Оценка касательных напряжений крыла от срезывающей силы и крутящего момента.
Определение касательных напряжений от срезывающей силы.
В сечении 9 срезывающая сила равна Vср = 647 кН. Принимая инженерное допущение, что срезывающая сила воспринимается только стенками лонжеронов, будем иметь:
τср = Vср/(2*Hсрк*δ) = 647*103/(2*0,53*4,6*10-3) = 133 МПа
Определение касательных напряжений от кручения
Крутящий момент в сечении 9 приведён в таблице 3 и равен Mкр = 414 кН*м. Тогда поток касательных усилий определится по формуле:
qкр = Mкр/(2*F) = 414/(2*bk*Hk) = 414/(2*2,47*0,53) = 158,2 кН/м
|
|
Тогда напряжения от кручения будут:
· В верхней обшивке
τв, кр = qкр/δвкр = 158,2*103/4,6*10-3 = 34,4 МПа
· В нижней обшивке
τн, кр = qкр/δHоб = 158,2*103/6*10-3 = 26,4 МПа
· В каждом из лонжеронов
τл, кр = qкр/δл = 158,2*103/6*10-3 = 26,4 МПа
Суммарные напряжения кручения в лонжеронах составят:
· В переднем:
τл, п = τср - τкр = 133 + 26,4 = 159,4 МПа
· В заднем:
τл, з = τср – τкр = 133-26,4 = 106,6 МПа
При дальнейшей конкретизации конструкций лонжеронов(установке стоек) необходимо вычислять критические значения касательных напряжений и использовать эффект от перехода к диагональному полю напряжений(по Вагнеру).
|
5 Оценка ресурса крыла
5.1 Прогнозирование спектра нагрузок
Согласно методике расчёта ресурса при проектировании нового типа самолёта прогнозируется вероятный типовой полёт. Он включает в себя следующие режимы: руление, разбег, набор высоты, полёт по маршруту в болтанку, снижение, посадку, пробег.
Поскольку многие параметры типового полёта неизвестны, примем в качестве прототипа схемы вероятных типовых полётов самолёта Ан-10 и Ил-18.
Ввиду того, что проектируемый самолёт сравнительно далеко отстоит от прототипов по времени создания(больше полувека), увеличим длительность полёта до 3х часов.
Уровни перегрузок и их повторяемость получены на основе спектра эксплуатационных нагрузок на крыло самолёта Ан-10. Анализ эксплуатации этого самолёта показывает, что нижние панели крыла в основном испытывают усталостные повреждения при полёте в неспокойном воздухе, верхние – при рулении.
Повторяемость амплитуд нагрузок(перегрузок) при рулении, разбеге, полёте в болтанку пересчитывалась с соответствующих режимов самолёта Ан-10.
Для вычисления переменных напряжений в прикорневом(9м) сечении от различных уровней перегрузок необходимо: изгибающий момент в данном сечении, соответствующий перегрузке в 1g(расчётный момент, разделённый на 2,3*1,5) разделить на момент сопротивления кессона относительно нижней панели и умножить на значение перегрузки ∆ni, т.е. вычислить по формуле:
σанi = (M(2)* ∆ni)/WH(2)
Для того, чтобы рассчитать амплитуды переменных нагрузок, посчитаем момент сопротивления в 9м расчётном сечении по формуле:
WH(2) = I(2)/ymax(2)
Момент инерции 9го сечения относительно оси симметрии профиля рассчитаем приближённо, принимая допущение, что кессон имеет трапецевидный вид. На месте предполагаемого кессона находится силовая схема. Расчёт представим в виде таблицы 6.
Площади сечений верхнего и нижнего наборов посчитаем по формулам:
Fверх.наб = 17*fств + 2*fтв + δобв*bк = 17*5,52 + 2*9,04 + 0,46*247 = 225,5 см3
Fниж.наб = 17*fстн + 2*fтн + δобн*bк = 17*7,2 + 2*11,08 + 0,6*247 = 292,8 см3
| Номер пункта
| Наименование связей
| Площадь fi, см2
| Расстояние от усл. оси yi, см
| Статический момент fi*yi, см3
| Момент инерции
| | Переносный fi*yi2, см4
| Собственный, см4
| |
| Верхний набор
|
|
| 11.900
| 630.000
| -
| |
| Нижний набор
|
|
|
|
| -
| | Сумма в столбцах: I(2) =
| 630.000
|
Таблица 6. Расчёт момента инерции 9го сечения.
y* = 23 см – расстояние от нейтральной оси эскизного сечения до крайней точки наборов(ввиду симметрии).
Iк(9) = Iоср – F*(y*)2 = 630.000 – 518*232 = 357000 см4
WH(9) = 357000/23 = 15500 см3
Изгибающий момент сечения 9 при перегрузке 1g будет равен:
M(9) = Mизг(9)/(nэ*f) = 5649/(2,3*1,5) = 1640 кН*м
|
В таблице 7 приведены амплитуды переменных нагрузок и их повторяемости в прикорневом сечении и действующие переменные напряжения в нижней(растянутой) панели крыла, изготовленной из материала Д16Т.
| Номер уровня
| Перегрузка, ∆nyiэ
| Число циклов нагружения, mi
| Переменные напряжения σанi, МПа
| |
| 0,7
|
| 74,0
| |
| 0,6
|
| 63,5
| |
| 0,5
|
| 52,8
| |
| 0,4
|
| 42,4
| |
| 0,3
|
| 31,7
| |
| 0,2
|
| 21,2
|
Таблица 7. Амплитуды переменных нагрузок.
σn=1 = 1640/15,5 = 106*106 = 106 МПа
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|
