Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Индивидуальные очистные сооружения: К классу индивидуальных очистных сооружений относят сооружения, пропускная способность которых...
Топ:
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Интересное:
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Дисциплины:
2019-11-18 | 790 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Цель проектировочного расчета: определение геометрических характеристик сечения крыла, при этом необходимо использовать нормали авиационных профилей и толщин обшивки. Проектировочный расчет, выполняется с использованием упрощенной модели крыла, а именно:
– лонжероны – плоские балки (воспринимают нагрузку только в своей плоскости);
– обшивка и стенки лонжеронов работают только на сдвиг;
– участие обшивки в восприятии нормальных напряжений учитывается путем присоединения участков обшивки к продольным силовым элементам.
Выбор материала лонжеронов, стрингеров и обшивки
Первый этап расчета – выбор силовой схемы крыла и материалов элементов поперечного сечения. Силовую схему выбирают в зависимости от взлетного веса, от вида крыла в плане, способа заполнения внутреннего объема и других параметров проектируемого самолета. При этом нужно учитывать требования оптимальности по весу, надежности, технологичности в изготовлении и эксплуатации.
Из трех усилий, действующих в поперечном сечении крыла, изгибающий момент является основным усилием, так как масса силовых элементов, воспринимающих изгиб, составляет около 50% общей массы крыла. В зависимости от того, какими силовыми элементами в основном воспринимается изгибающий момент, силовые схемы крыльев разделяют на лонжеронные, кессонные и моноблочные.
В данной работе выбрана схема кессонного типа с двумя лонжеронами. Материал стрингеров и обшивки был выбран Д16Т, в качестве материала для лонжеронов был выбран В95 для лонжеронных профилей.
Механические характеристики дюраля Д16Т для стрингеров и обшивки приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1
|
440 | 7.1∙105 | 270 | 300 | 0.1 |
Механические характеристики для лонжеронного профиля сплава В95 приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
617 | 7.12∙105 | 320 | 548 | 0.1 |
3.1 Определение толщины обшивки и шага стрингеров в растянутой и сжатой панели крыла
Толщину обшивки в первом приближении находим по формуле
где касательное усилие от воздействия крутящего момента разрушающее касательное напряжение.
Предполагая, что крутящий момент воспринимается наружным контуром (без хвостовой части), для касательного усилия можно записать:
где удвоенная площадь наружного контура. При определении крутящего момента в первом приближении нужно задаться положением центра жесткости. Примем Тогда крутящий момент:
Площадь найдем как площадь трапеции, образованной стенками лонжеронов и участками обшивки. .
При наличии стрингерного подкрепления обшивки разрушающее касательное напряжение можно принять равным:
.
Толщина обшивки, как для растянутой, так и для сжатой зоны составит >
Рисунок 3.1 – Расчетное сечение ( = 0.1)
Расстояние между стрингерами находим из условия получения волнистости поверхности крыла не выше определенного значения. Величина должна удовлетворять неравенству:
; (3.1)
Здесь и – давление в горизонтальном полете на нижней и верхней поверхности крыла; – коэффициент Пуассона (для обеих материалов ); – модуль упругости первого рода материала обшивки. Параметр является относительным прогибом , где максимальный прогиб обшивки, рассматриваемой как балка-полоска, нагруженная поперечной нагрузкой и защемленная в местах ее крепления к стрингерам. Для скоростных самолетов рекомендуется брать не более 0.002. Приближенно величины и считаем равными:
, .
.
Тогда толщины обшивки на верхней и нижней панелях:
Принимая в формуле (3.1) знак равенства и считая известной вычисленную ранее толщину обшивки, можно найти максимально допустимые расстояния между стрингерами: на верхней и на нижней частях поперечного сечения. Мы не нарушим условия (3.1), если из конструктивных соображений найденную толщину обшивки увеличим, а шаг стрингеров уменьшим. Поэтому воспользуемся следующими рекомендациями. В реальных конструкциях параметр расположен в пределах Причем шаг на верхней и на нижней панелях одинаков.
|
Выбраны толщины обшивок и шаг стрингеров: для верхней панели , ; для нижней – , .
