double arrow

Приведенное напряжение для поперечных стыков


К наиболее часто встречающимся поперечным стыкам верхних и нижних панелей крыла можно отнести:

- поперечные стыки панелей центроплана с панелями консольной части крыла;

- поперечные стыки панелей консольной части крыла с панелями отъемной части крыла.

В конструкции гермофюзеляжа к поперечным стыкам можно отнести:

- продольные (относительно оси фюзеляжа) стыки обшивки фюзеляжа, выполняемые обычно внахлест;

- поперечные (относительно оси фюзеляжа) соединения, выполняемые обычно встык по накладке.

На рисунке 9.10 приведен эскиз поперечного стыка панелей при помощи стыковой накладки с шагом крепежных элементов t ичислом крепежных элементов на одном шаге n.

Рисунок 9.10

Выделим прямоугольный элемент из панели в окрестности отверстия для крепежного элемента шириной t/n (рис.9.11а). По граням выделенного элемента будут действовать усилие Pп на подходе к отверстию и усилие Pст после отверстия. Кроме того на контур отверстия будет действовать усилием Pб.

Рисунок 9.11

Используя принцип суперпозиции, представим нагруженное состояние в окрестности отверстия в виде трех, одно из которых преставляет осевое растяжение усилием Pст, второе осевым усилием Pп -Pст и уравновешивающим усилием Pб, действующим на контур отверстия, а третье нагружение распределенными изгибающими моментами mизг, вызванными несоосной передачей усилия с панели на стыковую накладку (рис. 9.11б).




Определим усилие, передаваемое панелью на одном шаге Pп:

При равномерном распределении усилий по крепежным элементам усилие на болт Pб определяется соотношением:

Определим усилие, проходящее за крепежным элементом Pст:

Для определения изгибающих моментов mизг рассмотрим расчетную схему стыка, приведенную на рисунке 9.12. Определим изгибающий момент в сечении по первому ряду крепежных элементов в предположении, что между накладкой и панелью отсутсвует проскальзывание.

Рисунок 9.12

Так как, рассматриваемое сечение (рис. 9.12б) находится в условиях внецентренного растяжения, то изгибающий момент будет равен:

mz=P×e, где

e- расстояние между равнодействующей P и главной центральной осью сечения zc;

P- усилие в панели на единице ширины.

Учитывая, что и что равнодействующая P приложена в середине толщины панели в случае равномерного распределения напряжений по её толщине, тогда из рисунка 9.12б:

Определим усилие в панели на единице ширины:

P=sdп

После подстановок, распределенный изгибающий момент будет равен:

В результате концентрации на контуре отверстия возникает повышенное напряжение σк э, которое можно определить как сумму наибольших напряжений на контуре для трех состояний:

, где (8)

- коэффициенты концентрации от нормальных напряжений, напряжений смятия и изгибных напряжений;



σz – нормальные напряжения;

σсм – напряжения смятия;

σизг – напряжения локального изгиба;

n- число крепежных элементов на одном шаге.

Напряжение смятия определяется усилием на крепежный элемент Pб толщиной панели в зоне крепежного отверстия δ и диаметром крепежного отверстия d:

При равномерном распределении усилий по крепежным элементам усилие на болт Pб определяется шагом крепежных отверстий t, числом крепежных элементов на одном шаге n, толщиной панели δ и величиной нормальных напряжений, которое действует за первым крепежным элементом :

С достаточной степенью точности для реальных соединений и условий нагружения . Экспериментальными исследованиями установлено, что . Примем, что , тогда соотношение (8) после подстановок можно преобразовать к виду:

(6)

В случае одноосного нагружения образца с отверстием напряжением σприв на контуре отверстия в точке возможного зарождения усталостной трещины возникает σк о:

(7)

Приравняем правые части соотношений (6) и (7), и после преобразований получим, что приведенное напряжение равно:



2.1 Метод «дождевого потока»

Для схематизации по методу «дождевого потока» представляют, что ось времени направлена вертикально вниз (рис.9.8). Линии, соединяющие соседние экстремумы - это последовательность крыш, по которым стекают потоки дождя. Предположим, что первый экстремум- максимум, тогда номерам максимумов соответствуют нечетные числа, номерам минимумов – четные.

