1.4 Виды профилей, используемых в качестве стрингера.
1. Аналог – прессованный профиль, проектируемый исполнителем в соответствии с заданием.
2. Профиль по ГОСТ – после того, как будет спроектирован Аналог, исполнителю необходимо подобрать профиль по ГОСТ по геометрии близким с Аналогом.
3
2. Проектирование стрингера на местную потерю устойчивости при сжатии.
2.1 Обозначения элементов стрингера.
Пояс – элемент стрингера, который соединён с обшивкой. Рекомендуется ширину пояса проектировать исходя из того, что пояс будет соединяться с обшивкой однорядным заклепочным швом с применением заклепки диаметром 4 мм. Стенка - элемент стрингера, который соединён с поясом и с полкой ( если есть полка ). Полка - элемент стрингера, который соединён со стенкой. Боковое ребро - элемент стрингера, который соединён с полкой. r ( R ) – внутренний радиус между элементами стрингера. Рекомендуется высоту стрингера задавать 25-30мм.
Примеры: на самолете Convair 880 высота стрингера фюзеляжа = 22,352мм; на самолете Дуглас DC-8 высота стрингера фюзеляжа = 25,4мм; на самолетах «747», Boeing 727, Boeing 737 высота стрингера фюзеляжа = 31,75мм; на самолете Локхид C-5 «Гэлэкси» высота стрингера фюзеляжа = 26,67мм; на самолете Локхид C-141 Старлифтер высота стрингера фюзеляжа = 31,75мм; на самолете Локхид Л-188 Электра высота стрингера фюзеляжа = 25,4мм; на самолете Lockheed Constellation высота стрингера фюзеляжа = 29,464мм.
2.2 При проектировании прессованного стрингера минимальной массы, для которого указан аналог ГОСТа, ( определение геометрических параметров элементов стрингера ) необходимо исходить из того, что:
линейные размеры ( высота, ширина, длина) изменяются с шагом 1мм, а толщины – с шагом 0,1мм. Внутренние радиусы сопряжения элементов принимать = 3,0мм.
местная
потеря устойчивости всех элементов
стрингера и
общая
потеря устойчивости стрингера без
присоединенной обшивки должна происходить
одновременно при уровне напряжения
равном
или близком
= 44
2.3 По указанным аналогам ( ГОСТАм ) выбрать профиль с геометрическими параметрами близкими к геометрическим параметрам, определенным по п.3.2 и определить критические напряжения местной потери устойчивости каждого элемента и общей потери устойчивости стрингера без присоединенной обшивки.
2.4 Результаты расчета по п.2.2 и 2.3 свести в таблицу и сделать выводы.
ПРИМЕР: Сводная таблица по профилям
Стрингер |
A = F (площадь) |
Ix |
|
|
|
|
|
Аналог ГОСТ 13738-91 |
112.9 |
9221.5 |
44.5 |
ГОСТ 13738-91 |
142.9 |
12800.9 |
43.7 |
Гнутый из листа |
47.5 |
3952.8 |
45.4 |
ВЫВОДЫ:
2.4.1. Гнутый стрингер из листа оказался легче прессованного практически в 3 раза (одинаковая плотность материала, следовательно, можно сравнивать по площади), имея при этом схожую несущую способность.
2.4.2
- наименьший уровень напряжений, при
котором происходит либо местная потеря
устойчивости элементов стрингера, либо
общая потеря устойчивости стрингера.
В дальнейших расчетах принимать
=
,
но не превышающая
для данного материала. Если
больше, чем
,
то
принимать
=
.
2.4.3. Момент инерции стрингера ( Ix ) необходимо определять относительно оси х – х , проходящей через центр тяжести сечения и параллельной поясу.
В соответствии с 2 , стр.62 Местная потеря устойчивости:
В соответствии с 2 , стр.63
Размер b определяется из того условия , что местная потеря устойчивости элемента стрингера может произойти на ширине равной от края этого элемента до начала внутреннего радиуса ( r, R ) или между началами внутренних радиусов ( см. Фиг. III.53, V.62 ).
см.
3 ,
стр.288
ПРИМЕР.
1. Необходимо задаться геометрическими параметрами стрингера и проверить его элементы на местную потерю устойчивости.
2. Присвоить номера каждому элементу ( на примере – 1,2,3 ) и присвоить название каждого элемента в соответствии с п. 2.1. В данном случае : 1-пояс, 2-стенка, 3- полка.
3. Для каждого элемента определить величину размера b . Например, для элемента 1: b = 49/2 - 0,9/2 – 3 = 24,5 – 0,45 – 3 = 21,05мм.
4.
Для каждого элемента (например,
для
элемента
1)
определить
=
=
=
= 56,75
ВЫВОДЫ:
1.Исходя из п. 2.2 и исходя из результатов расчета геометрию элемента 1 необходимо скорректировать, иначе стрингер будет перетяжелён.
2. Подобные расчеты необходимо провести для каждого элемента стрингера.
2.5 Для профилей Рис.6, Рис.8 ( изготавливаемых методом гнутья из листа ). Материал листа см. выше.( Материалы для стрингеров, п. 1.2.2).
Последовательность проектирования данных стрингеров см. п.3. Ниже приведен пример определения характеристик гнутого профиля. 3 , стр.289
2.6 По результатам проектирования всех стрингеров ( в каждом задании 3 стрингера ) необходимо определить площади каждого стрингера и сделать выводы.
Необходимое условие выполнения студентами настоящей работы - владение студентами знаниями и практическим применением программ статистической обработки результатов исследований и электронных таблиц EXCEL.