- •Министерство образования и науки российской федерации
- •4. Определение параметров стрингера с присоединённой обшивкой по критериям местной и общей потере устойчивости при действии сжимающей нагрузки р.
- •5. Проектирование соединения обшивки с торцевой нервюрой и со стрингером.
- •6. Проектирование соединения панели с промежуточной нервюрой.
- •7. Расчет веса панели.
- •8. Графическое изображение конструкции.
- •10. Панель бесстрингерная при равенстве эквивалентной толщины обшивки( эквив.).
4. Определение параметров стрингера с присоединённой обшивкой по критериям местной и общей потере устойчивости при действии сжимающей нагрузки р.
4.1. Р = qσ*t = 70*100 =7000 кгс.
4.2. Стрингер воспринимает сжимающую нагрузку вместе с присоединенной обшивкой
В соответствии [2], стр.167, раздел 7.5.1 размер присоединенной к стрингеру обшивки равен 30δобш =30*1,5 = 45 мм. Таким образом имеем конструкцию:
При местной потере устойчивости плоской стенки стрингера по [4], стр.65, формула (2.6):
k= 0.45 – коэффициент, учитывающий опорные условия стенки со свободным краем.
При общей потере устойчивости всего сечения по [4],стр.63, формула (2.2):
Е-модуль упругости материала, l- длина стержня, l = а =500 мм,
J и F- момент инерции и площадь сечения с присоединённой обшивкой соответственно.
Для определения инеобходимо определитьF и J.
Представим сечение в виде элементарных составляющих 1, 2, 3.
Суммарная площадь сечения
Зададим осью х-х.
Определим y - положение оси хо-хо , на которой находится центр тяжести всего сечения по формуле: y , гдестатический момент сечения относительно
оси х-х.
соответственно
Определим всего сечения относительно оси х0-х0.
х0 – х0 .
Определим ипри этоми отношениедолжно быть ≤ 0,84, т.к., а последнее слагаемое равно 0,16 (см.п. 3).
Определять вышеизложенные параметры необходимо задаваясь значениями Параметрынам известны.
В результате рассмотрения 4-х вариантов сочетания указанных параметров получено:
Для этого сечения имеем:
Запас по местной потере устойчивости = =1,48.
Запас по общей потере устойчивости = =1,29.
Вывод: Данное сечение отвечает требования прочности и устойчивости при совместном действии qσ=70 кгс/мм и qτ=10 кгс/мм ( в соответствии с заданием), при этом шаг стрингеров должен быть 100 мм, шаг нервюр (шпангоутов) 500 мм , соединение стрингера с обшивкой заклепками потайными диаметром 4 мм, двухрядный шов ( см.п.4.)
5. Проектирование соединения обшивки с торцевой нервюрой и со стрингером.
Вариант №1-панель несъемная, для постановки крепежных элементов имеются подходы со всех сторон.
Для данного варианта в качестве крепежного элемента, соединяющим обшивку с торцевой нервюрой и со стрингером, выбираем заклепку. Заклепка создает натяг в отверстии, что положительно сказывается на ресурсе. Кроме этого, по [3], стр.239 для заклепочного соединения допустимое напряжение смятия в листе можно принять , где для обшивкиσв = 58кгс/мм2 т.е.
При этом расчетная разрушающая нагрузка смятия листа (Рсм) из В95, толщиной (δ) 1,5 мм и диаметре заклепки (dзакл) 4мм равна:
.
По [3], стр.497 Рсм=540 кгс. Примем Рсм=540 кгс.
Обозначения:
На Рис. 1. а) показано сечение, для которого: dзакл – диаметр заклепки; dз.г. – диаметр закладной головки заклепки; h з.г. – высота закладной головки потайной заклепки; δобш – толщина обшивки; t – шаг постановки заклепок; l- длина, на которой обшивка может потерять устойчивость.
.В соответствии с формулой [4], (2,4), и Рис.2.6, стр.64 : где i2 = ; = t – d;
равном напряжению в стрингере , в том случае, когда она не теряет устойчивость в пролётах между заклёпками вдоль стрингера.
Формула ( 1 ) -это формула Эйлера, которая имеет вид:
.
В (1) С=1, т.е. принято, что опирание шарнирное, а упругая линия для размера имеет вид, изображённый на рисунке.
Предлагается рассматривать, что :
потеря устойчивости обшивки между заклепками может произойти при следующих условиях:
при длине l' ( из-за влияния головки заклёпки );
С =1,4 – полузащемление.( чистого шарнира быть не может )
5.1 В качестве крепежного элемента для соединения панели с торцевой нервюрой выбираем заклепку диаметром (dзакл) 4мм с потайной головкой 120° по ОСТ1 34097-80 из материала 12Х18Н9Т. Для данной заклепки: dзакл=4мм, dз.г.=7,8мм, h з.г.=1,3мм
5.2. Проектирование соединения панели с торцевой нервюрой.
В данной зоне: отсутствует потеря устойчивости; одновременно действуют нормальные (σ) и касательные (τ) напряжения.
Определим действующие напряжения σ и τ при δобш=1,5 мм.
По [2], стр.157, формула (7.2)определим σэкв:
σэкв
На Рис. 1. б)показана расстановка заклепок.
Рассмотрим выделенный элемент шириной 20мм и определим нагрузку на одну заклепку (Р1закл).
σэкв ( см. п. 5.1. )
Проверим шаг между заклепками (t) исходя из того, чтобы обшивка не потеряла устойчивость между ними при действии σэкв по формуле:
( при С = 1.0 )
Шаг заклепок:
Таким образом:
Вывод: Шаг заклепок t=20мм, соединяющих панель с торцевой нервюрой, удовлетворяет требованиям прочности по срезу заклепок (ɳ=1,137), по смятию листа (ɳ=1,113) и по устойчивости обшивки между заклепками.
5.3.Проектирование соединения стрингера с обшивкой.
Определим шаг между заклепками (t), соединяющих стрингер с обшивкой, исходя из того, чтобы обшивка между заклепками не потеряла устойчивость при действии σдейств. = 27,32 кгс/мм2 (аналогично п.4.2.):
( при С = 1,0 )
В данном соединении применим заклепки с потайной головкой 120° по ОСТ1 34101-80 ( нормаль 3550А) из материала Д19Т с τср=28 кгс/мм2, dзакл=4мм, dз.г.=7,8мм, h з.г.=1,3мм
Сила, действующая от qτ на 1 заклепку при t = 24мм:
Запасы:
Выводы:
1. Соединение стрингера с обшивкой удовлетворяет требованиям прочности и устойчивости.
2. Данный вид соединения применим и к соединению панели с лонжеронами.