- •Министерство образования и науки российской федерации
- •4.Определение нагрузок, действующих на стыковые болты в точках 1,2.
- •5. Определение количества плоскостей среза для восприятия нагрузки r.
- •6. Выбор материал для кронштейна.
- •7. Определение размеров “ уха “ под стыковой болт.
- •8. Проектирование зоны соединения кронштейна с поясом лонжерона.
- •9. Проверка пояса нижнего лонжерона (сжатого) на местную потерю устойчивости в соответствии с [5], (2.6), стр. 65.
- •10. Проверка стенки нижнего лонжерона (сжатого) на местную потерю устойчивости в соответствии с [5], (2.6), стр. 65.
- •11. Проверка нижнего пояс лонжерона на общую потерю устойчивости.
- •12. Проектирование стенки.
- •1. Определяем толщину листа, необходимую для восприятия действующего qτ в соответствии с [2], стр. 198,
- •12.5. Рассмотрим стенку сотовой конструкции без стоек.
- •2. Определение критического значения qτкрит. По формуле:
- •14. Графическое изображение конструкции.
- •15. Допуски и посадки.
- •16. Технические требования.
- •1. Для кронштейна:
12. Проектирование стенки.
12.1 Габариты и нагрузка, действующая на стенку в её плоскости.
Поток касательных усилий (qτ), действующий на стенку в соответствии с [2], стр. 198:
12.2 Выбор материала стенки.
По [7], стр. 42:выбираем титановый сплав ВТ16 ( листы) со следующими характеристиками (t=200C):
σв=135 кгс/мм2, σ0,2=115 кгс/мм2, Е=11000 кгс/мм2
Принимаем:
τв=0,5σв=0,5∙135=67,5 кгс/мм2
τ0,2=0,5σ0,2=0,5∙115=57,5 кгс/мм2
12.3. Рассмотрим стенку без промежуточных рёбер..
1. Определяем толщину листа, необходимую для восприятия действующего qτ в соответствии с [2], стр. 198,
Получим: .Примем δст=1,5мм.
Тогда действующее τ будет: τдейств.
2. Расчет стенки с δст=1,5мм. на устойчивость.
Расчет проводим по формулам (7.1) [4], стр.15 а -длинная сторона ( а = 445мм. ), b-короткая сторона ( b = 220мм. ) ; = 4,09
Запас по устойчивости = = 0,064
Вывод: Данная стенка при τ=3,0 кгс/мм2 потеряет устойчивость.
12.4. Рассмотрим стенку с тремя промежуточными рёбрами.
Запас по устойчивости = = 0, 254
Вывод: Данная стенка при τ=11,88 кгс/мм2 потеряет устойчивость.
Общие выводы:
1. При данной толщине стенки (δ=1,5 мм) применением ребер не удается поднять τкр до уровня.
2. Необходимо увеличит толщину стенки, что приведет к увеличению веса конструкции.
3. Необходимо применить стенку сотовой конструкции.
12.5. Рассмотрим стенку сотовой конструкции без стоек.
1. Материал обшивок и сотового заполнителя: По [7], стр. 42: выбираем титановый сплав ВТ16 ( листы) со следующими характеристиками (t=200C):
σв=135 кгс/мм2, σ0,2=115 кгс/мм2, Е=11000 кгс/мм2
Принимаем:
τв=0,5σв=0,5∙135=67,5 кгс/мм2
τ0,2=0,5σ0,2=0,5∙115=57,5 кгс/мм2
2. Определение критического значения qτкрит. По формуле:
см. [4], (7.15), стр. 164 и [9], (10) стр. 271, где
D - цилиндрическая жесткость трехслойной панели, у которой обшивки одинаковой толщины (δобш), высота сот 2h, жесткостью сот можно пренебречь. D определяется по формуле [6], стр. 151
Е- модуль упругости материала обшивок, h = , μ-коэффициент Пуассона для материала обшивок,
L-большая длина стенки , ms - коэффициент опирания кромок сотовых панелей при сдвиге, определяется по графику [4], рис. 7.55, стр. 165. Для определения ms необходимо определить коэффициент параметра сдвига k по [9], (3), стр.269.
G-модуль сдвига сот
Еобш=Есот=11000 кгс/мм2; L=445мм.; δобш=0,6 мм.; μ=0,3; высота сот 2h=8мм; δф=0,05мм; а=3мм.
Итак:
При и приK=0,0234 по Рис.7.55 [4] ms=6,1
Запас по устойчивости = = 1,09.
Выводы:
1.Данная конструкция удовлетворяет требованиям прочности и устойчивости, а именно:
τдейств=56,82кгс/мм2 меньше, чем τВ=67,5 кгс/мм2 и τ0,2=57,5 кгс/мм2, = = 1, 01.
qτкр=74,26 кгс/мм2 больше, чем = = 1, 089.
