4.14. Расчет площадей поперечных сечений стрингеров в сжатой зоне.

В соответствии с п. 4.3. на сжатие работают стрингеры верхней панели расчетного сечения крыла. Площадь поперечного сечения одного стрингера верхней панели определяется по формуле ( 4.14.1. )

F_стр.сж. = - F_обш.

где

n_стр. = 11 - количество стрингеров на верхней панели без учета стрингеров в носовой части расчетного сечения крыла,

Разрушающее напряжение стрингера верхней панели на сжатие определяется из соотношения ( 4.14.2. )

_стр.сж. = 0,9 _в

где

_в = 5 500 даН/см² - разрушающее напряжение материала стрингера верхней панели на растяжение.

Тогда из ( 4.14.2. )

_стр.сж. = 0,9 5 500 = 4 950 даН/см²

Площадь присоединенной обшивки верхней панели определяется по формуле ( 4.14.3. )

F_обш. = 2сt_обш.

Ширина присоединенной обшивки определяется из соотношения (4.14.4.)

2с = 30t_{обш. обш.сж.} s_стр.

Коэффициент редукции обшивки в сжатой зоне определяется по формуле ( 4.14.5. )

_обш.сж. =

Разрушающее напряжение обшивки верхней панели на сжатие определяется из соотношения ( 4.14.6. )

_обш.сж. = 0,8 _в

где

_в = 4 000 даН/см² - разрушающее напряжение материала обшивки верхней панели на растяжение.

Тогда из ( 4.14.6. )

_обш.сж. = 0,8 4 000 = 3 200 даН/см²

Из ( 4.14.5. )

_обш.сж. = = 0,6465

Из ( 4.14.4. )

2с = 30 0,12 0,6465 = 2,327 см = 23,27 мм 250 мм

Тогда из ( 4.14.3. )

F_обш. = 2сt_обш. = 2,327 0,12 = 0,279 см²

Окончательно получаем из ( 4.14.1. )

F_стр.сж. = - 0,279 = 6,96 - 0,279 = 6,681 см²

По вычисленной из ( 4.14.1. ) площади поперечного сечения стрингера верхней панели выбирается по сортаменту профиль - ПР 307 - 9 с площадью поперечного сечения F=7,516 см² (см.таблицу 4.8. Приложения 4).

При выборе профиля поперечного сечения стрингера следует выполнять условие ( 4.14.7. )

t_пр. > t_обш. = 1,2 мм

Для профиля ПР 307 - 9

t_пр. = s = 3,2 мм

Условие ( 4.14.7. ) выполняется.

Контуры профилей поперечного сечения стрингеров верхней панели нанесены на схему расчетного сечения крыла ( см. рис. 4.9. ). Профиль поперечного сечения стрингера верхней панели показан на рис. 4.8.

4.15. Вычерчивание схемы расчетного сечения крыла.

Схема расчетного сечения крыла приведена на рис. 4.9.

5. ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ КРЫЛА НА СТАТИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ .

При соблюдении условий п. 4.1. в выборе расчетного сечения крыла расчет нормальных напряжений в сечении выполняется в соответствии с гипотезой плоских сечений. При выполнении поверочного расчета сечения крыла на статическую прочность принимается, что площади элементов продольного набора сосредоточены в точках, соответствующих центрам тяжести площадей поперечных сечений полок лонжеронов с присоединенной обшивкой и стенкой и стрингеров с присоединенной обшивкой.

5.1. РАСЧЕТ НОРМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В РАСЧЕТНОМ СЕЧЕНИИ КРЫЛА.

5.1.1. Расчет геометрических характеристик стрингера с присоединенной обшивкой в растянутой зоне.

Ширина присоединенной обшивки, работающей на растяжение совместно со стрингером нижней панели расчетного сечения крыла определяется по формуле ( 5.1.1.1. )

2с_стр.р. = _обш.р. s_стр. = 0,9375 250 = 195 мм = 19,5 см

где

k₂ = 0,9 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения стрингера нижней панели за счет его ослабления отверстиями под заклепки,

k₃ = 0,75 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения обшивки за счет ее ослабления отверстиями под заклепки,

_обш.р. = 0,9375 - коэффициент редукции обшивки в растянутой зоне, учитывающий различие механических свойств материалов стрингера и обшивки,

s_стр. = 250 мм - шаг стрингеров нижней панели.

Суммарная площадь поперечного сечения стрингера с присоединенной обшивкой в растянутой зоне определяется по формуле ( 5.1.1.2. )

F_s.стр.р. = F_стр.р. + 2с_стр.р. t_обш. = 9,509 + 19,5 0,12 = 9,509 + 2,34 =

= 11,849 см²

где

F_стр.р. = 9,509 см² - площадь поперечного сечения одного стрингера нижней панели в расчетном сечении крыла,

t_обш. = 1,2 мм = 0,12 см - толщина обшивки.

Координата центра тяжести площади поперечного сечения стрингера с присоединенной обшивкой в растянутой зоне определяется по формуле ( 5.1.1.3. )

у_стр.р. = [ F_стр.р. ( у₀ + t_обш. ) + с_стр.р. t²_обш. ] =

= [ 9,509( 3,792 + 0,12 ) + 0,5 19,5 0,12² ] =

= ( 9,509 3,912 + 9,75 0,0144 ) = ( 37,2 + 0,14 ) =

= = 3,15 см = 31,5 мм

где

у₀ = 37,92 мм = 3,792 см - координата центра тяжести площади поперечного сечения стрингера нижней панели.

