РАБОТА № 7. РАСЧЕТ  РАВНОПРОЧНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ

Цель работы

Получить навыки конструирования рациональных конструкций перестыковочных узлов.

 

Содержание работы

Сконструировать рациональную конструкцию перестыковочных узлов, используя Tflex или UGNX.

 

Общие сведения

 

В авиации прочность конструкций – способность кон­струкции выдерживать все виды действующих при длительной эксп­луатации нормированных суммарных нагрузок без ухудшения аэроди­намических и технических характеристик самолета, заданных в так­тико-технических требованиях и летно-технических характе­ристиках (статическая прочность, динамическая прочность, виброакустическая прочность).

Критерием прочности является коэффициент запаса прочности. Подробнее основными требованиями к конструкции планера «самолет», со­гласно АП-25указаны в работе № 2 «Проектирование соединений с внецентренным нагружением».

При определении оптимальных конструкций принято, что «оптимизация» проводится при наложении ряда ограничений как на возможное количество параметров оптимизации, так и на все варьируемые характеристики, при этом в качестве критерия учитывается минимум массы конструкции при обязательном обеспечении статической прочности.

Оптимальное проектное решение – это такой допустимый про­-

ект, реализация которого приводит к созданию объекта настолько хорошего в отношении некоторой количественной меры его эффек­тивности и полезности, насколько это возможно.

Процесс оптимизации, то есть поиска наилучшей по минимуму массы конструкции, даже по одному критерию – минимуму массы конструкции – бесконечен. Границы этого процесса, как и процесса разработки рациональной конструкции, определены временем, отпускаемым на разработку и изготовление конкретного самолета, возможностями производства, а также объемом допустимых финансовых вложений на проведение исследований и опытно-конструкторских работ для внедрения новейших технологий.

        

Расчет стыкового соединения

 

Выполнение расчета равнопрочных конструкций выполним на примере перестыковки стрингера через усиленную нервюру двумя вариантами: с помощью накладки и с помощью фитинга.

Исходные данные представлены в таблице 7.1 и на рисунке 7.1.

 

 

 

 

Рис. 7.1. Схема задания

 

Таблица 7.1

Исходные данные

Требование	Условие
Схема	Рис. 7.1
Нагрузка	Разрушающая нагрузка на стрингер соответствует несущей спо­собности стрингера на растяжение- -сжатие
Лимит массы	Не задан
Ограничения	Профиль поясов нервюры № 410025 (приложение Л). Матери­ал нервюры Д16Т, в = 420 МПа. Форму сечения стрингеров задает преподаватель.

 

 

Последовательность выполнения расчета

 

1. Вычертить схему задания в масштабе М 1:1с видом и размерами сило­вых элементов.

2. Нарисовать эскизы конструкций стыковки обоих вариантов:

1 – перестыковка стрингеров накладкой (заклепочное соединение),

2 – перестыковка стрингеров с помощью фитинга.

3. Определить максимальную нагрузку на стрингер в зависимо­сти от расчетного случая:

– при растяжении (отвер­стие под заклепку не учитываем)

 

Р_раст = ,                                  (7.1)

 

– при сжатии – с учетом возможной общей потери устойчивости стрингером (по согласованию с преподавателем)

 

                                    (7.2)

 

4. Сконструировать перестыковку стрингера накладкой и фитин­гом через нервюру.

5. Проверить прочность заклепочного соединения.

6. Для варианта 1 с накладкой определить форму накладки, ее размеры в расчетных сечени­ях  А-А  и  В-В,  диаметр заклепок d ₃.

7. Для варианта 2 с фитингом рассчитать крепление фитинга болтами со стрингером и фи­тинга болтами через нервюру и определить размеры сечения и толщину подошвы фитинга.

8. Выполнить чертеж варианта 1 в масштабе М 1:1 (формат черте­жа  или А₂).

9. Оформить пояснительную записку с расчетами параметров и характеристик силовых элементов конструкции со схемами рассчи­тываемых мест.

Расчет стыкового соединения

Эскиз  1-го варианта стыковки с симметричным сечением стрингера представлен на рисунке 7.2. Расчет ведем в следующем порядке, приведенном ниже.

