4. Определение параметров стрингера с присоединённой обшивкой по критериям местной и общей потере устойчивости при действии сжимающей нагрузки р.

4.1. Р = q_σ*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 30δ_обш =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

1. Зададим осью х-х.

2. Определим y - положение оси х_о-х_о , на которой находится центр тяжести всего сечения по формуле: y , гдестатический момент сечения относительно

оси х-х.

соответственно

3. Определим всего сечения относительно оси х₀-х₀.

х₀ – х_{0 .}

4. 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 q_σ=70 кгс/мм и q_τ=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 обшивкиσ_в = 58кгс/мм² т.е.

При этом расчетная разрушающая нагрузка смятия листа (Р_см) из В95, толщиной (δ) 1,5 мм и диаметре заклепки (d_закл) 4мм равна:

.

По [3], стр.497 Р_см=540 кгс. Примем Р_см=540 кгс.

Обозначения:

На Рис. 1. а) показано сечение, для которого: d_закл – диаметр заклепки; d_з.г. – диаметр закладной головки заклепки; h _з.г. – высота закладной головки потайной заклепки; δ_обш – 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 (d_закл) 4мм с потайной головкой 120° по ОСТ1 34097-80 из материала 12Х18Н9Т. Для данной заклепки: d_закл=4мм, d_з.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 δ_обш=1,5 мм.

По [2], стр.157, формула (7.2)определим σ_экв:

σ_экв

На Рис. 1. б)показана расстановка заклепок.

Рассмотрим выделенный элемент шириной 20мм и определим нагрузку на одну заклепку (Р_1закл).

σ_экв ( см. п. 5.1. )

Проверим шаг между заклепками (t) исходя из того, чтобы обшивка не потеряла устойчивость между ними при действии σ_экв 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 σ_{действ.} = 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 τ_ср=28 кгс/мм², d_закл=4мм, d_з.г.=7,8мм, h _з.г.=1,3мм

Сила, действующая от q_τ 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.