balabuh_l_i___alfutov_n_a___usyukin_v_i_ _stroitelnaja_mehani (523124), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Чем меньше сила Т„тем труднее достичь высоких критических сжимающих напряжений, так как при уменьшении толщины обшивки увеличивается число стрингеров, соответственно уменьшается площадь их сечения и критическое сжимающее напряжение. Частое подкрепление стрингеров шпангоутами приводит к увеличению веса конструкции. Кроме того, при уменьшении толщины обшивки резко повышается ее температура и соответственно снижаются механические характеристики материала. Только в конструкции отсека с обшивкой, подкрепленной частым гофром, удается использовать тонкую обшивку без снижения устойчивости.
При выбранной толщине обшивки расстояние между стрингерами определяют из условия равенства критического напряжения потери устойчивости обшивки расчетному разрушающему напряжению а для всего отсека. Из формулы (! 2.8) получаем расстояние между стринге- рами 1 , = 1,9/т о — 0,1ЕЛ/Я (12.17) число стрингеров (12.18) а ) л1И,; сжимающую силу, действующую на. схрингер, Рс (Л/г э к в по/т о)/п1 (12.19) площадь сечения стрингера с/, = Р,/а.
(12,20) В формулах (12.17) ... (12.20) основной неизвестной является величина сг. Напряжение определяют, исходя из требований минималь- ного веса отсека. Для этого задаются несколькими значениями сг, определяют площади стрингеров Я„подбирают форму сечения стрин- гера и подкрепляющих его шпангоутов, учитывая, что критические ,напряжения потери общей и местной устойчивости ограничены вели- чиной а. Пример Определим конструктивные размеры элементов стрингерного от- сека диаметром В =- 3000 мм, длиной 1= 900 мм, Сжимающая сила е/в. эк„= =4000 кН; материал алюминиевый сплав: Е = 72 000 МПа, ат = 2оО МПа, ' о, — 400 МПа. При толщине обшивки Ь = 2,5 мм и расчетном разрушающем напряжении а = 100 МПа из формулы (12.17) получаем: 1э=1,96 Е о — 0,1Е/т/К =1,9 2,5 7,2 1Оэ мм =135 мм; 100 — 0,1 7,2 1042,5/1500 из формулы (12.18) и = зЫ/!с = и 3000/135 = 70.
Из формулы (12.19) Ур.зкв — и!1ло 4000 — и 3,0 2,5 10 '10 и 70 кН=23,6 кН; наконец, из формулы (12.20) 5~ = Г~/а = (23 600/100) ымз = 236 ьпР. Из сортамента прессованных профилей выбираем стрингер в форме равнобокого уголка 35 Х 35 Х 3,2, площадь сечения которого Зо = 236,2 ммз. Сечение стрингера вместе с участком обшивки изображено иа рис. 12.8. Критическое напряжение потери местной устойчивости для стрингера определяем по формуле (12,!3) при я =- 0,46. Получаем о„р — — 300 МПа, что значительно выше принятого значения о. Таким образом, потеря местной устойчивости стрингера не лимитирует прочность отсека.
Для проверки стрингера иа общую устойчивость вычисляем момент инерции стрингера с учетом площади обшивки между стрингерами относительно общего центра тяжести стрингера и обшивки; кривизну обшивки не учитываем: рт= ~~ о! у! / ~~~ о! = ! ! 2,5 135 1,25+3,2 35 4,1+31,8 3,2 21,6 2,5 135+3,2 35+31,8 3,2 /х=.'~~ /!+,'» А Ь; — ут)'= /3,2 31,8' 135 2,5' 35 3,2з + ' + ' +338 4,35'+1!2.1,ба+102.!6' мм4= !2 !2 12 =41,6 1Оз мм4. Площадь стрингера с присоединенной обшивкой  — 5 + ! л = (236 + 135 2,5) ммз = 574 мм'. Гибкость продольного элемента на длине всего отсека ч Г 3 5,74 10з Х= ! $/ =900 4 = 106 ° У 4,16 104 ~ Критические напряжения для,'стрингера с обшивкой, как для стержня, определяются соотношением (12.9).
При с = 2,0 пт Е пз 7,2 ° 10ч о --с — =2,0 МПа=127 МПа. аР )з ' 106з Полученные напряжения выше тех, которыми мы задавались. Если теперь повысить расчетное разрушающее напряжение о, то, чтобы сохранить устойчивость обшивки между стрингерами, нужно увеличить число стрингеров и'уменьшить площадь их сечений.
Это приводит к тому, что уменьшается момент инерции сечения и гибкость продольных элементов на полной длине отсека. Условие общей устойчивости (12.9) удается соблюсти, лишь разбив длину отсека на два или более участков шпангоутами. Под длиной 1 в соотношении для гибкости Х = !/р подразумевается длина каждого участка. Расчет панельного отсека. Сухие отсеки панельной конструкции изготовляют из панелей, получаемых прессованием или механической обработкой толстых листовых заготовок. Панели только с продольны- ... 0,5.
Меньшее значение коэффициента Ь соответствует стрингернопанельному отсеку, большее — вафельному, когда жесткости поперечных и продольных подкрепляющих элементов имеют один порядок. Таким образом, для расчета отсеков из стрингерных'панелей можно пользоваться приближенной формулой (12.23), приняв /е = 0,3, для вафельных отсеков в той же формуле принимают /е = 0,5. Расчет на местную устойчивость сводится к проверке устойчивости сжатой обшивки в клетке между соседними, стрингерами и ребер как пластинок по формулам (12.8) и (12.13). Рис. 12.10 Пример.
