9.7 Построение эпюр сил и моментов

9.8 Проектировочный расчет сечений киля на статическую прочность

Принимаем лонжеронную конструктивно-силовую схему киля.

Шаг нервюр t = 360 мм

Шаг стрингеров принимается S_стр = 150 мм

9.8.1 Расчет сечения киля по первому узлу навески РН

Хорда ВО: B = 192 см

Изгибающий момент: M_изг = 336850 кг·см

Крутящий момент: M_кр = – 41490 кг·см

Перерезывающая сила: Q = 3983,7 кг

Высота переднего лонжерона: H_пл = 21,5 см

Высота заднего лонжерона: H_зл = 22 см

Положение переднего лонжерона: x_пл = 34,6 см

Положение заднего лонжерона: x_зл =115,2 см

Количество стрингеров в сечении: n_стр = 4

9.8.1.1 Определение суммарной площади поясов лонжеронов

где [σ] = 4200 кг/см² для 1163Т,

H_ср – средняя высота лонжеронов.

9.8.1.2 Распределение площади поясов лонжеронов пропорционально квадратам высоты

9.8.1.3 Расчет потоков касательных усилий от крутящего момента

где F₀ – площадь замкнутого контура

9.8.1.4 Расчет потоков касательных усилий от перерезывающих сил

Распределяем перерезывающие силы между лонжеронами пропорционально квадратам высот:

9.8.1.5 Определение толщины стенок лонжеронов

где [τ] – допускаемые напряжения сдвига

Принимаем толщину стенок:

Определение толщины обшивок панелей от крутящего момента:

Принимаем:

9.8.1.6 Расчет нагрузок на панели продольного набора

Величина продольного усилия, воспринимаемого каждой из панелей, определяется по формуле:

Продольное усилие , действующее на панель, распределяется между стрингерами, работающими совместно с обшивкой, и полками лонжеронов в соответствии с соотношениями:

где – продольное усилие, воспринимаемое стрингерами и присоединенной обшивкой одной панели межлонжеронной части киля;

– продольное усилие, воспринимаемое полками лонжеронов одной панели межлонжеронной части киля;

η – коэффициент, определяющий тип силовой схемы продольного набора киля.

Величина коэффициента η назначается в пределах η = 0,3 + 0,7. Нижний предел коэффициента η соответствует лонжеронной схеме продольного набора киля. Верхний предел коэффициента η соответствует монококовой схеме продольного набора киля. Средние значения коэффициента η соответствуют кесонной схеме продольного набора киля.

Для расчетного сечения киля принимается лонжеронная схема продольного набора. Тогда η = 0,35.

9.8.1.7 Расчет площадей поперечных сечений стрингеров в растянутой зоне

Площадь поперечного сечения одного стрингера панели, работающей на растяжение, определяется по формуле:

где F_стр.р.– площадь поперечного сечения одного стрингера растянутой панели в расчетном сечении киля;

n_стр. – количество стрингеров на растянутой панели;

k₂ – коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения стрингера растянутой панели за счет его ослабления отверстиями под заклепки;

σ_стр.р. – разрушающее напряжение стрингера растянутой панели на растяжение;

k₃ – коэффициент, учитывающий уменьшение площади поперечного сечения обшивки за счет ее ослабления отверстиями под заклепки;

φ_обш.р. – коэффициент редукции обшивки в растянутой зоне, учитывающий различие механических свойств материалов стрингера и обшивки.

Коэффициенты, учитывающие уменьшение площадей поперечных сечений стрингера и обшивки растянутой панели за счет их ослабления отверстиями под заклепки принимаются:

– для стрингера: k₂ = 0,9

– для обшивки: k₃ = 0,7

Разрушающее напряжение стрингера нижней панели на растяжение определяется по формуле:

где σ_в = 4200 кг/см² – разрушающее напряжение материала стрингера панели на растяжение.

Величина коэффициента k₁, учитывающего влияние концентрации напряжений в силовых элементах конструкции при наличии отверстий под заклепки, принимается для стрингера растянутой панели, изготовленного из алюминиевого сплава 1163Т: k₁ = 0,8.

Тогда:

Коэффициент редукции обшивки в растянутой зоне определяется по формуле:

где σ_обш.р. – разрушающее напряжение обшивки нижней панели на растяжение.

Разрушающее напряжение обшивки нижней панели на растяжение определяется по формуле:

где σ_в = 4200 кг/см² – разрушающее напряжение материала обшивки нижней панели на растяжение.

Величина коэффициента k₁, учитывающего влияние концентрации напряжений в силовых элементах конструкции при наличии отверстий под заклепки, принимается для обшивки нижней панели, изготовленной из алюминиевого сплава 1163Т: k₁ = 0,75

Тогда: