Расчетная схема монолитной панели.

Поперечное сечение монолитной панели с простым оребрением имеет следующий вид (см. рис. 6.1).

Задачу на проектирование панели ставят следующим образом.

Для заданных расстояний между опорами (нервюрами, шпангоутами) L, и приведенной толщины панели δ₀, полученной в результате оптимального распределения материала по поверхности силового агрегата, определить рациональные параметры панели, имеющей максимальную несущую способность, с учетом реальных ограничений.

Принимается допущение, что общая потеря устойчивости панели может произойти только в направлении, перпендикулярном плоскости панели, а жесткостью панели на изгиб в поперечном направлении можно пренебречь. Возможны две формы потери устойчивости: местная, при которой выпучиваются стенки ребер (стрингеров), или обшивка между стрингерами; общая изгибная, при которой между нервюрами выпучивается вся панель по всей ширине со всеми подкреплениями.

Рис. 6.1.

В общем случае приведенную толщину δ₀ панели определяют по выражению: . Вводятся безразмерные параметры – соотношения геометрических размеров панели: ; .

Радиус инерции сечения монолитной панели с простым оребрением определяется по формуле: .

Критические напряжения местной потери устойчивости σ₂ и общей σ₀ находят по зависимостям: ;

, где k₂ - коэффициент местной формы потери устойчивости, μ, Е = коэффициент Пуассона и модуль упругости материала панели, - коэффициенты пластичности, соответствующие напряжениям σ₂ и σ₀. k₀ – коэффициент, учитывающий опирание панели, k₀ = 1.

Возможные соотношения напряжений при расчете:

1. σ₂ > σ₀ тогда σ_р = σ₀ .

2. σ₂ = σ₀ = σ_р .

3. σ₂ < σ₀ . тогда .

Рассмотрим примеры выполнения расчётов монолитных панелей для двух вариантов заданий.

Проектирование монолитной панели из материала В95.

Необходимо спроектировать монолитную ребристую панель, имеющую в расчетном сечении

приведенную толщину . Длина панели L=300мм.

По [9] стр. 19 определяем параметры оптимальной панели:

Учитывая компоновочные, конструкторские особенности крыла назначаем требуемое значение

шага стрингеров: =60мм.

Для проектирования панели с ограничением, наложенным на шаг стрингеров =60мм,

принимаем и =40мм и вычисляем новое отношение

По [9] стр. 20 определяем геометрические параметры панели:

вычисляем .

вычисляем .

.

Для определения критических напряжений вычисляем отношения:

По [9] стр. 21 определяем напряжение общей и местной потери устойчивости :

По [9] стр. 22 определяем разрушающее напряжение :

Так как толщина обшивки вновь спроектированной панели , что трудно осуществимо на практике, то наложим ограничение на толщину обшивки .

Для =60мм рассмотрим следующие варианты:

а) ; .

б) ; .

в) ; .

а) Аналогично вышеописанной методике определяем:

вычисляем ,

вычисляем ,

,

,

,

,

,

,

б)

вычисляем ,

вычисляем ,

,

,

,

,

,

Так как , то разрушающими напряжениями являются напряжения общей потери устойчивости:

.

в)

вычисляем ,

вычисляем ,

,

,

,

,

,

Так как , то разрушающими напряжениями являются напряжения общей потери устойчивости:

.

В результате расчетов мы получили, что максимальные разрушающие напряжения будут в варианте “а”, значит для панели из материала В95 принимаем такие параметры:

=60мм, , , .

Проектирование монолитной панели из материала Д16Т.

Необходимо спроектировать монолитную ребристую панель, имеющую в расчетном сечении

приведенную толщину . Длина панели L=300мм.

По [9] стр. 19 определяем параметры оптимальной панели:

Учитывая компоновочные, конструкторские особенности крыла назначаем требуемое значение

шага стрингеров: =60мм.

Для проектирования панели с ограничением, наложенным на шаг стрингеров =60мм,

принимаем и =40мм и вычисляем новое отношение

По [9] стр. 20 определяем геометрические параметры панели:

вычисляем .

вычисляем .

.

Для определения критических напряжений вычисляем отношения:

По [9] стр. 21 определяем напряжение общей и местной потери устойчивости :

По [9] стр. 22 определяем разрушающее напряжение :

Так как толщина обшивки вновь спроектированной панели , что трудно осуществимо на практике, то наложим ограничение на толщину обшивки .

Для =60мм рассмотрим следующие варианты:

а) ; .

б) ; .

в) ; .

а) Аналогично вышеописанной методике определяем:

вычисляем ,

вычисляем ,

,

,

,

,

,

,

б)

вычисляем ,

вычисляем ,

,

,

,

,

,

,

в)

вычисляем ,

вычисляем ,

,

,

,

,

,

Так как , то разрушающими напряжениями являются напряжения общей потери устойчивости:

.

В результате расчетов мы получили, что максимальные разрушающие напряжения будут в варианте “а”, значит для панели из материала Д16Т принимаем такие параметры:

=60мм, , ,