Пояснительная записка к курсовой работе по прочности ”Расчет на прочность элементов конструкции самолета”, страница 6

1.4 Подбор сечений элементов силовой схемы крыла

Для моноблочного крыла определим приведенную толщину обшивки

, где    k -          коэффициент, определяющий долю нормальной силы, воспринимаемой                              поясами. Принимаем  k = 0,2;

N -         нормальная сила;

 -   разрушающее усилие для стрингеров;

B -         расстояние между крайними лонжеронами, ;

 -      высота j лонжерона;

 -     наибольшая из высот лонжеронов, .

Коэффициент к находится в пределах 0,1…0,2, но может быть и равен 0. В этом случае пояса лонжеронов не будут отличаться по площади поперечного сечения от стрингеров. Нормальная сила N определяется по формуле

, , где     -   коэффициент, учитывающий форму поясов, ,

n  - число лонжеронов;

,

.

Для растянутой зоны принимаем ,  примем материал для стрингеров Д16Т

где    ,

 -  коэффициент, учитывающий ослабление элементов отверстиями под заклепки, , принимаем ;

 -  коэффициент, учитывающий возможную концентрацию напряжений,

, принимаем .

.

Тогда

.

По определению толщина обшивки равна:

Для растянутой зоны принимаем толщину обшивки:

,  .

Потребная площадь стрингера будет равна

По значению площади  подбираем стандартный прессованный профиль ПР-100 из материала Д16Т №61 с площадью сечения , , .

Для сжатой зоны:

,

,

Так как критическое напряжение стрингеров неизвестно, то расчет необходимо проводить последовательными приближениями в следующем порядке

1.  Принимаем ;

2.  Находим приведенную толщину обшивки в первом приближении по формуле

3.  Вычисляем толщину обшивки , используя соотношение ();

4.  Определяем площадь сечения стрингера  по формуле () и подбираем профиль;

5.  Имея толщину обшивки и сечение стрингера, уточняем критическое напряжение для стрингера  и находим . Расчет продолжаем до тех пор, пока значения толщины обшивки в предыдущем и последующем приближении не окажутся достаточно близкими. Критические напряжения местной потери устойчивости для стрингера и обшивки будем находить по формуле

где  - для пластины, три стороны которой оперты, одна из сторон параллельна нагрузке, свободна;

где    k -     коэффициент, зависящий от способа опирания полки;

E -     модуль упругости материала, для Д16Т ;

b -     ширина рассматриваемой полки;

 -   толщина полки;

Выполним первое приближение:

1.   

;

2.  ;

3.   

Принимаем стандартную толщину листа 4,0 мм;

4.   

Выбираем профиль Пр-100 №14 с , , .

5.  Местная потеря устойчивости:

т.е. эти напряжения нельзя считать истинными. Произведем пересчет по формуле Тетмайера:

где

Общая потеря устойчивости:

,  где  коэффициент, зависящий от условий заделки стрингера .

,

- момент инерции стрингера относительно оси x-x;

- площадь сечения стрингера;

;

где ;

Выбираем

Выполним второе приближение:

1.   ;

2.  ;

3. 

Принимаем стандартную толщину листа 5,0 мм;

4. 

Выбираем профиль Пр-100 №17 с , , .

6.  Местная потеря устойчивости:

т.е. эти напряжения нельзя считать истинными. Произведем пересчет по формуле Тетмайера:

где

Общая потеря устойчивости:

,  где  коэффициент, зависящий от условий заделки стрингера .

,

- момент инерции стрингера относительно оси x-x;

- площадь сечения стрингера;

;

где ;

Выбираем

Выполним третье приближение:

1.   ;

2.  ;

3. 

Принимаем стандартную толщину листа 5,0 мм;

4. 

Выбираем профиль Пр-100 №16 с , , .

7.  Местная потеря устойчивости:

 

Общая потеря устойчивости:

,  где  коэффициент, зависящий от условий заделки стрингера .

,

- момент инерции стрингера относительно оси x-x;

- площадь сечения стрингера;

;

где ;

Выбираем

Так как толщина обшивки во 2 и 3 приближениях оказалась одинаковой, то принимаем для сжатой зоны толщину обшивки – 5,0 мм, подкрепленную стрингерами, выполненными из профилей Пр-100 №16.

Подобранную обшивку следует проверить на сдвиг от кручения. Толщину обшивки в k-ом контуре из условия сдвига при кручении можно определить

, где     -    разрушающее касательное напряжение, ,

;

Вычислим сумму

 -      удвоенная площадь k контура;