Расчет геометрических параметров панели в сечении 6-6.

Расчетные нагрузки: q_σ = 0 даН/мм; q_τ = 4,592 даН/мм.

Направление 0⁰ для основы соответствует направлению действия нагрузки q_σ, а направление для основы ⁰ соответствует направлению действия нагрузки q_τ. Исходя из этого, определим необходимую толщину КМУ для восприятия q_σ и q_τ, имея ввиду то, что панель работает па сжатие.

Итак: Несмотря на то, что q_σ = 0 даН/мм примем количество слоёв с ориентацией 0⁰ n⁰ = 4 слоёв. ( = 0,52мм.) = = 0,1838 мм. Примем количество слоёв с ориентацией ⁰ n⁴⁵ = 4 слоя. (

Всего имеем: n⁰ + n⁴⁵ = 4+4= 8 слоев, общая толщина которых равна =8 х 0,13 = 1,04 мм.

При данной толщине действующие напряжения равны:

= 0; = = = 4,42 даН/мм²;

Определим пределы прочности и модуль упругости для данной укладки, для чего определим коэффициент укладки К_{укладки}.

Для направления 0⁰ (вдоль действия потока q_σ) К_{укладки} = + 0,25 = + 0,25 0,125 = 0,625. = 0,625 ⋆ 75 = 46,875 даН/мм², а = 0,625 ⋆ 21500 = 13438 даН/мм².

Для направления ⁰ (от действия потока q_τ) х + х 6,2 + даН/мм².

+ = 0 + = 0,08

Оставляем данную укладку.

Выводы:

1. Спроектированная обшивка отвечает требованиям прочности.

2. Необходимо определить высоту сотового заполнителя, обеспечивающего устойчивость панели при сжатии и при сдвиге (их действие одновременное).

Определение высоты сотового заполнителя в зоне сечения 5’-5’. (Х₅ =846,395мм. – расстояние между лонжеронами).

Для данного сечения: · толщина одной из обшивок = 1,17мм., · схема ориентации слоев 0⁰, 0⁰, 0⁰, +45⁰, 0⁰, 0⁰, 0⁰, -45⁰, 0⁰, соты, 0⁰, - 45⁰, 0⁰, 0⁰, 0⁰ +45⁰, 0⁰, 0⁰, 0⁰; 49,05 даН/мм²;; 1,56 даН/мм²; 63,0 даН/мм², даН/мм², = 18060 даН/мм².

Зададимся следующими параметрами: высота сот 8 мм; расстояние между нервюрами 300мм; панель с полузащемлённым опиранием на каждую нервюру; для данной панели коэффициент защемления

. Проверим данную панель на устойчивость по формуле . по [5], стр.63, формула (2.2):

Площадь сечения 2-х обшивок F = 2 х 1,17 х 10 = 23,4мм².

Момент инерции сечения: I = 2 х 1,17х 10 х ( ⁴.

Радиус инерции сечения , а ² = = = 21,02мм².

Запас по устойчивости 1,7.

Определение критического значения q_τ^крит. по формуле: q_τ^крит

см. [2], (7.15), стр. 164 и [7], (10) стр. 271 (приведенные ниже формулы относятся к конструкции из металла. При применении композиционных материалов в обшивках и при применении сотового заполнителя не из металлов в формулы должны быть внесены корректировки), где: D - цилиндрическая жесткость трехслойной панели, у которой обшивки одинаковой толщины (δ_обш),высота сот 2h, жесткостью сот можно пренебречь. D определяется по формуле [8], стр. 151

Е- модуль упругости материала обшивок. Для нашей обшивки из углепластика, для нашей укладки слоёв Е = 18060 даН/мм², толщина одной обшивки h = μ-коэффициент Пуассона для углепластиковой обшивки данной укладки в двух направлениях: μ_0,90 = 0,25, μ_90,0 = 0,17 (по расчётам, проведённым в ЦАГИ), μ² = μ_0,90 х μ_90,0 = 0,25 х 0,17 = 0,0425, а 1 – 0,0425 = 0,9575.

