5.2.5. Расчет неизвестных крутящих моментов м1 и м2.
Неизвестные
крутящие моменты М1
и М2
от неизвестных потоков касательных
усилий q1
и q2
в контурах частей расчетного сечения
крыла, ограничивающих световые площади
и
,
( см. рис. 5.2.1 ) определяются из системы
уравнений, состоящей из двух канонических
уравнений метода сил и одного уравнения
статики по формулам ( 5.2.5.5. )
М1
=
=
=
=
=
=
=
=
= 2 004 931 даНсм
М2
=
=
=
=
=
=
=
=
= 45 824 403 даНсм
где
М ркр. = - 9 668 300 даНсм - расчетный крутящий момент в расчетном сечении крыла.
Неизвестные потоки касательных усилий q1 и q2 в контурах частей расчетного сечения крыла, ограничивающих световые площади и , определяются по формулам ( 5.2.5.6. )
q1
=
=
= 110,1 даН/см
q2
=
=
= 768,8 даН/см
5.2.6. Расчет суммарных потоков касательных усилий и касательных напряжений в расчетном сечении крыла.
Суммарные потоки касательных усилий для всех частей контура расчетного сечения крыла, за исключением стенки переднего лонжерона, определяются по формуле ( 5.2.6.1. )
qs = qp + q1 + q2
Для стенки переднего лонжерона положительное направление суммарного потока касательных усилий определяется в соответствии с принятым правилом знаков, исходя из того, что стенка переднего лонжерона является частью контура, ограничивающего световую площадь .
Тогда для стенки переднего лонжерона в соответствии с ( 5.2.6.2. )
qs = q1 - q2
Касательные напряжения для всех частей контура расчетного сечения крыла определяются по формуле ( 5.2.6.3. )
=
Расчет суммарных потоков касательных усилий и касательных напряжений в обшивке и стенках лонжеронов сводится в таблицу 5.2.3.
Таблица 5.2.3.
Расчет суммарных потоков касательных усилий и касательных напряжений в обшивке и стенках лонжеронов.
№ участка |
q1 даН/см |
q2 даН/см |
qp даН/см |
qs даН/см |
t см
|
даН/см2
|
1 - 2
2 - 3
3 - 4
4 - 5
5 - 6
6 - 7
7 - 8
8 - 9
9 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 - 23
|
110,1
110,1
110,1
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
|
-
-
-
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
|
- 16,46
- 39,45
- 67,11
- 614,60
- 647,90
- 681,60
- 715,20
- 747,80
- 779,30
- 809,50
- 837,90
- 864,10
- 887,90
- 909,10
- 927,80
- 1 043,60
- 871,20
- 850,10
- 827,80
- 804,60
- 780,50
- 755,70
|
93,6
70,6
43,0
154,2
120,9
87,2
53,6
21,0
- 10,5
- 40,7
- 69,1
- 95,3
- 119,1
- 140,3
- 159,0
- 274,8
- 102,4
- 81,3
- 59,0
- 35,8
- 11,7
13,1
|
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,35
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
|
780
588
358
1 285
1 007
727
447
175
- 87
- 339
- 576
- 794
- 992
- 1 169
- 1 325
- 785
- 853
- 677
- 492
- 298
- 97
109
|
Таблица 5.2.3.
Окончание.
№ участка |
q1 даН/см |
q2 даН/см |
qp даН/см |
qs даН/см |
t см
|
даН/см2
|
23 - 24
24 - 25
25 - 26
26 - 27
27 - 28
28 - 29
29 - 30
30 - 31
31 - 32
32 - 1
4 - 29
|
-
-
-
-
-
-
110,1
110,1
110,1
110,1
110,1
|
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
768,8
-
-
-
-
- 768,8
|
- 730,30
- 704,50
- 678,20
- 651,30
- 624,40
- 597,70
- 71,67
- 46,26
- 21,82
0
0
|
38,5
64,3
90,6
117,5
144,4
171,1
38,4
63,8
88,3
110,1
- 658,7
|
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,12
0,45
|
321
536
755
979
1 203
1 426
320
532
736
917
- 1 464
|
По результатам расчета на рис. 5.2.4. построена эпюра распределения по обшивке и стенкам лонжеронов расчетного сечения крыла суммарных потоков касательных усилий. Положительные значения суммарных потоков касательных усилий на эпюре откладываются внутрь контура расчетного сечения крыла. Положительные значения суммарных потоков касательных усилий, действующих по стенке переднего лонжерона на эпюре откладываются внутрь контура, ограничивающего световую площадь , частью которого считается стенка переднего лонжерона.
5.3. АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ РАСЧЕТНОГО СЕЧЕНИЯ КРЫЛА .
Анализ прочности выполняется для наиболее нагруженных конструктивных элементов расчетного сечения крыла.
5.3.1. Анализ прочности элементов продольного набора расчетного сечения крыла.
Для всех элементов продольного набора условие прочности имеет вид ( 5.3.1.1.)
| | разр.
5.3.2. Анализ прочности обшивки и стенок лонжеронов расчетного сечения крыла.
Для обшивки и стенок лонжеронов условие прочности имеет вид ( 5.3.2.1. )
| | разр.
5.3.3. Расчет коэффициентов запаса прочности конструктивных элементов расчетного сечения крыла.
