Приведенный момент от воздействия сосредоточенных масс находим по формуле:
,
где - расстояние от цеyнтра тяжести -того бака до оси приведения.
Строим суммарную эпюру (рис. 9)
Рис. 9
С эпюры =20592кг.
Определение точки положения поперечной силы в расчетном сечении
Зная поперечную силу и приведенный момент в расчетном сечении(=0.2), можно найти точку приложения поперечной силы по хорде крыла расчетного сечения:
Координату откладывают от оси приведения.
В проектировочном расчете необходимо подобрать силовые элементы поперечного сечения крыла: лонжероны, стрингеры и обшивку. Подберем материалы для продольных элементов сечения крыла и занесем их механические характеристики в таблицу 4.
Таблица 4
Шаг стрингеров находят из условия получения волнистости поверхности крыла не выше определенного значения. Величина должна удовлетворять неравенству
.
Здесь и – давление в горизонтальном полете на нижней и верхней поверхностях крыла;
– коэффициент Пуансона, для дюраля ;
– модуль упругости первого рода материала обшивки.
Приближенно величины и считаем равными
Параметр является относительным прогибом, рекомендуемое значение которого не более .
Задаваясь шагом стрингеров, найдём толщину обшивки, удовлетворяя неравенство (табл. 5).
Таблица 5.
По соображениям прочности увеличим толщину обшивки, приняв
δсж = 5(мм), δр = 4(мм),
Определим количество стрингеров на верхней и на нижней частях поперечного сечения: . (рис. 10)
Рис. 10
Нагрузки, воспринимаемые панелями будут равны
где
Нагрузка, воспринимаемая панелью может быть представлена
Усилие в растянутой зоне определяется равенством
где – количество стрингеров в растянутой зоне, учитываемое в проектировочном расчете,
– площадь поперечного сечения одного стрингера,
– толщина обшивки в растянутой зоне.
Так как панель цельнофрезерованная:
– коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений и ослабление сечения отверстиями под заклепки или болты,
– коэффициент, учитывающий запаздывание включения в силовую схему обшивки по сравнению со стрингерами, .
Тогда найдем потребную площадь стрингеров в растянутой панели: рис. 11
Зная потребную площадь стрингера, из сортамента профилей [1, приложение 4] выберем стрингер с близкой площадью поперечного сечения. Выбираем угольник равностенный ПР100-22, , , (рис 11).
Определим площади поясов лонжерона
Площадь следует распределить между растянутыми полками переднего и заднего лонжеронов.
, ,
Отсюда
Усилие в сжатой зоне находят по формуле:
где – количество стрингеров в сжатой зоне, учитываемое в проектировочном расчете,
– расчетное разрушающее напряжение стрингера в сжатой зоне,
– площадь поперечного сечения одного стрингера в сжатой зоне,
Присоединенную площадь обшивки определим по формуле:
Тогда потребная площадь стрингера:
Зная потребную площадь стрингера, из сортамента профилей [1, приложение 4] выберем стрингер с близкой площадью поперечного сечения (Рис. 12). Это бульбоугольник ПР102-23, , , . Рис. 12
Критические напряжения местной потери устойчивости выбранного стрингера определим по формуле:
- коэффициент, учитывающий условия закрепления граней стенки.
Стрингеры на местную устойчивость проверим для всех стенок стрингера, кроме приклепываемых к обшивке.
для полки стрингера:
Так как >, их необходимо скорректировать по формулам:
, , ,
Ширину присоединенной обшивки, работающей с напряжениями стрингера, определим:
Площадь присоединенной обшивки:
Суммарная площадь полок лонжеронов:
Распределим площадь между сжатыми полками переднего и заднего лонжеронов пропорционально квадратам их высот:
Примем отношение ширины полки лонжерона к ее толщине , тогда
1лонжерон:
, ; , ;
2лонжерон:
, ; , .
Для приближенного расчета можно считать, что центр жесткости поперечного сечения лежит в центре тяжести жесткостей лонжеронов на изгиб.
Определим моменты инерции лонжеронов.
Перенося поперечную силу со статическим нулем в центр жесткости, замечаем, что эта сила эквивалентна двум силам:
и крутящему моменту
Эти силы вызывают потоки касательных усилий в стенках лонжеронов (рис. 13) .
Рис. 13
Если предположить, что крутящий момент воспринимается только внешним контуром сечения крыла, то этот момент уравновешивается потоком касательных усилий
Тогда в зависимости от расположения поперечной силы (до или после центра жесткости)
Найдем толщину стенки:
Примем
Тогда
. .
Расстояние между нервюрами определяется из условия равнопрочности при местной потере устойчивости стрингера и при общей потере устойчивости стрингера с присоединенной обшивкой.
Критические напряжения потери устойчивости стрингера определяются по формуле:
где – момент инерции сечения стрингера с присоединенной обшивкой относительно оси, проходящей через центр тяжести этого сечения и параллельной плоскости обшивки;
– расстояние между нервюрами.
Целью проверочного расчета является проверка прочности конструкции при действительной геометрии и физико-механических характеристиках материалов конструкции методом редукционных коэффициентов.
Для определения коэффициента редукции нулевого приближения построим диаграмму деформирования материалов обшивки, стрингеров и лонжеронов. Параметры деформирования приведены в таблице 4.
Имея диаграмму деформирования, выбираем фиктивный физический закон. При расчетных нагрузках напряжения в наиболее прочном элементе конструкции - лонжероне - близки к временному сопротивлению. Поэтому фиктивный физический закон целесообразно проводить через точку (рис. 14).
Рис. 14
Определяем коэффициент редукции нулевого приближения в сжатой зоне:
Лонжерон: ,
Стрингер: .
Определяем коэффициент редукции нулевого приближения в растянутой зоне:
Определим редуцированные площади элементов. Действительные площади элементов сечения:
;
Редуцированные площади:
Дальнейшие расчеты представлены в таблице 6.
Далее необходимо найти координаты центра тяжести редуцированного сечения. Определяем положение центральных осей редуцированного сечения. Исходные оси выбираем проходящими через носок профиля в соответствии с его геометрией (рис. 15).
Координаты центра тяжести редуцированного сечения определяем следующим образом:
Рис. 15
где - число сосредоточенных площадей в сечении.
Координаты сосредоточенных элементов в центральных осях найдем так:
. (табл. 6)
Определяем осевые и центробежные моменты инерции редуцированного сечения в центральных осях:
Далее необходимо найти угол поворота центральных осей до положения главных (рис. 16). Рис. 16
Вычислим координаты элементов в главных центральных осях
. (табл 6)
Определяем моменты инерции в главных центральных осях
Определяем проекции изгибающих моментов на главные центральные оси (рис. 17):
Определяем редуцированные напряжения в элементах сечения:
Рис. 17
Определяем действительные напряжения в продольных элементах из условия равенства деформации действительных и редуцированных сечений по диаграмме деформирования (рис. 18).
Рис. 18
После нахождения действительных напряжений определяем коэффициент редукции последующего приближения для каждого элемента конструкции:
Определение коэффициентов редукции последующих приближений для каждого элемента конструкции будет проведено с помощью ЭВМ. (приложение 1)
После достижения сходимости коэффициентов редукции необходимо определить коэффициенты избытка прочности в элементах:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
