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

20 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

30867. Эндокринная функция эпифиза, тимуса, почек и сердца 29.5 KB
  Тимозин способствует повышению реактивности организма стимулирует эритро и лимфопоэз. Повышение увеличение растяжения подавляет секрецию ренина снижение уменьшение растяжения стимулирует. Повышение концетрации натрия стимулирует секрецию ренина понижение тормозит.Активация симпатических влияний н на ЮГК стимулирует секрецию ренина.
30868. Понятие о крови 29.5 KB
  Понятие о крови Кровь это жидкая ткань относится к соединительной ткани. Представление о крови как системе создал наш соотечественник Г. Система крови включает: а периферическую кровь б органы кроветворения в органы кроверазрушения г депо крови Функции крови: 1. Регуляторная заключается в транспорте гормонов и других биологически активных веществ 5 Поддержание гомеостаза 6 Обеспечение креаторных связей Объем крови 68 от массы тела 46 литров .
30869. Общая характеристика форменных элементов крови и их роль в организме. Гемопоэз, механизм и регуляция образования форменных элементов крови. Лейкоциты 60 KB
  С помощью лейкоцитов обеспечивается мощный тканевой и кровяной барьеры против микробной вирусной и паразитарной инфекции. Морфологической особенностью лейкоцитов отличающей их от других форменных элементов крови является наличие ядра различного по размерам и степени дифференцировки у разных видов. Агранулоциты: а лимфоциты б моноциты Время жизни большинства лейкоцитов невелико: от нескольких часов до нескольких суток. Тканевые за пределами сосудистого русла основное состояние лейкоцитов.
30870. Виды иммунитета 77 KB
  Клетки моноцитарномакрофагальной системы. За счет компонента С5 комплекс прикрепляется адгезия к мембране клеткимишени поверхности микробов клетками инфицированными вирусами. К ним принадлежат все гранулоциты: полиморфноядерные нейтрофилы эозинофилы базофилы тучные клетки таким термином обозначают клетки перешедшие в ткань. Клетки макрофагальномоноцитарной системы.
30871. Эритроциты 35 KB
  Функции эритроцитов: 1. Эритрон Эритрон часть системы крови обеспечивающая поддержание постоянства количества эритроцитов. В эритрон входят: а эритороидный ряд красного косного мозга б ретикулоциты и эритроциты в органы разрушения эритроцитов г продукты распада эритроцитов д Эритропоэтины вырабатываются почками печенью а также продукты распада эритроцитов Эритрокинетика Эритрокинетика это процессы направленные на образование и разрушение эритроцитов. Продолжительность жизни эритроцитов 120 дней.
30872. Понятие о системах групп крови 45.5 KB
  Понятие о системах групп крови В настоящее время установлено что каждая клетка человеческого организма в том числе и эритроцит содержит на своей поверхности набор специфических белков Антигенов закрепленных генетически которые и обеспечивают её видовую и индивидуальную специфичность. Кроме антигенов существует и второй класс белков антитела к антигенам которые циркулируют в плазме крови и при взаимодействии с определенным антигеном расположенным на мембране клетки способны вызывать реакцию агглютинации образуя т....
30873. Понятие о гемостазе 47 KB
  Понятие о гемостазе Система гемостаза совокупность процессов направленных с одной стороны на предупреждение и остановку кровотечения а с другой на сохранение жидкого состояния циркулирующей крови. Задача поддержание адекватного состояния жидкостных характеристик крови. Плазменный собственно свертывание крови или гемокоагуляция обеспечивает остановку кровотечения из более крупных сосудов. Тромбоцитарный гемостаз: Тромбоциты Как лекоциты выполняют в основном защитную функцию так тромбоциты прежде всего участвуют в свертывании...
30874. Процесс свертывания крови 84.5 KB
  Процесс свертывания крови Гемокоагуляция собственно свертывание крови Основные положения теории свертывания крови А. Процесс свертывания крови стадийный. В современной теории свертывания крови различают 3 фазы свертывания: 1 фаза образование протромбиназного комплекса; 2 фаза образование тромбина; 3 фаза образование фибрина. Международный комитет по номенклатуре факторов свертывания крови обозначил плазменные факторы римскими цифрами в порядке хронологического открытия всего их по количеству тринадцать IXIII IIа ...
30875. Противосвертывающие факторы 26 KB
  Противосвертывающие факторы Противосвертывающая система обеспечивает поддержание крови в жидком состоянии. Механизмы обеспечивающие жидкое состояние крови: 1. В норме сосудистая стенка препятствует свертыванию крови: т. имеет одноименный электрический заряд с форменными элементами крови; адсорбирует активные факторы свертывания особенно тромбин; 2.