Проведем расчет панельного отсека при тех же условиях, что и стриигерного отсека в предыдущем примере. Пусть толщина обшивки Ь = 2 мм, расчетное разрушающее напряжение о = 120 МПа. Расстояние между продольными подкреплениями из условия местной устойчивости обшивки должно быть не более определяемого форх улой (12.17) Ге=1>9Ь Е 'о — 0,1ЕЬЯ 7,2 10з й' 120 †,1 7,2 104 2/1600 Выбираем /е = 60 мм.
Тогда сила, приходящаяся на один продольный элемент, ~с 60 Е= — (Мп, „— п,()Ьо) = (4000 — зт.з 2 10 з 120) Н=11 кН, п0 ""' . п3000 Площадь каждого элемента Е 11 5= — = мз=92 1О з мз=92 ммз. о 12 104 Гслп теперь принять высоту подкрепления Ь = 20 мм, то толщина его будет Ь = Я/Ь = 4,6 мм (рис. 12.10). Определим момент инерции сечения относительно центра тяжести Чьз ( ~ьз 60 2 1 +20 4,6 12 '( ~ 60 2+20 4,6 "./~=~ /;+,'~„Е; (р' — р,)з= / 60.2з 4 6.20з = ~ — + — ' +120 4,8'+ 92 6,2з ммз= 9400 ммз.
12 12 11в Зчзь И48 Приведенная толщина обшивки отсека Я,. / 92~ Ьс=Ь+ — ="~ 2+ — ! мм=3,53 мм, 60 Если в отсеке отсутствует поперечный набор, то Ьщ — — Ь. Критические напряжения общей устойчивости отсека определим по уравнению (12.23) при коэффициенте Ь = 0,3; 2Е ч I Хсйш ° Г Ис тс 2 7,2 104 ъ Г 9400 2 1 1500 3,53 ~ 60 Это напряжение выше по значению, чем заданное, поэтому отсек удовлетворяет условию общей устойчивости. Критические напряжения потери местной устойчивости ребра прн Ь/Ь = 20/4,6 = 4,35 оказываются значительно выше предела текучести материала, В $12.1 рассматривались особенности конструкций сухих отсеков, имеющих панели из гофров.
Расчет таких подкрепленных отсеков, по существу, мало отличается от расчета стрингерного панельного отсека. Общую устойчивость проверяют по формуле (12.23) с коэффициентом А = 0,3. Особое внимание необходимо уделить местной устойчивости элементов гофрированной панели. Для этого всю конструкцию расчленяют на систему плоских пластин и цилиндрических оболочек. Критические напряжения местной потери устойчивости плоского элемента определяют по формуле (12.13), а цилиндрического — по формуле (12.7) при коэффициенте /т,л = 0,1. Расчет лонжеронного отсека.
Лонжеронный отсек — это конструкция, в которой допускается потеря устойчивости обшивки раньше потери устойчивости продольных элементов (лонжеронов). Расстояние между лонжеронами уже не лимитируется устойчивостью обшивки. Число лонжеронов выбирают из других соображений. Так, в двигательных отсеках число лонжеронов обычно бывает минимальным и определяется конструкцией двигательной установки. В переходных отсеках число лонжеронов должно удовлетворять требованиям равномерной передачи нагрузок. Толщина обшивки в лонжеронном отсеке может быть минимальной — она определяется температурными и технологическими условиями.
Например, чересчур тонкая обшивка сильно нагревается на активном участке полета — максимальная температура обшивки не должна быть выше той, при которой происходит значительное снижение механических характеристик материала. После потери устойчивости обшивка почти не участвует в передаче сжимающих сил. Только узкая полоса обшивки, прилегающая к лонжерону, работает совместно с ним на сжатие. Эта часть обшивки называется присоединенной ' обшивкой.
Ве ширину Ь, обычно определяют по приближенной формуле где дл — напряжение в лонжероне; Ь вЂ” толщина обшивки; Й— модуль упругости материала. Формула (12.24) получена из условия равенства критического сжимающего напряжения длинной шарнирно опертой пластины шириной Ьпр напряжению о . Площадь присоединенной обшивки при различных вариантах крепления обшивки к лонжерону определяется следующим образом.
Если обшивка прикреплена к лонжерону так, как показано на рис. 12.11, а, то участок шириной Ь,р, определенный по формуле (12.24), должен располагаться симметрично относительно точки крепления обшивки к лонжерону. Общая ширина присоединенной обшивки 1= Ь р. Если обшивка прикреплена к лонжерону так, как показано на рис. 12.11, б, а, н Е р меньше Е )научай б), то ь„,)ачр.,)а' ширина присоединенной обшивки 1 = 2Ь р. Если Л ( Ь„(случай в), ширина присоединенной обшивки 1= Л+ Ь„р. Суммарная площадь лонжерона и присоединенной об- шивки 3„+ й. Если и — число лонжеронов, то разрушающее сжи- мающее напряжение пл = Л)р.энем (~л + 1В)) (12 2б) Рпс. 12.11 Пример.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
