3.3. Разработка нервюры.(сечение 3-3)

При применении углепластика введём дополнительный коэффициент безопасности _доп.= 1,25, при этом расчетные нагрузки будут: q_τ = 4,51 даН/мм. Направление для основы ⁰ соответствует направлению действия нагрузки q_τ. Исходя из этого, определим необходимую толщину КМУ для восприятия q_τ , имея ввиду то ,что необходим слой .

= = = 0,18 мм. Количество слоёв с ориентацией ⁰ будет n⁴⁵ = = =1,38 слоев n⁴⁵ = 4 слоев.

Из технологически соображений берем 4 слоя n⁰ и n⁴⁵

Всего имеем : n⁰ + n⁴⁵ = 4+4= 8 слоев, общая толщина которых равна =8 х 0,13 = 1,04 мм. При данной толщине действующие напряжения равны:

= = = 4,33 даН/мм² ;

Определим пределы прочности и модуль упругости для данной укладки, для чего определим коэффициент укладки К_{укладки}.

Для направления 0⁰ ( вдоль действия потока q_σ ) К_{укладки} = + 0,25 = + 0,25 = 0,25+ 0,125= 0,375. = 0,375х 75 = 28,125 даН/мм² , а = 0,375 х 21500 =8062,5 даН/мм².

Для направления ⁰ ( от действия потока q_τ ) х + х 6,2 + даН/мм².

При действии на конструкцию комбинации нагрузок: (растяжения или сжатия ) по осям X ( направление вдоль основы ленты ) и У ( направление вдоль утка ) и сдвига в плоскости ХУ , предельное состояние пакета можно определить по критерию Цая-Хилла:

  

где : в числителях – действующие напряжения, а в знаменателях – пределы прочности по соответствующим направлениям.

При действии на конструкцию только и формула упрощается и принимает вид :

 1. В нашем обозначении данная формула имеет вид :

= =0,27. Всё верно.

Для данной панели коэффициент защемления Расстояние между нервюрами 300мм. Зададимся высотой сот 5 мм.

Определение критического значения q_τ^крит. по формуле:

см. [2], (7.15), стр. 164 и [7], (10) стр. 271 (приведенные ниже формулы относятся к конструкции из металла. При применении композиционных материалов в обшивках и при применении сотового заполнителя не из металлов в формулы должны быть внесены корректировки ), где: D – цилиндрическая жесткость, высота сот 2h, жесткостью сот можно пренебречь. D определяется по формуле [8], стр. 151

Е- модуль упругости материала обшивок. Для нашей стенки из углепластика, для нашей укладки слоёв Е = 8062,5 даН/мм², толщина одной обшивки h = μ-коэффициент Пуассона для углепластиковой укладки в двух направлениях: μ_0,90 = 0,25, μ_90,0 = 0,17 ( по расчётам, проведённым в ЦАГИ ), μ² = μ_0,90 х μ_90,0 = 0,25 х 0,17 = 0,0425, а 1 – 0,0425 = 0,9575.

215,74 72934,84 73150,58

где

L-большая длина стенки L = 300 мм.

,

= = 8,01

m_s - коэффициент опирания кромок сотовых панелей при сдвиге, определяется по графику [2], рис. 7.55, стр. 165. Для определения m_s необходимо определить коэффициент параметра сдвига k по [7], (3), стр.269.

В₀ 9574,51

G-модуль сдвига сот. Соты ПСП с ячейкой а = 1,85мм, толщина стенки ячейки 0,04мм , удельный вес сот γ=0,048 г/см³, высота сот h = 5мм. = 90

= =0,005

и при K=0,005 по Рис.7.55 б) [2] m_s=7;

= 8,01 = 8,01*7= 56,06 .

τ_{критич.}= = _. = 53,9 τ_{действ.}=

= -большой запас прочности,но из технологических соображений мы вынуждены оставить данную высоты сот 5мм.

Итак разработана стенка лонжерона и нервюра.

Сечение 3-3	схема расположения слоев	Высота сот.	Толщина
лонжерон	+450, -450, 00, +450 ,- 450 +450 ,00 ,-450, +450 соты , +450, -450, 00, +450 ,- 450 +450 ,00 ,-450, +450	5 мм	2,34 мм
нервюра	00, +450, 00, -450, соты , - 450, 00 ,+450 , 00	5 мм	1,04 мм

Рис.13. Сечение 2-2.

3.4. Разработка стыкового узла соединения.

М_изг= 14557250,8 даН*мм

Q= 10956,428 даН; H= 271,8 мм, L=543,6 мм

Выбор стыковых болтов.

Стыковые болты выбираются исходя из следующих условий:

1.Диаметр болта ( d ) должен быть как можно меньше, что даст возможность увеличить Н₁ (см.Рис.1 ). Это приведёт к уменьшению нагрузок на болты.

2.Материал болта должен быть из высокопрочной стали , что приведёт к повышению срезающей нагрузки на срез по одной плоскости ( Р_ср. ),располагая которой можно определить необходимое количество плоскостей среза при проектировании узла.

3 . Необходимое количество плоскостей среза при проектировании узла должно быть чётным и не превышать 10.

Выбираем: d=16мм. Материал болта- ВТ16 с σ_в =84-125 кгс/мм². Расчетная разрушающая нагрузка на срез ( Р_ср. ), при t=25⁰С. Р_ср=12750 даН (по ОСТ1 31100-80).

Болт 16-L-Кд.фос.окс.-ОСТ1 31055-80 ( материал ВТ16).

При отсутствии ОСТ1 31100-80 расчетную разрушающую нагрузку на срез ( Р_ср. ) можно определить по формуле : Р_ср.= τ_{в } F = 0,63σ_{в  =} 0,6384 = 10634,8даН, где : τ_в – предел прочности на срез, F – площадь поперечного сечения болта.

При дальнейшем расчёте примем Р_ср=12750 даН(по ОСТ1 31100-80).

Нагрузки, действующие на стыковые болты в точках 1,2.

• от изгибающего момента

53558 даН

• от перерезывающей силы Q :

• от изгибающего момента

24837

• от перерезывающей силы

5478,21

Итого, имеем:

P_H 78395

P_Q = 5478,21

Равнодействующая:

78586,18

В соответствии с [10], пункт 25.625 « Коэффициенты безопасности для стыковых узлов (фитингов)» примем дополнительный коэффициент безопасности , который относится ко всем частям стыкового узла, деталям крепления и к местам соединения частей узла.

Имеем расчетное значение нагрузки

R=78586,18^. 1,25= 98232даН