2. По [6], стр. 151 при ( в проектируемой стенкеh=4мм, δ=0,6 мм, т.е. собственной изгибной жесткостью несущих слоев (первым слагаемым при определенииD) можно пренебречь ( в данной конструкции первое слагаемое равно 435, которое очень мало по сравнению со вторым слагаемым, которое равно 244068). Таким образом D можно рассчитывать по формуле:
где h=0,5 от полной высоты сотового заполнителя (Н).
12.6. Расчет зоны соединения сотовой стенки со стенкой пояса.
12.6.1 .Выбор крепежа
.
Примем: Соединение осуществляют при помощи:
Болт 8- L- Ан.Окс. –ОСТ1 31003-76 ( ВТ16 ).
Гайка 8- Хим. Пас.- ОСТ1 33027-80 ( 14Х17Н2 ), гайка низкая, или
Гайка 8- Хим. Пас.- ОСТ1 33060-80 ( 07Х16Н6 ), гайка шестигранная низкая самоконтрящаяся,
Шайба 1,5-8-14- Ан.Окс.- ОСТ1-10670-76 ( ОТ4 ).
.В соответствии [2], стр. 503 разрушающая нагрузка на срез по одной плоскости для болта d=8мм из ВТ16 Рср=3190 кгс. По ОСТ1 00552-72 = 3060 кгс.
Материал пояса лонжерона - ВТ20 с σВ =100 кгс/мм2 ( см. п.8 )
Материал обшивок сотовой стенки – ВТ16 с σВ =135 кгс/мм2
Примем для данного соединения предел прочности при смятии отверстия: для пояса лонжерона- σсм =1,3ˑ100=130 кгс/мм2, для стенки- σсм =1,3ˑ135=175 кгс/мм2
12.6.2. Определение толщины стенки в зоне соединения.
.
Определим необходимые толщины в зоне соединения из условия обеспечения допустимых σсм при действии нагрузки кгс. Расчет проводим, применив формулу в соответствии с [2], стр. 239:
Для пояса лонжерона мм примем δ=3,0мм
Для стенки мм примем δ=2,5мм.
12.6.3. Определение напряжения (σдейств), действующее в поясе стенки, присоединённой к поясу лонжерона.
Рассмотрим сечение, состоящее из нижнего пояса лонжерона, у которого:
полка имеет размеры: ширина140мм., толщина – 10мм., площадь F = 1400мм2;
стенка с размерами: высота- 35мм., толщина – 3мм., площадь F = 105мм2;
и пояса стенки, присоединённой к поясу лонжерона у которого:
: высота- 30мм., толщина – 2,5мм., площадь F = 75мм2.
Суммарная площадь сечения F = 1580мм2. Материал у соединённых деталей – титановые сплавы с одинаковым модулем упругости. Сила сжатия на данное сечение P = 140000кгс.( см. п 8.1 )
12.6.4. Определение критического напряжения (σкр) для пояса стенки, присоединённой к поясу лонжерона.
По формуле (2.4) [5], стр. 64
= ==(2.2) [5], стр. 63, где:m – коэффициент, учитывающий опорные условия ( m = 1 – шарнирные опоры, m = 4 – защемлённые опоры, , m = 2 – полузащемлённые или приторцованные опоры); d и t – диаметр и шаг болтов; l = t – d ( данная формула не учитывает размеры гайки или головки болта S – размер под ключ. Для болта диаметром 8мм .S = 14мм., см. [2], стр. 501 )
При m = 1( шарнирные опоры )
; Запас по устойчивости = = 0,62.
При l = t – S = 40 – 14 = 26мм σкр = 55,0855,081,515 = 83,43, при этом
Запас по устойчивости = = 0,94.
Шарнирное опирание предполагает отсутствие изгибающего момента в зоне расположения головки болта или гайки. Но изгибающий момент в этой зоне имеется, поэтому при расчёте можно принять m = 2 – полузащемлённые или приторцованные опоры.
При m = 2: σкр = 110,16 σ0,2=115 кгс/мм2. Запас по устойчивости = = 1,24.
Вывод. Зона соединения сотовой стенки со стенкой пояса лонжерона удовлетворяет требованиям прочности и устойчивости.
. 13. Виды законцовок сотовых панелей.
В на Рис.8.2. ( см. ниже ) показаны различные виды законцовок, которые были испытаны в ЦАГИ на сопротивление усталости с приложением осевой растягивающей нагрузки по отнулевому циклу. Максимальная нагрузка при испытании принималась равной 0,3 – 0,6 величины разрушающей нагрузки на панель. Частота f = 0,17 Гц. Наибольшее количество циклов наработали панели : А V (с клеем ВК–24 ) и Б II (с клеем ВК31).
Рекомендации:
13.1. для законцовок типа Б I Б III угол скоса ( ) сотового заполнителя принимать не более, чем 300.
В нашей конструкции примем : = 200, тип законцовки Б II.
13.2. В для внутренней накладки, склеиваемой с внутренней обшивкой, торец обрабатывать на ” ус” с углом 50-100.
.