Вывод. По сдвигу не проходит.

· для оболочек средней длины: По [ 1 ],стр.314, (10.53)

= 3,45 ⋆ ⋆ = 3,45 ⋆ ⋆ = 27,71⋆ = 27,71⋆7,09 = 196,6 где L – расстояние между усиленными шпангоутами.

При L = 1000мм - 3,45 ⋆ = 19,6; 19,6⋆ = 139,0

При L = 5000мм - 3,45 ⋆ = 8,76; 8,76⋆ = 62,18

При L = 7000мм - 3,45 ⋆ = 7,4; 7,4⋆ = 52,55

При L = 10000мм - 3,45 ⋆ = 6,2; 6,2⋆ = 43,94

Выводы:

1. В расчетах, проведенных выше, не учитывается наличие нормальных шпангоутов, хотя они присутствуют со своей жесткостью с шагом 500мм.

2. Полученные результаты расчетов говорят о том, что данная конструкция с высотой сотового заполнителя = 25мм без нормальных шпангоутов при расстоянии между усиленными шпангоутами 10000мм (L = 10000мм) имеет запас по устойчивости при сдвиге = = 1,67.

Критерий прочности: + ( )² = ( )² = 0,6 + 0,36 = 0,96 .

Оболочка с полузащемлённым опиранием на каждом шпангоуте.

При общей потере устойчивости всего сечения при сжатии по [2],стр.63, формула (2.2):

Сечение – прямоугольник шириной 10мм, состоящий из сотового заполнителя ПСП (полимерный сотопласт) высотой 15мм. и двух обшивок (верхняя и нижняя) толщиной 0,875мм каждая. Площадь сечения обшивок F = 2 х 0,875 х 10 = 17,5 . Момент инерции сечения I = 2 х 0,875 х 10 х ( ⁴. Радиус инерции сечения , а ² = = = 63мм². . = = = 27,14 кгс/мм²

;

При уменьшении высоты сотового сотового заполнителя (с 25мм до 15мм) цилиндрическая жесткость (D) уменьшилась с до ., т.е.в 1,84раза.

= 3,45 ⋆ ⋆ = 3,45 ⋆ ⋆ 27,71 ⋆ =27,71 ⋆ 3,85 =106,78

При L = 3000мм - 3,45 ⋆ = 11,31; 11,31⋆ 3,85 = 43,56

Вывод: при длине L = 3000мм запас по устойчивости при сдвиге = = 2,074.

Критерий прочности: + ( )² = ( )² = 0,8 + 0,36 = 1,16 (без учета нормальных шпангоутов).

ВЫВОДЫ:

1. При шарнирном опирании сотовой оболочки на каждом шпангоуте высота сотового заполнителя должна быть 25мм., при этом: при длине L = 15000мм запас по устойчивости при сдвиге = = 1,38; Критерий прочности: + ( )² = ( )² = 0,6 + 0,53 = 1,13 . ((без учета нормальных шпангоутов).

2. При полузащемленном опирании сотовой оболочки на каждом шпангоуте высота сотового заполнителя должна быть 15мм., при этом: при длине фюзеляжа L = 3000мм запас по устойчивости при сдвиге = = 1,66; Критерий прочности: + ( )² = ( )² = 0,8 + 0,6 = 1,03 . (без учета нормальных шпангоутов).

Учитывая наличие нормальных шпангоутов, необходимо в формулу = 3,45 ⋆ ⋆ вместо цилиндрической жесткости (D) подставить жесткость (D_ш) нормального шпангоута, которая равна 6585940кгс⋆мм. и которая в 8,46 раз больше, чем D = .

Тогда при L = 500мм = 3,45 ⋆ ⋆ 27,71⋆3,8 ⋆ 3,85 = 405,4

При L = 10000мм = 90,7

Критерий прочности: + ( )² = ( )²= 0,8 + 0,08 = 0,88 . (с учетом нормальных шпангоутов).

Вывод: с учетом нормальных шпангоутов расстояние между усиленными шпангоутами может быть равным 10000мм.

3.Обшивка в обоих случаях одна и та же - +45⁰, 0⁰, -45⁰, 0⁰, +45⁰, 0⁰, -45⁰, соты, - 45⁰, 0⁰, +45⁰, 0⁰, -45⁰, 0⁰, +45⁰, где 0⁰- направление основы вдоль действия q_σ. Толщина 2-х обшивок = 1,75мм, или 0,875мм каждая. Материал обшивки -. Углепластик КМУ-4Э,01П.

