Проверочный расчет ригеля хвостового отсека фюзеляжа
4.4.1 Определение внутренних силовых факторов
Ригель представляет собой балку, работающую на изгиб. На рисунке 24 показана расчетная схема ригеля, представляющая из себя двухопорную балку, нагруженную распределенной нагрузкой по всей длине.
Рисунок 24 – Расчетная схема ригеля
В опорах А и В возникают реакции RA и RВ, направленные в противоположную сторону от направления приложенной нагрузки.
Анализ внутренних сил начинается с определения системы внешних сил. В нашем случае необходимо определить реакции опор. Из условия равновесия определяем реакции:
где
– реакция возникающая в опоре А; [кН];
– распределенная нагрузка; [кН/м];
– длина ригеля;[м].
где
– реакция возникающая в опоре В; [кН].
Примем длину ригеля равную
от диаметра фюзеляжа, т.е.
.
Подставив в формулу диаметр фюзеляжа получим
мм.
Зададимся значением распределенной
нагрузки, действующей на ригель. Пусть
ригель длиной 1800 мм воспринимает нагрузку
равную 5000Н. Значение распределенной
нагрузки будет равно
,
подставляя в формулу известные значения
получим
2778Н/м=2,778кН/м.
Подставляя найденные значения в формулы ля нахождения реакций получим
;
Проведем проверку правильности нахождения реакций, для этого составим уравнение суммы моментов всех сил относительно точки С, лежащей посередине ригеля. Если реакции определены верно, то сумма моментов всех сил будет равна нулю.
Подставляя известные значения получим, что сумма моментов всех сил относительно точки С равна нулю, следовательно, реакции определены верно.
Определим значения внутренних силовых факторов, а именно поперечной силы Q и изгибающего момента М, и постоим их эпюры.
На расстоянии z от левой опоры проведем сечение Е и разделим балку мысленно на две части, в сечении Е необходимо приложить силу Q и момент Мизг (рисунок 25). Эти силовые факторы определяются из условий равновесия одной из частей балки.
Рисунок 25 – Расчетная схема ригеля
Поперечная сила будет равна
где
z – расстояние от опоры
А до сечения Е,
;
[м].
Изгибающий момент будет равен
Подставляя в формулы значения
равные
,
и полученные значения занесем в таблицу
5.
Таблица 5 – Значения внутренних силовых факторов
z |
0 |
/2 |
|
Q, кН |
2,5 |
0 |
-2,5 |
, кН·м |
-0,75 |
0,38 |
-0,75 |
При помощи полученных значений строим эпюры поперечных сил и изгибающих моментов (рисунок 26).
Рисунок 26 – Эпюры поперечных сил и изгибающих моментов
4.4.2 Определение поперечного сечения ригеля
Определим поперечное сечение ригеля из условия прочности
где
– максимальные напряжения при изгибе;
[МПа];
–
максимальный изгибающий момент в ригеле;
[кНм];
– момент сопротивления; [см3];
–допускаемые напряжения; [МПа].
Отсюда
Подставляя значения получаем
см3.
Зная момент сопротивления, подберем стандартный профиль
,
Н=40мм, В=25мм, S=3мм, R=3мм.
Сечение ригеля представлено на рисунке 27.
Рисунок 27 – Сечение ригеля