Поперечное сечение стрингера с присоединенной обшивкой в растянутой зоне показано на рис. 5.1.1.

5.1.2. Расчет геометрических характеристик полок лонжеронов с присоединенной обшивкой и стенкой в растянутой зоне.

Ширина присоединенной обшивки по обе стороны нижней полки лонжерона, работающей на растяжение совместно с полкой определяется по формуле ( 5.1.2.1. )

2с_л.р. = _обш.р. ( 2s_стр.1 - s_стр. - В )

где

k₂ = 0,95 - коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения нижней полки лонжерона за счет ее ослабления отверстиями под заклепки.

Для нижней полки заднего лонжерона условно принимается, что ширина присоединенной обшивки спереди и сзади полки одинакова, не зависимо от конструкции хвостовой части крыла.

Коэффициент редукции обшивки в растянутой зоне определяется по формуле ( 5.1.2.2. )

_обш.р. = = = 0,2871

где

_обш.р. = 3 000 см² - разрушающее напряжение обшивки нижней панели на растяжение,

_л.р. = 10 450 даН/см² - разрушающее напряжение нижней полки лонжерона на растяжение.

Для нижней полки переднего лонжерона

s_стр.1 = 300 мм = 30 см

В = 160 мм = 16 см

2с_л.р. = 0,2871 ( 2 30 - 25 - 16 ) = 0,7895 0,2871 ( 60 - 25 - 16 ) =

= 0,2267 19 = 4,3 см = 43 мм

с_л.р. = 2,15 см = 21.5 мм

Для нижней полки заднего лонжерона

s_стр.1 = 300 мм = 30 см

В = 100 мм = 10 см

2с_л.р. = 0,2267 ( 2 30 - 25 - 10 ) = 0,2267 ( 60 - 25 - 10 ) = 0,2267 25 =

= 5,7 см = 57 мм

с_л.р. = 2,85 см = 28,5 мм

Ширина присоединенной стенки, работающей на растяжение совместно с нижней полкой лонжерона определяется из соотношения ( 5.1.2.3. )

с_ст.р. = _ст.р. h

В соответствии с ( 4.12.3. ) для стенки лонжерона принимается

k₃ = 0,8

Коэффициент редукции стенки в растянутой зоне определяется по формуле ( 5.1.2.4. )

_ст.р. =

Разрушающее напряжение стенки лонжерона на растяжение определяется по формуле ( 5.1.2.5. )

_ст.р. = k₁

где

= 5 500 даН/см² - разрушающее напряжение материала стенки лонжерона на растяжение.

В соответствии с ( 4.11.4. ) для стенки, изготовленной из алюминиевого сплава В-95Т, принимается

k₁ = 0,85

Из ( 5.1.2.5. )

_ст.р. = 0,85 5 500 = 4 675 даН/см²

Тогда из ( 5.1.2.4. )

_ст.р. = = = 0,4474

Для стенки переднего лонжерона

h = 30 мм

с_ст.р. = 0,4474 30 = 11 мм = 1,1 см

Для стенки заднего лонжерона

h = 25 мм

с_ст.р. = 0,4474 25 = 9 мм = 0,9 см

Суммарная площадь поперечного сечения полки лонжерона с присоединенной обшивкой и стенкой в растянутой зоне определяется по формуле ( 5.1.2.6. )

F_s.н.п.л. = F_н.п.л. + 2с_л.р. t_обш. + с_ст.р. t_ст.

Для нижней полки переднего лонжерона

F_н.п.л. = 66,7 см²

t_ст. = 4,5 мм = 0,45 см

F_s.н.п.л. = 66,7 + 4,3 0,12 + 1,1 0,45 = 66,7 + 0,516 + 0,495 = 67,71 см²

Для нижней полки заднего лонжерона

F_н.п.л. = 27,2 см²

t_ст. = 3,5 мм = 0,35 см

F_s.н.п.л. = 27,2 + 5,7 0,12 + 0,9 0,35 = 27,2 + 0,684 + 0,315 = 28,2 см²

Координата центра тяжести площади поперечного сечения нижней полки лонжерона с присоединенной обшивкой и стенкой определяется по формуле ( 5.1.2.7. )

у_л.р. = [ F_н.п.л. у₀ + с_л.р. t²_обш. + с_ст.р. t_ст. ( Н + 0,5h ) ]

Для нижней полки переднего лонжерона

у₀ = 2,05 см

Н = 40 мм = 4 см

у_л.р. = [ 66,7 2,05 + 2,15 0,12² + 1,1 0,45 ( 4 + 0,5 3,0 ) ] =

= [ 136,735 + 2,15 0,0144 + 0,495 ( 4 + 1,5 ) ] =

= ( 136,735 + 0,03096 + 0,495 5,5 ) =

= ( 136,735 + 0,03096 + 2,7225 ) = = 2,06 см =

= 20,6 мм

Для нижней полки заднего лонжерона

у₀ = 1,3 см

Н = 25 мм = 2,5 см

у_л.р. = [ 27,2 1,3 + 2,85 0,12² + 0,9 0,35 ( 2,5 + 0,5 2,5 ) ] =

= [ 35,36 + 2,85 0,0144 + 0,315 ( 2,5 + 1,25 ) ] =

= ( 35,36 + 0,04104 + 0,315 3,75 ) =

= ( 35,36 + 0,04104 + 1,18125 ) = = 1,297 см =

= 12,97 мм

Поперечные сечения нижних полок лонжеронов с присоединенной обшивкой и стенкой в растянутой зоне показаны на рис. 5.1.2. и 5.1.3.