Коэффициенты запаса прочности конструктивных элементов расчетного сечения крыла определяются по формулам ( 5.3.3.1. ) и ( 5.3.3.2. ):
- для элементов продольного набора
=
- для обшивки и стенок лонжеронов
=
Условия прочности конструктивных элементов расчетного сечения крыла принимают вид ( 5.3.3.3. ) и ( 5.3.3.4. ):
- для элементов продольного набора
= ( 1,0 1,1 )
- для обшивки и стенок лонжеронов
= ( 1,0 1,1 )
Расчет коэффициентов запаса прочности конструктивных элементов расчетного сечения крыла сводится в таблицу 5.3.
Таблица 5.3.
Расчет коэффициентов запаса прочности конструктивных элементов расчетного сечения крыла.
№ эле. |
№ участка |
даН/см 2 |
разр. даН/см2 |
даН/см2 |
разр. даН/см2 |
|
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19 |
1 - 2
2 - 3
3 - 4
4 - 5
5 - 6
6 - 7
7 - 8
8 - 9
9 - 10
10 - 11
11 - 12
12 - 13
13 - 14
14 - 15
15 - 16
16 - 17
17 - 18
18 - 19
|
- 2 189
- 3 056
- 3 678
- 4 701
- 4 418
- 4 486
- 4 469
- 4 334
- 4 191
- 4 015
- 3 771
- 3 493
- 3 157
- 2 820
- 2 484
- 2 363
6 854
2 118
2 24 |
4 950
4 950
4 950
5 500
4 950
4 950
4 950
4 950
4 950
4 950
4 950
4 950
4 950
4 950
4 950
5 500
10 450
3 200
3 200 |
780
588
358
1 285
1 007
727
447
175
- 87
- 339
- 576
- 794
- 992
- 1 169
- 1 325
- 785
- 853
- 677
|
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 600
1 200
1 200 |
2,26
1,62
1,35
1,17*
1,12
1,10*
1,11
1,14
1,18
1,23
1,31
1,42
1,57
1,76
1,99
2,33
1,52
1,51
1,43 |
1,54
2,04
3,35
0,93*
1,19
1,65
2,68
6,86
13,79
3,54
2,08
1,51
1,21
1,03
0,91*
2,04
1,41
1,77
|
Таблица 5.3.
Окончание.
№ эле. |
№ участка |
даН/см 2 |
разр. даН/см2 |
даН/см2 |
разр. даН/см2 |
|
|
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
|
19 - 20
20 - 21
21 - 22
22 - 23
23 - 24
24 - 25
25 - 26
26 - 27
27 - 28
28 - 29
29 - 30
30 - 31
31 - 32
32 - 1
4 - 29
|
2 341
2 428
2 498
2 553
2 597
2 651
2 705
2 705
2 689
8 797
2 558
2 460
2 270
|
3 200
3 200
3 200
3 200
3 200
3 200
3 200
3 200
3 200
10 450
3 200
3 200
3 200
|
- 492
- 298
- 97
109
321
536
755
979
1 203
1 426
320
532
736
917
- 1 464
|
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 200
1 600
|
1,37
1,32
1,28
1,25
1,23
1,21
1,18
1,18*
1,19
1,19*
1,25
1,30
1,41
|
2,44
4,03
12,37
11,01
3,74
2,24
1,59
1,23
1,00
0,84*
3,75
2,26
1,63
1,31*
1,09*
|
По результатам расчета нормальных и касательных напряжений в конструктивных элементах расчетного сечения крыла наиболее нагруженными элементами являются :
- верхние полки лонжеронов - элемент 4 ( верхняя полка переднего лонжерона ) ;
- нижние полки лонжеронов - элемент 29 ( нижняя полка переднего лонжерона ) ;
- стрингеры верхней панели - элемент 6 ;
- стрингеры нижней панели - элемент 27 ;
- обшивка верхней панели - участки 4 - 5 и 15 - 16 ;
- обшивка нижней панели - участок 28 - 29 ;
- обшивка носка сечения - участок 32 - 1 ;
- стенки лонжеронов - участки 4 - 29 и 16 - 17 ;
Анализ прочности конструктивных элементов расчетного сечения крыла по данным таблицы 5.3. показывает :
1. Прочность всех элементов продольного набора расчетного сечения крыла обеспечена. Имеется небольшой избыток запаса прочности по полкам лонжеронов и стрингерам нижней панели, однако решение об уменьшении площадей поперечных сечений элементов продольного набора не может быть принято по результатам расчета на один расчетный случай.
2. Прочность обшивки верхней и нижней панелей межлонжеронной части расчетного сечения крыла не обеспечена. Требуется усиление обшивки на этой части сечения.
3. Прочность обшивки носка расчетного сечения крыла обеспечена. Имеется некоторый избыток запаса прочности по обшивке носка, однако решение об уменьшении толщины обшивки носка сечения не может быть принято по результатам расчета на один расчетный случай.
4. Прочность стенок лонжеронов расчетного сечения крыла обеспечена. Имеется большой избыток запаса прочности по стенке заднего лонжерона, однако решение об уменьшении толщины стенки не может быть принято по результатам расчета на один расчетный случай.
Таблица 5.4.
Коэффициенты запаса прочности наиболее нагруженных конструктивных элементов расчетного сечения крыла.
-
№
элем.
№
участка
даН/см2
разр.
даН/см2
даН/см2
разр.
даН/см2
4
6
27
29
4 - 5
15 - 16
16 - 17
28 - 29
32 - 1
4 - 29
- 4 701
- 4 486
2 705
8 797
5 500
4 950
3 200
10 450
1 285
- 1 325
- 785
1 426
917
- 1 464
1 200
1 200
1 600
1 200
1 200
1 600
1,17
1,10
1,18
1,19
0,93
0,91
2,04
0,84
1,31
1,09