При подборе продольных силовых элементов найдены усилия, воспринимаемые верхней и нижней половинками поперечного сечения крыла. Средняя высота сечения определена по формуле:
где и – высоты профиля в местах расположения первого и второго лонжеронов (рисунок 3.1.), коэффициент учитывает, что расстояние между центрами тяжести полок лонжеронов меньше теоретической высоты профиля в местах установки лонжеронов. Значение коэффициента лежит в пределах 0,9…0,95., принято .
Сила сжатия верхней части сечения крыла и растяжения нижней части определена по формуле:
.
При проведении проектировочного расчета достаточно учесть только составляющую изгибающего момента:
= .
Усилие , воспринимаемое каждой половиной сечения, представлено в виде суммы усилия , нагружающего полки лонжерона, и усилия , воспринимаемого стрингерами и обшивкой:
; . (3.2)
Введенный коэффициент определяет долю от усилия , воспринимаемую стрингерами и обшивкой, и его численное значение лежит обычно в промежутке 0,3…0,7 в зависимости от силовой схемы крыла. Зададимся значением =0,4.
;
3.2 Подбор продольного силового набора в растянутой зоне.
Усилие в растянутой зоне определяется равенством:
(3.3)
где – разрушающее напряжение стрингера в растянутой зоне; – количество стрингеров в растянутой зоне, принято 9 шт.; – площадь поперечного сечения одного стрингера; – толщина обшивки в растянутой зоне; ̶ расстояние между стрингерами; ̶ коэффициент, учитывающий ослабление поперечного сечения стрингера отверстиями под заклепки и принимает значение = 0.9; ̶ коэффициент, учитывающий ослабление обшивки отверстиями под заклепки в местах стыка обшивок и в местах крепления к обшивке нервюр и стрингеров и различия в коэффициентах упругости листов и профилей из-за несовершенства натяжения обшивки при клепке, имеет значение = 0.8; ̶ коэффициент, учитывающий различие в диаграммах (σ-ε), принят 1.
|
Разрушающее напряжение определяется по формуле:
,
где ̶ предел прочности материала стрингера; ̶ коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений в силовых элементах при наличии отверстий. При разрушающих нагрузках значение этого коэффициента для алюминиевого сплава Д16Т полагают равным .
Следовательно:
Найдена площадь поперечного сечения стрингера, которая обеспечит восприятие стрингерами и обшивкой усилия :
Зная потребную площадь стрингера, из сортамента профилей выбран стрингер с наиболее близкой площадью поперечного сечения:
Равнобокий уголок ПР100-14 с площадью поперечного сечения
Основные размеры стрингера:
Так как площадь выбранного стрингера может не совпасть с потребной площадью, то необходимо уточнить усилие по формуле (3.3). Усилие , воспринимаемое полками лонжеронов в растянутой зоне, находим по формуле (3.2).
Суммарную площадь полок лонжеронов в растянутой зоне получим из уравнения:
где ̶ расчетное разрушающее напряжение растянутой полки.
Разрушающее напряжение
,
где ̶ предел прочности материала лонжерона при растяжении.
Распределим полученную площадь между растянутыми полками переднего и заднего лонжеронов. Площади полок полагаем пропорциональными квадратам высот лонжеронов или пропорциональными высотам.
; .
3.2 Подбор продольного силового набора в сжатой зоне.
Усилие в сжатой зоне найдем по формуле:
(3.4)
где – расчетное разрушающее напряжение в сжатой зоне; – площадь стрингера в сжатой зоне; – присоединенная площадь обшивки, работающая вместе с напряженным стрингером. В первом приближении величину можно считать равной критическому напряжению устойчивости сжатого стрингера.
При выборе стрингера в сжатой зоне, как и в растянутой, сначала найдены его потребные площади. При этом площадь присоединенной обшивки приближенно примем равной = 30· . В хорошо спроектированных крыльях, критические напряжения стрингеров близки к пределу прочности материала стрингера, предполагая вышесказанное, принято, что = . Величина известна и определяется по формуле (3.2), задаваясь значениями , , и в соответствии с приведенными рекомендациями (3.4) найдем потребную площадь стрингера:
|
.
Из сортамента выберем профиль: бульбоугольник ПР102-12 с площадью поперечного сечения .
Характеристики сечения стрингера:
Критические напряжения устойчивости стрингера определяются по формуле:
, (3.5)
где ;
– предел прочности материала стрингера;
– эйлерово критическое напряжение, определяемое по формулам строительной механики для стержней и пластин.
