5.3.2. Понятие о прочностном расчете конструкции ла
Основные виды разрушения конструкции или выхода ее из строя
Принято различать следующие основные виды выхода конструкции из строя:
а) разрушение материала конструкции:
- местное разрушение элементов конструкции (трещины);
- общее разрушение конструкции;
6) состояние пластического течения (нарушение формы);
в) потеря устойчивости конструкции:
- местная потеря устойчивости;
- общая потеря устойчивости.
Потеря устойчивости конструкции (случай в)) происходит, как правило, при сжимающих нагрузках.
В настоящей лабораторной работе будут рассмотрены простейшие случаи нагружения элементов конструкций летательного аппарата, когда на корпус ЛА действуют только растягивающие и снимающие нагрузки.
Далее введем некоторые понятия из курса "Сопротивление материалов".
Понятие о нормальных напряжениях
Пусть стержень с площадью поперечного сечения F растягивается или сжимается силой Р (см. рис. 5.2).
Рис. 5.2. Схема, иллюстрирующая понятие о нормальных напряжениях
Нормальное
напряжение
определяется как отношение растягивающей
(сжимающей) силы к площади поперечного
сечения, т.е.
.
(5.2)
Размерность напряжения принято выражать в Паскалях(Па) и мегапаскалях (Мпа).
Предельные напряжения
Каждый материал
допускает некоторые напряжения, по
достижении которых он или разрушается,
или приходит в состояние пластичности,
или теряет устойчивость и т.п. Такие
напряжения называются предельными или
допустимыми
.
Например, напряжение
- временное сопротивление, которое
соответствует разрушению элемента или
конструкции; напряжение
соответствует напряжению, при котором
появляются первые признаки текучести
(остаточная деформация 0,2 %).
Условие прочности
Напряжения,
действующие в любой точке конструкции
ЛА должны быть меньше, чем предельно
допустимые
.
Это условие записывается следувщим
образом
.
(5.3)
Эксплуатационные нагрузки
Эксплуатационными
нагрузками
(или
)
называются возможные в эксплуатации
нагрузки.
Расчетные нагрузки
При расчете
конструкции на прочность, расчетную
нагрузку обычно принимают выше
эксплуатационной. Считают, что при
расчетной нагрузке напряжения достигают
предельных значений. Число, показывающее
во сколько раз расчетная нагрузка
(или
)
больше •эксплуатационной
называется коэффициентом безопасности
.
(5.4)
Отсюда
.
(5.5)
Для беспилотных ЛА f = 1,2...1,5.
Коэффициент запаса прочности
Обычно при конструировании площадь сечения конструктивных элементов выбирают больше, чем необходимо для восприятия расчетной нагрузки.
Отношение разрушающей
нагрузки
(или
)
к расчетной
называется коэффициентом запаса
прочности
. (5.6)
В частном случае, когда конструкция работает по схеме «Растяжение -сжатие» справледливо следующее соотношение
где
- напряжение, возникающее при действии
на конструкцию расчетной нагрузки
.
Для рациональных конструкций коэффициент запаса прочности должен быть равен единице (или несколько больше). Слишком большой коэффициент запаса прочности делает конструкцию хотя и более надежной по прочности, но очень тяжелой, что недопустимо для летательных аппаратов.