Проектирование стенок лонжерона по критерию минимальной массы

В конструктивном выполнении стенки лонжеронов крыла состоят из собственно стенок и подкрепляющих стоек.

Найдем расстояние между центрами тяжести поясов лонжерона:

hэф= 300(мм);

Определим параметр нагруженности на балку:

Для изготовления стенки выбираем материал 1163Т.

Находим – максимальное полезное напряжение сдвига, которое можно получить при данном параметре нагрузки в случае равнопрочной конструкции (стенка и стойки разрушаются одновременно). =160 (МПа).

Определяем отношение , на основе которого определяем минимально потребную толщину стенки. Минимально потребную толщину стенки, следует выбрать с учетом минусового допуска.

Поэтому, определив минимально потребную толщину стенки, следует выбрать по нормалям лист с учетом минусового допуска:

;

δфакт=2,65 (мм);

Принимаем δфакт=3(мм);

Находим отношение , а по нему – оптимальный шаг стоек:

Определяем оптимальное значение относительной затраты материала стойки на стенку , а по ней – потребную минимальную площадь сечения стойки .

; ;

Находим оптимальное значение отношения толщины лапки стойки к толщине стенки и определяем потребное значение толщины лапки, прикрепленной к стенке . Толщина полки стойки, перпендикулярной к стенке, должна быть :

;

;

.

Зная потребные площадь стойки и толщины ее полок , выбираем нормаль профиля. Как показывают расчеты и эксперименты для стенок, работающих на сдвиг, наиболее эффективны стойки уголкового сечения, например профили типа Д16Т Пр111 или Д16Т Пр100:

Выбираем профиль: Д16-Т-ПР111-7,

; H=40(мм); B=25(мм); r=4(мм); r1=2(мм);r2=1,5(мм)

S1=3(мм); S=4(мм).

После того, как окончательно выбрана нормаль стойки, следует определить фактический шаг стоек

Аналогично рассчитываем 2-е и 3-е сечение.

2-е сечение:

Найдем расстояние между центрами тяжести поясов лонжерона:

hэф= 261(мм);

Определим параметр нагруженности на балку:

Максимальное полезное напряжение сдвига =167 (МПа)

Определяем отношение , на основе которого определяем минимально потребную толщину стенки ;

δфакт=1,86 (мм);

Принимаем δфакт=2(мм);

Находим отношение , а по нему – оптимальный шаг стоек:

Определяем оптимальное значение относительной затраты материала стойки на стенку , а по ней – потребную минимальную площадь сечения стойки .

; ;

Находим оптимальное значение отношения толщины лапки стойки к толщине стенки и определяем потребное значение толщины лапки, прикрепленной к стенке . Толщина полки стойки, перпендикулярной к стенке, должна быть :

;

;

.

Зная потребные площадь стойки и толщины ее полок , выбираем нормаль профиля:

Выбираем профиль: Д16-Т-ПР111-13,

; H=20(мм); B=15(мм); r=4(мм); r1=2(мм);r2=1,5(мм)

1,5=3(мм); S=2(мм).

После того, как окончательно выбрана нормаль стойки, следует определить фактический шаг стоек

.

3-е сечение:

Найдем расстояние между центрами тяжести поясов лонжерона:

hэф= 225(мм);

Определим параметр нагруженности на балку:

Максимальное полезное напряжение сдвига =107 (МПа)

Определяем отношение , на основе которого определяем минимально потребную толщину стенки ;

δфакт=0,15 (мм);

Принимаем δфакт=2(мм), при этом в подкрепляющих стойках нет необходимости.