Проектировочный расчет бесстрингерного отсека
Это конструктивно-силовая схема предусматривает наличие двух элементов: обшивки и шпангоутов (причем во многих случаях лишь стыковых).
Обшивку изготавливаем штамповкой.
Из полученных эпюр:
Определим температуру нагрева обшивки:
(1.1)
- температура воздуха на высоте 10000м.
Практика проектирования показывает, что для алюминиевых сплавов при температуре влияние нагрева можно не учитывать.
Обшивку отсека изготавливаем штамповкой листового материала в целях уменьшения веса конструкции.
Выбираем материал обшивки отсека корпуса --алюминиевый сплав Д16Т (термообработка+закалка и естественное старение) с механическими характеристиками:
Усилия сдвига незначительны, поэтому расчёт ведётся по эквивалентной сжимающей нагрузке.
При изгибе устойчивость на 25% выше, чем при осевом сжатии. Это учитывается введением поправочного коэффициента:
Определим расчётную эквивалентную нагрузку:
f - коэффициент безопасности.
Найдём толщину обшивки из условия равенства расчётных и эксплуатационныхнапряжений, но при этом расчетные напряжения не должны превышать критические напряжения местной потери устойчивости, а эксплуатационные напряжения не должны превышать предела текучести:
- радиус корпуса.
Принимаем
Определим коэффициент опирания:
Определим критические напряжения местной потери устойчивости:
Так как , то
Необходимо выполнить проверочный расчёт. Проверим 2 условия:
Условие выполняется.
Условие выполняется.
Определим погонную массу бесстрингерного отсека по следующей формуле:
Проектировочный расчет фланцевого соединения отсеков корпуса
Рисунок 1.12? Расчётная схема фланцевого соединения
Выбираем для проектирования фланцевое соединение с утопленными шпильками. В этом соединении изгибающий момент передается за счет растяжения шпилек, а поперечная сила и крутящий момент за счет среза чистовых шпилек.При проектировании фланцевого соединения учитывается только изгибающий момент, остальные нагрузки учитываются при проверочном расчете.
Принимаем модель нежесткого шпангоута. При этом раскрытие стыка может произойти относительно нейтральной оси.
Расположение этой оси представлено на рисунке 1.12.Чтобы предотвратить раскрытие стыка шпильки ставят с предварительной затяжкой.
Определим расчетные значения продольной силы и изгибающего момента, действующих в сечении стыка:
f=1.3 -коэффициент безопасности.
Характеристики материала (30ХГСА) крепежного элемента:
коэффициент запаса по плотности стыка;
коэффициент, учитывающий податливость.
Из конструктивных соображений принимаем размеры фланца и количество крепёжных элементов:
внутренний диаметр шпангоута:
;
площадь сечения шпангоута:
;
радиус окружности, на которой расположены болты:
положение оси раскрытия стыка:
- количество крепёжных элементов (шпилек).
Найдём момент инерции сечения стыка:
Минимальные напряжения в стыке от внешней нагрузки:
Площадь поперечного сечения крепёжного элемента считаем по формуле:
Потребный диаметр крепёжного элемента:
Принимаем
Таким образом, площадь поперечного сечения крепёжного элемента равна:
Определим необходимое напряжение предварительной затяжки крепёжного элемента:
Определим напряжение в стыке от затяжки шпилек (контактное напряжение между стыковыми шпангоутами):
Проверим выполнение условия плотности стыка:
Условие плотности стыка выполняется.
Тип фланцевого соединения представлен на рисунке 1.13.
Рисунок 1.13 - Вариант исполнения фланцевого соединения с утопленными шпильками