При местной потери устойчивости стрингера величина равна:
Здесь и – ширина, и толщина стенки стрингера, теряющей устойчивость как пластина;
– модуль упругости материала стрингера;
– коэффициент, учитывающий условия закрепления граней стенки.
Тогда величина :
;
Стрингер необходимо проверить и на общую устойчивость, считая его многопролетной балкой, опертой на нервюры. Однако, если расстояние между нервюрами выбрано из условия равнопрочности стрингера при общей и местной потере устойчивости, то критические напряжения общей потери устойчивости можно не находить.
Расчетную разрушающую наг рузку стрингера найдем по формуле:
где ̶ критическое напряжение (3.5); ̶ коэффициент, который в нашем случае равен 1.
Прилегающая к обшивке полка сжатого стрингера должна иметь бортики или ее толщина должна превосходить толщину обшивки, что существенно повышает несущую способность панелей при сжатии.
Ширина присоединенной обшивки , работающей с напряжениями стрингера, определяется по формуле:
.
При расчетах по предельному состоянию, полагают, что напряжения в стрингере равны разрушающему напряжению: = .
При определении площади обшивки, присоединенной к стрингеру в сжатой зоне, имеет значение, сколькими заклепочными швами обшивка приклепана к стрингеру. Для панели присоединенная площадь:
, примем .
Уточним ранее найденное значение (см. формулу 3.4):
Находим усилие , воспринимаемое полками лонжеронов в сжатой зоне (см. формулу 3.2):
Суммарную площадь полок лонжеронов в сжатой зоне получаем из уравнения:
,
где ̶ расчетное разрушающее напряжение сжатой полки. В данном расчете принято:
.
Тогда суммарная площадь полок лонжерона равна:
Распределим полученную площадь между растянутыми полками переднего и заднего лонжеронов. Площади полок полагаем пропорциональными квадратам высот лонжеронов или пропорциональными высотам.
|
; .
3.4 Определение толщин стенок лонжеронов
При приближенных расчетах можно считать, что центр жесткости поперечного сечения крыла лежит в центре тяжести жесткостей лонжеронов на изгиб, т.е. можно записать:
где и – модули упругости полок лонжеронов ( = );
и – моменты инерции переднего и заднего лонжеронов относительно соответствующих центральных осей. При вычислении моментов инерции и влияние стенок лонжеронов не учтено, считая, что последние работают только на сдвиг.
Рисунок 3.2 – Сечение лонжерона
.
;
.
Тогда:
Рисунок 3.4 – Положение центра жесткости сечения, (м)
Расстояние отложено от переднего лонжерона (рисунок 3.4).
Определено распределение поперечной силы между лонжеронами:
· для переднего лонжерона
· для заднего лонжерона
Поскольку положение центра жесткости известно, определён крутящий момент, действующий в сечении (аналогично первому приближению см. пункт 3.1):
где – расстояние от центра жесткости до точки приложения силы , .
От поперечных сил и в стенках лонжеронов возникают потоки касательных усилий. Если предположить, что крутящий момент воспринимается только внешним контуром сечения крыла, то этот момент уравновешивается потоком касательных усилий , равному:
.
Следовательно, толщины стенок лонжеронов и можно найти из уравнений:
При работе стенки лонжерона как диагонально-растянутого поля (после потери стенкой устойчивости от сдвига) разрушающие касательные напряжения принимаются по опытным данным равными:
Здесь ̶ временное сопротивление материала стенки. Принимаем
Рассчитаем толщины стенок.
Окончательно принимаем толщины стенок из стандартного ряда:
3.5 Определение расстояния между рядовыми нервюрами
Расстояние между нервюрами определим из условия равнопрочности при местной потере устойчивости стрингера в растянутой зоне и при общей потере устойчивости стрингера с присоединенной обшивкой в сжатой зоне.
Критические напряжения общей потери устойчивости определяются по формуле:
,
где – модуль упругости стрингера; – расстояние между нервюрами; – коэффициент, учитывающий условия опирания на концах участка стрингера длиной ; – момент инерции сечения, относительно оси, проходящий через центр тяжести этого сечения, и параллельной плоскости обшивки равный:
где – момент инерции стрингера; – координата центра тяжести стрингера; - координата центра тяжести стрингера с присоединенной обшивкой, определяется по следующей зависимости:
.
Определим :
Исходя из полученных результатов расстояние между рядовыми нервюрами равно:
|
|
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!