Расчетные нагрузки: qσ = 0 даН/мм; qτ = 4,592 даН/мм.
Направление 00 для основы соответствует направлению действия нагрузки qσ, а направление для основы 0 соответствует направлению действия нагрузки qτ. Исходя из этого, определим необходимую толщину КМУ для восприятия qσ и qτ, имея ввиду то, что панель работает па сжатие.
Итак: Несмотря на то, что qσ = 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 Кукладки.
Для направления 00 (вдоль действия потока qσ) Кукладки = + 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 qτ) 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 qτкрит. по формуле: qτкрит
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 (δобш),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: μ0,90 = 0,25, μ90,0 = 0,17 (по расчётам, проведённым в ЦАГИ), μ2 = μ0,90 х μ90,0 = 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
ms - коэффициент опирания кромок сотовых панелей при сдвиге, определяется по графику [2], рис. 7.55, стр. 165. Для определения ms 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] ms= 8; где Н= 300мм (шаг нервюр).
= 12,84 = 12,84 8 = 102,72 . Действующее qτ = 3,645 даН/мм
τкритич.= = . = 43,9 τдейств.= 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: Нпер.л-на 218,3886мм.; Ʃ = 7289.82 даН. (для конструкции из КМ).
Для сечения 1-1: Нпер.л-на 101,6мм.; Ʃ = 114.75 даН. (для конструкции из КМ).