1. Расчет необходимого количества заклепок для стыковки стрин­гера с накладкой n_закл  начинают вести с того, что задаются диаметром заклепки и ее материалом. Разрушающую нагрузку заклепки на срез Р_{разр закл}  определяют по нормали. Тогда

 

.                                         (7.3)

 

Результат округляют в большую сторону.  Количество  заклепок

в ряду по направлению силы Р_стр не более 5...6 штук.

 

 

Рис. 7.2. Эскиз варианта стыковки

при симметричном сечении стрингера

 

        

2. Проверка прочности на смятие стрингера под заклепкой из условия:

.               (7.4)

 

Запас прочности желателен в пределах n = 1... 1,2.

3. Проверка прочности перемычки на срез. Размер т (перемычка) выбирают из условия

 

2 d m 2 d + 2 мм.

 

Действующие напряжения среза перемычки определяются по формуле:

,                                      (7.5)

 

где

4. Расчет накладки.

4.1. Проверка накладки на смятие в сечении А−А (задавшись толщиной на­кладки и ее материалом):

 

        (7.6)

 

Если материал заклепки имеет меньшее значение σ_в, чем мате­риал накладки, то за допускаемое напряжение смятия принимают

4.2. Проверка накладки на разрыв в сечениях А−А и В−В. Ширину накладки b в сечениях определяют из условия:

               (7.7)

 

где k − коэффициент концентрации напряжений в отверстии под заклепку при растяжении, (k = 1,15 ... 1,2); п_3сеч − количество закле­пок в сечении; d ₃ − диаметр заклепок; σ_внакл − предел прочности материала накладки.

ПРИМЕЧАНИЯ:

1. Накладка может быть общая на все стыкуемые стринге­ры, тогда ее учитывают при определении площади сечения профиля уси­ленной нервюры.

2. Если накладка разрезная, то учитывать ее в увеличении площади сечения пояса усиленной нервюры нельзя.

3. При установке наклад­ки на каждый стрингер необходима по-

дсечка поясов усиленной нервюры на толщину накладки, что нежелательно.

 

Эскиз 2-го варианта представлен на рисунке 7. 3. Расчет ведется в последовательности, представленной ниже.

1. Расчет необходимого количества болтов крепления фитингов к стрингеру и проверку стрингера и фитингов на смятие проводят аналогично варианту I. При определении количества болтов в этом случае следует учитывать, что передача нагрузки Р_стр от стенки стрингера на стенки двух фитингов производится двусрезными болтами (то есть учитывают не количество болтов n_болт, а количество срезов болтов n_срез).

 

 

 

 

Рис. 7.3. Эскиз конструкции соединения фитингами

 при симметричном сечении стрингера

 

 

2. Расчет фитинга.

2.1. Проверка на смятие под болтами стенок фитингов и стринге­ра проводят аналогично варианту 1;

2.2. Количество болтов п_б.ф  соединения фитингов для передачи усилия Р_стр через нервюру определяют из условия допустимого уси­лия на разрыв болтов Р_{б разр}:

 .                           (7.8)

 

По значению Р_{б разр} из нормали выбирают диаметр болтов d₆.

2.3. Расчет подошвы фитинга 5_П0Д .

Длину сечения подошвы l  для расчета на изгиб моментом

М = Р_б · с                                      (7.8)

определяют графически (приближенно), как это показано на рисунке 7.4.

Размер с определяют из условия «размера под ключ» по приложению А. Радиус R подошвы должен быть несколь­ко больше радиуса шайбы, если с этой стороны ставят гайку.

 

Рис. 7.4. Расчетная схема подошвы фитинга

 

Толщину подошвы δ_П0Д определяют из условия «стесненного изгиба» подошвы.

Разрушаемое сечение длиной l показано на рисунке 7.5.

 

Рис. 7.5. Сечение подошвы (условно развернуто)

 

Из условия прочности подошвы при изгибе

 

                        (7.9)

 

определяют толщину подошвы

 

 ,                         (7.10)

где  предел прочности материала фитинга.

 

Форму сечения и конструкцию фитинга (а также их количество) определяют в зависимости от сечения стрингера (уголок, тавр или П-образный профиль) и способа его крепления к стрингеру (болты, заклепки, сварка).

 

---

Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 446; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!