Проверочный расчет сечения крыла на нормальные и касательные напряжения по методу редукционных коэффициентов

В проверочном расчете вычисляются нормальные и касательные напряжения в поперечном сечении крыла большого удлинения, механические и геометрические параметры которого были подобраны в процессе проектировочного расчета. Считаем, что пояса лонжеронов работают только на растяжение – сжатие, а обшивка носка способна воспринимать нормальные и касательные напряжения при условии, что она не потеряла устойчивость. Используем прием «присоединения обшивки к продольным подкреплениям». После соответствующего увеличения площадей продольных подкреплений обшивка считается работающей только на сдвиг.

Нормальные напряжения находим методом редукционных коэффициентов, а касательные – методом секущих модулей без разделения на изгиб и кручение. При этом не учитываются влияния заделки и местных возмущающих факторов (вырезы, резкое изменение механических и геометрических характеристик по длине крыла, локальное приложение сосредоточенных воздействий и др.).

Проверочный расчет крыла осуществляется на ЭВМ с помощью программы «Крыло – прочность». Рассматриваем расчетный случай, при котором , V=V_D. Считаем, что при этом верхняя часть обшивки носка потеряет устойчивость. Чтобы учесть работу носка в восприятии изгиба, вводим в нижней (растянутой) зоне фиктивный подкрепляющий элемент, площадь которого получается присоединением прилегающих участков носка.

Расчеты осуществляем в сечении крыла, к которому присоединен подкос. Поскольку в этом сечении все ВСФ имеют разрыв, то нужно выбрать между сечениями, которые расположены немного правее и немного левее. При выборе используем табл. 2.4. Выбираем сечение, которое расположено немного правее, т. к. там изгибающий момент M_x существенно больше.

В этом сечении M_x=10,087 кН м; Q_y=8,5532 кН; M_z=2,54 кН м; X_Q=0,172 м.

Последнее значение соответствует расстоянию поперечной силы Q_y от стенки переднего лонжерона. Кроме того, в сечении нужно иметь значения M_y и Q_x. Используем формулы

(2.44)

где . (2.45)

Вычислим при . Применим интерполяцию

При ; при .

Применяя (2.44) и (2.45) находим

;

Рассмотрим значение осевой силы N в расчетном сечении. Согласно рис.2.17 видно, что она равна ½ N^z _подк и является растягивающей.

Рисунок 2.18 – Расчетное сечение

Пронумеруем подкрепляющие и сдвиговые элементы сечения (рис. 2.18.). В кружки взяты номера сдвиговых элементов. Сдвиговые элементы показаны штриховыми линиями, соответствуют мягкой обшивке, которая не воспринимает нагрузок. Толщины этих элементов берем фиктивными, равными 10^{-7 м.}

Рисунок 2.19 – Нумерация несущих элементов сечения

Подсчитываем площади подкрепляющих элементов. К ребрам 2,3,4,5 присоединяем по 1/6 части площадей поперечных сечений соответствующих стенок (чтобы учесть их участие в восприятие изгиба). Что же касается влияния носка, то его роль в восприятии изгиба учитывается только элементом, имеющим номер 6.

Продольное ребро номер 1 является фиктивным, его площадь F_{1 эф}=10^-7. Этот элемент необходим в связи с требованиям программы «Крыло – прочность».

;

Для вычисления F_{6 эф} умножим приближенно найденную длину дуги 1-6-5 на толщину обшивки носка, равную 0,6 мм.

F_{6 эф}= 1,58 см²

Вычисления толщин сдвиговых элементов осуществляем согласно учебного пособия [5]. Поскольку все элементы крыла выполнены из одного материала, то

, (2.46)

где коэффициент , учитывающий возможность потери устойчивости от сдвига, берем согласно [2].

Массив параметров состоит из следующих целых констант:

– общее число продольных элементов;

– число полок лонжеронов;

– номер материала поясов лонжеронов;

– номер материала стрингеров;

– номер верхней полки переднего лонжерона;

– номер нижней полки переднего лонжерона;

– номер верхней полки заднего лонжерона;

– номер нижней полки заднего лонжерона.

Массив характеристик расчетного сечения состоит из следующих L чисел:

МПа– модуль упругости фиктивной диаграммы;

МПа – разрушающее напряжение сжатия (знак минус) для полок лонжеронов;

МПа – разрушающее напряжение сжатия (знак минус) для стрингеров с присоединенной обшивкой в сжатой зоне;

кН м – изгибающий момент, действующий в расчетном сечении, вектор которого направлен вдоль хорды крыла;

кН м – изгибающий момент в расчетном сечении, вектор-момент которого лежит в плоскости сечения крыла и перпендикулярен хорде;

– осевое усилие;

– усилие ;

– расстояние от стенки переднего лонжеронам до линии действия силы .

Кроме того, исходными данными являются горизонтальные и вертикальные координаты центров тяжести объединенных элементов, площади и редуцированные толщины объединенных элементов.

Получили:

Vashkevich 158v РЕДУЦИР. ТОЛЩИНЫ

OБЩИE ДAHHЫE M XI YI FI .0005

.7100E+11 6.0000.0000.0000E+00.0000

-.3570E+09 4.3080.1380.8970E-04.0016

-.3570E+09 4 1.0780.0916.8900E-04.0000

.1009E+05 4 1.0780 -.0496.8750E-04.0008

.9650E+03 2.3080 -.2370.1719E-03.0008

.0000E+00 5.1540 -.0718.1158E-03.0016

MX=.10090E+05 MY=.96500E+03 NZ=.00000E+00 IX=.89148E-05

IY=.66803E-04 FS=.45001E-03 Итераций- 3

ПОТОКИ КАСАТЕЛЬНЫХ