, где

L-большая длина стенки (ширина панели - расстояние между лонжеронами), L = Х₅ = 846,395 мм.

= = 12,84

m_s - коэффициент опирания кромок сотовых панелей при сдвиге, определяется по графику [2], рис. 7.55, стр. 165. Для определения m_s необходимо определить коэффициент параметра сдвига k по [7], (3), стр.269.

В₀

G-модуль сдвига сот. Соты ПСП с ячейкой а = 1,85мм, толщина стенки ячейки 0,04мм, удельный вес сот γ=0,048 г/см³, высота сот h = 8мм. = 90

= = 0,027. При и при K= 0,027 по Рис.7.55 б) [2] m_s= 8; где Н= 300мм (шаг нервюр).

= 12,84 = 12,84 8 = 102,72 . Действующее q_τ = 3,645 даН/мм

τ_{критич.}= = _. = 43,9 τ_{действ.}= 1,56 В соответствии с [2], стр.158, формула(7.3): по критерию прочности

+ = 0,59 + 0,001 = 0,591. Запас равен = 1,69.

Выводы:

1. Спроектирована трёхслойная панель с обшивками из углепластика КМУ- 7Л с сотовым заполнителем ПСП. 2. Толщины каждой из обшивок ( в различных зонах приведены в таблице 3,высота сот = 8мм (постоянная для всей панели). 3. Шаг нервюр Н= 300мм. , опирание на каждую нервюру – полузащемленное. 5’-5’ – самой нагруженной зоны). Для зон от сечения 1-1 до сечения 4-4 шаг нервюр может быть увеличен, что необходимо определить расчетом. На Рис. 6 показаны предполагаемые оси нервюр, но они могут быть и другими. 4. Данная панель удовлетворяет требованиям прочности и устойчивости при их совместном действии. Запасы по критерию прочности и устойчивости при совместном действии сжатия и сдвига 5’-5’ – самой нагруженной зоны).

Таблица 3. «Схема расположения слоев с указанием геом. параметров.»

Сечение	Схема расположения слоев	Высота сот.	Толщина одной обшивки.
1-1	0⁰, +45⁰, 0⁰, -45⁰, соты, - 45⁰, 0⁰ +45⁰, 0⁰	8 мм	0,52 мм
2-2	0⁰, +45⁰, 0⁰, -45⁰, соты, - 45⁰, 0⁰ +45⁰, 0⁰	8 мм	0,52 мм
3-3	0⁰, +45⁰, 0⁰, -45⁰, соты,- 45⁰, 0⁰ +45⁰; 0⁰	8 мм	0,52 мм
4-4	0⁰, +45⁰, 0⁰, -45⁰, соты - 45⁰, 0⁰ +45⁰; 0⁰	8 мм	0,52 мм
5-5	0⁰, 0⁰, +45⁰, 0⁰, 0⁰, -45⁰, соты, - 45⁰, 0⁰, 0⁰ +45⁰; 0⁰, 0⁰,	8 мм	0,78 мм
5’-5’	0⁰, 0⁰, 0⁰, +45⁰, 0⁰, 0⁰, 0⁰, -45⁰, 0⁰, соты,0⁰, - 45⁰, 0⁰, 0⁰, 0⁰ +45⁰, 0⁰, 0⁰, 0⁰,	8 мм	1,17 мм
6-6	0⁰, +45⁰, 0⁰, -45⁰, соты - 45⁰, 0⁰ +45⁰; 0⁰	8 мм	0,52 мм

Рис. 6. Конструкционно-силовая схема консоли крыла.

Рис.7.Б-Б (полузащемленное опирание.)

Разработка стенки лонжерона(передний лонжерон) рис.12. Материал: КМУ-7Л.

90⁰

45⁰

Рис.8. Передний лонжерон (вид А).

Для сечения 6-6: Н_{пер.л-на} 218,3886мм.; Ʃ = 7289.82 даН. (для конструкции из КМ).

Для сечения 1-1: Н_{пер.л-на} 101,6мм.; Ʃ = 114.75 даН. (для конструкции из КМ).