3.4. Проектировочный расчет вариантов конструкции цчк.

В зависимости от, того какими силовыми элементами в основном воспринимается изгибающий момент, силовые схемы разделяются на лонжеронные, кессонные и моноблочные.

Силовая схема называется лонжеронной, если основная часть изгибающего момента воспринимается поясами лонжеронов, все остальное, а именно 80% воспринимает панель.

В моноблочной конструкции вообще нет лонжеронов, все 100% изгибающего момента воспринимает панель.

Кессонная конструкция характеризуется мощным стрингерным набором, толстой обшивкой и слабыми поясами лонжеронов.

Итак, рассмотрим поочередно каждую выше описанную схему.

3.4.1. Лонжеронная конструкция

При подборе продольных силовых элементов вначале находят усилия, воспринимаемые верхней и нижней половинками поперечного сечения центроплана.

Н=1350мм=1.35м – высота сечения центроплана.

Сила сжатия верхней части сечения центроплана, и растяжения нижней части определяют по формуле:

.

Р_пан можно представить в виде суммы усилия Р_со, воспринимаемого стрингерами и обшивкой:

Подбор продольного силового набора в растянутой зоне:

,

где n – количество стрингеров в растянутой зоне;

- расчетное разрушающее напряжение;

- площадь поперечного сечения одного стрингера;

- толщина обшивки и расстояние между стрингерами в растянутой зоне;

, .

Коэффициент К₂ учитывает ослабление поперечного сечения стрингера отверстиями под заклепки.

Коэффициент К₃ учитывает ослабление обшивки отверстиями под заклепки в местах стыка обшивок и в местах крепления к обшивке нервюр и стрингеров и различия в коэффициентах упругости листов и профилей из-за несовершенства натяжения обшивки при клепке.

К₂=К₃=1, т. к. панель цельнофрезерованная.

Коэффициент учитывает различие в диаграммах и , в нашем случае =1.

Коэффициент К₁ учитывает влияние концентрации напряжений в силовых элементах при наличии отверстий и скачков жесткости. Для высокопрочных AL- сплавов К₁=0.97.

Материал нижней панели 11614Т, .

Так как в исходном уравнении все величины, кроме известны, то отсюда можно найти потребную площадь поперечного сечения стрингера, которая обеспечит восприятие стрингерами и обшивкой усилия .

.

Суммарную площадь полок лонжеронов , в растянутой зоне получим из уравнения , где - расчетное разрушающее напряжение растянутой полки;

;

;

7;

;

К₂ – коэффициент, учитывающий ослабление поперечного сечения полки отверстиями под болты и заклепки, и принимающий значение:

К₂=0.9.

.

Так как хорда центроплана постоянная (Н=const), то

.

Подбор продольного силового набора в сжатой зоне.

Усилие в сжатой зоне находят по формуле:

,

где n – количество стрингеров, n=9;

- расчетное разрушающее напряжение стрингера в сжатой зоне;

- площадь стрингера в сжатой зоне;

- присоединительная площадь обшивки, работающая вместе с напряжениями стрингера, по приближенной формуле .

Конструкция считается хорошо спроектированной, если критическое напряжение стрингера близко к пределу прочности материала стрингера. Предполагая, что стрингер будет подобран удачно, величину .

;

Верхняя панель, как и верхние пояса лонжеронов изготовлены из материала В95пчТ, у которого .

;

Таким образом, площадь стрингера в сжатой зоне равна:

.

Суммарная площадь полок лонжеронов в сжатой зоне получаем из уравнения:

,

где - расчетные разрушающие напряжения сжатой полки, причем:

.

Следовательно, .

Как и в растянутой зоне .

Согласно поставленной задаче, необходимо определить массу лонжеронной конструкции, которая складывается из масс входящих силовых элементов:

.

Массу конструкции можно вычислить по формуле:

,

где - плотность материала ( ).

- длина центроплана, равная .

;

;

;

;

;

;

;

.

Таким образом, масса лонжеронной конструкции составляет:

.