10.11. Проверка прочности стрингеров и обшивки

Расчеты и испытания показывают, что основными напряжениями для стрингера (рис. 10.32) являются нормальные напряжения от М_изг крыла. Поэтому условия прочности, соответственно, для растянутых и сжатых стрингеров при действии Р^р имеют вид

, (10.12)

где k = 0,8–0,9 – коэффициент ослабления стрингера отверстиями. Критическое напряжение стрингера, необходимое для проверки прочности, определяется обычно по экспериментальным графикам _крстр = f(l) с учетом влияния b/. За l принимается расстояние между нервюрами (шаг нервюр).

л

σ_кр

к

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

Рис. 10.32. Стрингеры:

а–и – возможные сечения прессованных стрингеров; к – пример графика _кр профиля;

л – стрингер и присоединенная ширина обшивки

В справочной литературе имеются графики _кр для профилей авиационного сортамента (рис. 10.32, к), построенные по испытаниям приторцованных стержней. Если использовать их для определения _крстр, то надо учесть, что они не отражают поддерживающего действия обшивки, что дает заниженные результаты, если потеря устойчивости не является местной.

Поддерживающее действие обшивки при общей потере устойчивости можно учесть расчетом по формуле Эйлера (10.9) или по эмпирической формуле (10.10), рассматривая при определении I и F сечение стрингера вместе с присоединенной шириной 2с обшивки (рис. 10.32, л), где 2с = (25–30)_обш. При этом изгиб происходит относительно нейтральной оси (НО), проходящей через центр тяжести такого сечения параллельно обшивке.

Проверка прочности обшивки производится на совместное действие  и .

Растянутая зона. Проверка прочности растянутой обшивки производится только на действие Р^р. Условие прочности по третьей теории прочности имеет вид:

, (10.13)

где k  0,9 – коэффициент ослабления обшивки отверстиями; ^р_обш и ^р_обш – нормальные и касательные напряжения в одной точке сечения обшивки при действии Р^р.

Сжатая зона. Проверка прочности сжатой обшивки производится при действии Р^э и действии Р^р. Проверка при действии Р^р является основной.

Дюралюминиевая обшивка толщиной до 3–4 мм при обычном стрингерном подкреплении не должна терять устойчивость до Р^э.

Условие прочности при действии Р^э можно записать как:

, (10.14)

где определяется по формуле (10.10); _{кробш определяется по формуле (10.11).}

В этом условии _кробш и _кробш – критические напряжения участка обшивки при раздельном нагружении его нормальными и касательными напряжениями. Условие прочности для той же обшивки при действии Р^р выражает требование обеспечения устойчивости всей панели в целом (хотя обшивка между стрингерами устойчивость потеряла):

,

где – среднее критическое напряжение панели; .

Дюралюминиевая обшивка толщиной более 4–5 мм не должна терять устойчивости до Р^р. Условие прочности для такой обшивки следующее:

. (10.15)

Обшивка со стрингерным подкреплением. Стрингерное подкрепление обшивки является самым распространенным. Рациональность сочетания стрингеров и обшивки может быть оценена удельной прочностью панели подкрепленной обшивки при сжатии: _крпан / d – отношение критического напряжения панели к удельному весу ее материалов.

Если панель состоит из т стрингеров, имеющих площадь f_cтp и шаг t_стр, и обшивки шириной B  mt_стр и толщиной _обш, то критическая сила панели находится как

где – среднее критическое напряжение подкрепленной обшивки, при котором происходит потеря устойчивости панели в целом, т. е. обшивки со стрингерами.

Редукционный коэффициент подкрепленной обшивки находится как

,

где 2с  (25–30)_обш – присоединенная ширина (ширина участка обшивки, работающего совместно со стрингером).

Площадь сечения панели вычисляется следующим образом:

F_пан = m(f_стр + _обш t_стр) = В _прг t_стр,

где _прг = _обш+ f_стр / t_стр – геометрическая приведенная толщина обшивки. Приведенная редуцированная ширина _пр = _обш _обш+ f_стр / t_стр.

Критическое напряжение панели находится как

Из этого выражения следует, что наибольшее значение получается при _обш = 1, т. е. когда _кробш = _крстр. Обычно 1–2.