4. Сотовый заполнитель - ПСП (полимерный сотопласт). Соты ПСП с ячейкой а = 1,85мм, толщина стенки ячейки 0,04мм, удельный вес сот γ = 0,048 г/см³, высота сот (h_сот.) = 90

Решение. Остановимся на полузащемленном опирании сотовой оболочки на каждом шпангоуте. Высота сотового заполнителя h_сот. = 15мм.,

Конструкции с различными видами опирания изображены ниже:

5.3 Определение Рассмотрим клетку, у которой: b – ширина клетки (мм), равная шагу стрингеров (из п.4.1), ℓ -расстояние между шпангоутами или нервюрами (мм). На расстоянии между обшивками располагается углепластиковый вкладыш шириной 20мм. и высотой 15мм. Для соединения обшивок с сотовым заполнителем применена клеевая пленка ВК – 36, вес которой = 280 грамм одного квадратного метра или 2800 х 10^-6 грамм одного квадратного миллиметра (см. конструкцию с полузащемленным опиранием).

· удельный вес:

· - обшивок и вкладыша γ_км =1,5 г/см³ = 1,5 ⋆ 10^-3 г/мм³, сот γ_сот = 0,048 г/см³ = 0,048 ⋆ 10^-3 г/мм³;

· - клеевой пленки ВК – 36 (ТУ1-596-389-96) = 280 ⋆ 10^-6 грамм одного квадратного миллиметра - см. УДК 629.7.002 В.А. Коваленко Технология изготовления внутренней теплоизоляции головных обтекателей ракет-носителей из стеклопластика

с сотовым заполнителем, ГП «Конструкторское бюро «Южное» им. М.К. Янгеля

⋆- стеклоткань Э2-62, имеющая низкую поверхностную плотность ~ 60 г/м2

При толщине 0,06 мм;

⋆- Существенным недостатком ранее проведенных исследований было использование пленочного клея ВК-36 с высокой плотностью (поверхностная масса клея составляет 0,27…0,28 кг), что существенно утяжеляло конструкцию ТИ.

5.3.1 Суммарный вес конструкции:

= (b ⋆ ℓ) ⋆ (2 ⋆ ⋆ γ_км + + 15 ⋆ + 2 ⋆ 280 ⋆ 10^-6 ) в граммах.

Пример. Примем: b = 100мм, ℓ = 500мм, 0,875мм, γ_км = 1,5 ⋆ 10^-3 г/мм³, γ_сот = 0,048 ⋆ 10^-3 г/мм³.

= (100 ⋆ 500) ⋆ (2 ⋆ 0,875 ⋆ 1,5 ⋆ 10^-3 + 1,5 ⋆ 10^-3 + 15 ⋆ 0,048 ⋆ 10^-3 + 2 ⋆ 280 ⋆ 10^-6 ) = 50000 ⋆ (0,002625(обшивка) + 0,0009(вкладыш) + 0,00072(соты) + 0,00056(клей))= 131,25 + 45 + 36 + 28 = 240,25 грамм.

= = = 3,20мм.

5.3.3 Определение коэффициент эффективности ( применения трехслойной сотовой конструкции с обшивками из углепластика по сравнению с металлической стрингерно-шпангоутной конструкцией по формуле:

= ⋆ , где 4.3.4;

= 2,78 ; = 1,5 ; = = 1,853.; = ⋆ = ⋆1,853.

5.3.2;

Справка.

В работе: ЛАБОРАТОРНО - ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА ПО КУРСУ «КОНСТРУИРОВАНИЕ АГРЕГАТОВ ПЛАНЕРА «ФЮЗЕЛЯЖ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕГУЛЯРНОЙ ЗОНЫ; представлена таблица:

Характеристики ” клетки”, где: d- толщина обшивки в мм, b- шаг стрингеров в мм, а = 500мм – шаг шпангоутов- величина постоянная, d_пр.- приведенная толщина обшивки в мм, h- запас по критерию: h = .

№№ п.п	d, мм	b, мм	dпр. мм	h		Действ.напряжения
σ,	τ,
	1,5		2,33	1,0	1,0	24,68	14,0
	1,8		2,47	1,1	1,06	25,4	11,67
	2,0		2,56	1,04	1,099	24,68	11,5
		2,67	1,39	1,146	22,54
	2,5		2,88	1,01	1,236	27,54	8,4
		2,91	1,17	1,249	26,21
		2,95	1,33	1,266	24,2

 

Величины действующих нагрузок те же самые. Материал - для нижней (сжатой) поверхности фюзеляжа (для стрингеров и обшивки) - В95п.ч.АТ2ВК с характеристиками: = 52 ; = 44 ; g = 2,78 . = 0,5⋆ = 0,5⋆ . Стрингер- гнутый из листа

Сравнение композитной конструкции и металлической можно провести при равном шаге стрингеров (b, мм) = 100мм, при равном коэффициенте запаса прочности h = 1,1. При этих значениях: = 3,20мм.

Тогда = ⋆1,853 = ⋆1,853 = 1,43.

5.4 Выводы:

5.4.1. Композитная трехслойная конструкция в раза легче, чем металлическая подкрепленная с гнутым (наиболее рациональным) стрингером.

5.4.2. Необходимо рассмотреть вариант с h_сот. = 12мм, т.е. найти внутренние резервы в конструкции для дальнейшего уменьшения веса.