характеристику. Скласти вітальні привітання до свята Великодня. Оформити проект до цього свята.
81984. ВЕРНІСАЖ РОКУ 257.5 KB
  Ознайомити учнів із поняттям текст формувати уявлення про текст як форму зв’язного висловлювання його характерні ознаки; розвивати вміння визначати тему тексту добирати заголовок до тексту відповідно до його змісту; збагачувати словниковий запас учнів; розвивати усне і писемне мовлення...
81985. Веселі старти 39 KB
  Мета. Створити атмосферу свята. Виховувати любов до фізкультури та спорту: розвивати руховий апарат, фізичні уміння та навички, зміцнювати здоров’я, виховувати почуття дружби, колективізму. Обладнання. М’ячі, скакалки, кубики, обручі, стрічки, дротики.
81986. ВЕСНА МИЛІША ВСІХ 72 KB
  Добрий день вам, люди добрі, що сидять в нашій господі. Раді з святом вас вітати, щастя і добра бажати. З початком весни, з першою весняною травичкою, ніжними квітами й дзвінким співом пташок приходить до нас і жіноче свято – 8 Березня. Це свято наших мам і бабусь.
81987. Я – перша квіточка весни 91 KB
  Хто ж із них переможе? Цього ми поки що не знаємо... Але, напевно, кожен із нетерпінням чекає на початок конкурсу. Ведуча 2. Насамперед потрібно визначитись, в якому порядку учасниці будуть змагатися, потрібно провести жеребкування.