Проектировочный расчет на прочность стрингерных панелей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектировочный расчет на прочность стрингерных панелей

Работа стрингерных панелей на растяжении и сжатии

стрингерный панель растяжение сжатие

При работе панели на растяжение действующие в стрингерах и обшивке максимальные напряжения не должны превышать разрушающих значений, т.е.

где коэффициент k= 0,9, учитывающий концентрацию напряжений в местах установки заклепок или сварных точек. В общем случае, коэффициент зависит от вида соединения и характеристик материала.

При работе панели на сжатие примем, что основным элементом, воспринимающим сжимающие усилия, будет являться стрингер присоединенной к нему обшивкой. Для обшивки, не теряющей устойчивости, величина ее присоединения к стрингеру сбудет равна расстоянию между стрингерами b(рис.21.1). В случае потери устойчивости обшивки ширину присоединенного к стрингеру участка рассчитывают по формуле:

где об - толщина обшивки; кр.об, кр.стр - критические напряжения в обшивке и стрингере, соответственно.

Рис. Распределение напряжений в элементах сжатой стрингерной панели

Возможно два случая разрушения, если действующие напряжения превысят значения:

1) критических напряжений общей потери устойчивости стрингера между нервюрами или шпангоутами ;

2) местных критических напряжений элементов стрингера или присоединенной обшивки.

Величину критических напряжений при общей потере устойчивости стрингера с присоединенной обшивкой определяют пол формуле:

Здесь mс - коэффициент, зависящий от условий опирания, т.е. конструкции стыковки стрингера к нервюре или шпангоуту.

Для шарнирной опоры mс = 1. для защемления mс = 2; l - расстояние между нервюрами или шпангоутами; l/i - гибкость сжатого элемента

- радиус инерции

где Jи F соответственно момент инерции и площадь сечения стрингера с присоединенной обшивкой.

Выражение (21.2) справедливо, если обшивка работает с напряжением стрингера, т.е. нет потери устойчивости обшивки между заклепками вдоль стрингера, что определяется условием

где tи d - соответственно шаг и диаметр заклепок

Рис. Потеря устойчивости полки стрингера. Рис. Повышение жесткости свободного края полки стрингера.

Критические напряжения панелей при общей и местной потери устойчивости

Величину критических напряжений местной потери устойчивости плоских участков обшивки и стенок стрингера рассчитываем по формуле

где k = 0,9 - коэффициент, учитывающий опорные условия пластинки со свободным краем (элемент А, рис.21.2); k = 0,4 - коэффициент, учитывающий опорные условия пластинки без свободного края (элемент В, см. рис.21.2); b=bA или b=bB - наименьший размер сжатой пластинки (см. рис.21.2) с толщиной А или В соответственно.

Для того чтобы повысить устойчивость элементов стрингера со свободным краем, свободный конец пластинки делают с «бульбой» (рис. 21.3, а) или отгибают (рис. 21.3, б). В этом случае при расчете такого элемента можно принять k = 4.

Следует учитывать, что формулы (21.2) и (21.3) справедливы только для упругой зоны работы материала крпц. Если крпц, закон изменения действительных критических напряжений кр становится более сложным. Для этого случая можно использовать эмпирическую формулу:

где =в/кр.

При работе панели на сдвиг действующие в обшивке напряжения не должны превосходить критических напряжений сдвига в обшивках панелей, рассчитанных по формуле

При значении

где aи b- соответственно длинная и короткая стороны сдвигаемой пластинки; например: a- расстояние между нервюрами или шпангоутами; b - расстояние между стрингерами.

В случае, если крпц, используем формулу, аналогичную

где в = 0.60….0.65в, = в/кр.

При наличии кривизны в поперечном сечении значения критических напряжений при сжатии и сдвиге у пластинки возрастают.

Осреднив радиус кривизны пластинки, можно использовать формулы для расчета величины критических напряжений цилиндрической пластины, тогда

кр = кр.пл+ R

кр = кр.пл+

где кр.пл, кр.пл - критические напряжения плоской пластины по формулам (21.3) и (21.5); R, R - увеличение критических напряжений за счет кривизны.

Приближенно принимают

R=, R=.

Ключевые слова и выражения.

Работа панели на сжатие, работа панели на растяжение, местная потери устойчивости, общая потери устойчивости, критические напряжения панелей, критические напряжения плоской пластины

Контрольные вопросы

1. Как определяется максимальные напряжения действующие в стрингерах и обшивке при работе панели на растяжение?

2. По какой формуле рассчитывают ширину присоединенного к стрингеру участка в случае потери устойчивости обшивки?

3. Какие возможные случая разрушения в стрингерных панелях?

4. Как определяется величина критических напряжений при общей потери устойчивости?

5. По какой формуле рассчитывается величина критических напряжений при местной потери устойчивости?

6. Какие меры повышение устойчивости элементов стрингера знаете?

7. Напишите и объясните формулу определения критического напряжения при работе панели на сдвиг?

8. Как можно увеличивать критических напряжений за счет кривизны?

Литература

1. Войт Е.С., Ендогур А.И., Мелик-Саркисян З.А., Алявдин И.М. Проектирование конструкций самолетов. М.: Машиностроение, 1987. стр. 158-161.

Размещено на Allbest.ur