13. Определение раЗрушающей нагрузки подкреплённой панели

Панель - элемент авиационной конструкции, состоящий из плас­тинки (обшивки) и стержней (стрингеров), подкрепляющих её.

В зависимости от характера соединения обшивки со стрингерами различают панели:

- клёпаной конструкции;

- сварной, клеесварной и клеевой конструкции;

- монолитные;

- слоистой конструкции.

Недостатком клёпаной панели является значительное её ослабление отверстиями под заклёпки. Из-за концентрации напряжений у от­верстий относительно быстро развиваются трещины.

Панель - специализированный элемент конструкции.

Преимущественными нагрузками для неё являются растягивающие или сжимающие усилия, возникающие при общем изгибе крыла. местная воздушная нагрузка обычно в расчёт не принимается.

13.1. РАБОТА ПАНЕЛИ ПРИ СЖАТИИ ПОСЛЕ ПОТЕРИ УСТОЙЧИВОСТИ ПЛАС­ТИНКИ.

Рассмотрим панель, составные элементы которой выполнены из одного материала (рис. 13.1). При сжатии такой панели её сечения деформируются как единое целое ( ε = соnst) и напряжения во всех элементах сечения σ = εЕ оказываются одинаковыми и практически постоянными по всему сечению (рис. 13.1, а).

При увеличении сжимающей нагрузки до уровня, вызывающего по­терю устойчивости пластинки, картина деформации меняется.

изгиб пластинки требует меньших энергетических затрат, чем сжа­тие, поэтому распределение напряжений по сечению изменяется. В подкрепляющих элементах и на участках обшивки, которые непосредственно прилегают к этим элементам, напряжения по мере дальнейшего нарастания на­грузки по-прежнему увеличиваются (рис. 13.1,б), а на участках об­шивки, удалённых от подкрепляющих элементов, напряжения практи­чески остаются постоянными - на уровне σ_кр.обш, но ширина этих участков – постепенно увеличивается.

При значительных прогибах эти напряжения могут даже уменьшиться. Наибольшая нерав­номерность распределения напряжений по ширине пластинки имеет мес­то в момент потери устойчивости подкрепляющих элементов (рису­нок 13.1, в). Этот момент соответствует разрушению панели. Нагрузка, которую выдерживает панель на данный момент, и есть разрушающая, её нужно уметь рассчитывать.

Рис. 13.1. Схема разрушения панели

Для упрощения вычислений условно при­нимают, что часть пластинки, шириной 2с, непосредственно приле­гающая к подкрепляющему элементу, работает с напряжениями, равными напряжениям в этом элементе, а вся остальная её часть не работает.

Расчётная схема сечения панели при таком допущении представле­на на рис. 13.1,г.

Величина 2с называется приведенной шириной обшивки. Она рассчи-тывается из условия эквивалентности осевых усилий, передава­емых действи-тельным сечением (рис. 13.1, в) и условно принятым для расчёта (рис. 13.1, г).

Условная площадь сечения, составленная из суммы площадей подкрепляющих элементов и участков обшивки, шириной 2с, прилега­ющих к этим элементам, называется редуцированной площадью панели

. (13.1)

Величина , (13.2)

которая характеризует долю площади сечения обшивки,- работающей с напряжениями, равными напряжению в стрингере, называется редукционным

коэффициентом обшивки.

используя понятия редукционного коэффициента выражение для редуцированной площади можно записать так:

(13.3)

Максимальная величина нагрузки, которую способна вдержать панель до момента разрушеня

(13.4)

называется несущей способностью панели.