Траектории потоков определяют в соответствии со следующими правилами:

Потоки начинаются с внутренней стороны экстремумов последовательно. Каждый поток определяет полуцикл нагружения. Величину размаха определяют проекцией траектории потока на ось нагрузки.

Поток, начавшийся в точке максимума, прерывается в тот момент, когда встретится максимум больший, чем исходный.

Поток, начавшийся в точке минимума, прерывается, когда встретится минимум меньший, чем исходный.

При встрече на одной из крыш нескольких потоков движение продолжает тот, который берет начало в экстремуме с меньшим номером, а остальные прерываются.

Поток не встретивший препятствий падает на землю.

Метод «полных циклов».

При схематизации по методу «полных циклов» (ГОСТ 25.101-83) не всегда удается до конца выделить все циклы нагружения. В работе [24] предлагается модифицированный метод «полных циклов», который состоит из следующей последовательности выделения циклов.

К полученной циклограмме экстремальных значений определяющего параметра Km1, Km2, …….. Kmi, …… Kmnдобавляют наибольший минимумKm min minи наибольший максимум Km max max .Перед первым экстремумом циклограммы максимумом (минимумом) добавляется Km min min (Km max max), а после последнего экстремума – минимума (максимума) добавляется Km max max (Km min min).

Выделяют циклы за несколько проходов последовательности экстремумов, при этом после каждого прохода исключают экстремумы, по которым выделились циклы. Последним считается просмотр, при котором размах выделенного цикла достигает значения a = Km max max - Km min min.

Условия выделения цикла:

ai < ai-1,

ai < ai+1,

где ai – размах проверяемого на выделение цикла:

ai-1 = êKmi+1 - Kmi ê,

ai+1 = êKmi+3 - Kmi+2 ê,

ai = êKmi+1 - Kmi+2 ê.

Экстремумы Kmi+1 и Kmi+2 из дальнейшего рассмотрения исключаются.

Далее анализируется следующая четвертка экстремумов Kmi, Kmi+3, Kmi+4, Kmi+5.

Если условие выделения цикла не выполняется, сдвигают четвертку экстремумов на один и рассматривают экстремумы Kmi+1, Kmi+2, Kmi+3, Kmi+4.

В результате обработки получим полуциклы или полные циклы нагружения, которые характеризуются максимальным Km max и минимальным значением Km min. Каждый выделенный цикл приводят к эквивалентным пульсирующим циклам по эмпирическим зависимостям:

Km0= ,если (Km max+ Km min)/2 >=0

Km0 = , если (Km max+ Km min)/2 <=0 и Km max>0

Km0 = 0 если Km max<=0

Для вычисления усталостного повреждения задают кривую усталости в виде степенной зависимости:

N = A/Km0 p

Усталостное повреждение вычисляют как величину обратную долговечности:

D= 1/ N = Km0 p / A

На основании линейной гипотезы суммирования вычислим DS как сумму повреждений всех циклов.

DS = SDi1 / 2

Выделяют цикл с максимальным повреждением Dmax и определяем число циклов эквивалентных по повреждению полетному циклу:

nэкв = DS / Dmax

Соответствующее значение (Km0) max определяет цикл ЗВЗ.

По заданным нагрузкам для каждого эквивалентного цикла ЗВЗ (Km0)этmax вычисляем эквивалентное число циклов для заданного полетного цикла: nзэкв

Определяем эквивалент сформированного полетного цикла по отношению к заданному полетному циклу:

Э = nэкв/ nзэкв







Сейчас читают про: