Обоснование выбора КСС

Сравнение масс конструкции центроплана с различными КСС дает возможность сказать, что кессонная схема центроплана является наиболее рациональной с точки зрения затрат массы, а так как в настоящем дипломном проекте рассматривается пассажирский самолет, то это условие является превалирующим, так как уменьшение массы конструкции планера позволяет увеличить полезную нагрузку.

При использовании кессонной конструкции материал обшивки используется более рационально, что уменьшает массу конструкции всего центроплана.

Кроме того, кессонные и моноблочные схемы дают большую жесткость на изгиб и кручение. В них выход из строя части силовых элементов из-за усталостных разрушений или повреждений не приводит к немедленному разрушению всей конструкции. И, наоборот, в лонжеронной схеме выход из строя хотя бы одной из полок лонжеронов, как правило, приводит к быстрому разрушению всей конструкции.

При использовании кессонной конструкции экономия в массе составляет:

- 11.5% по отношению к моноблочной конструкции;

- 53.4% по отношению к лонжеронной конструкции.

Анализ конструктивных вариантов на основе критерия экономической эффективности

Вариантное проектирование является основной формой изысканий и исследований, направленных на определение оптимальной конструкции.

Расчет экономических показателей ведем по формуле:

∆С_С=∆G_i*∆С_i,

где ∆G_i – вес конструкции i-го варианта;

∆С_i – себестоимость одного килограмма веса конструкции i-го варианта;

∆С_С – стоимость конструкции i-го варианта.

Вес лонжеронной конструкции – 49.85 кг, вес кессонной конструкции – 28.05 кг.

Центроплан выполнен из Al – сплавов. Принимаем, что себестоимость одного килограмма конструкции равна 40 грн/кг.

- для лонжеронной конструкции.

- для кессонной конструкции.

.

Таким образом, можно сделать вывод, что кессонная конструкция центроплана самолета типа Ан-140 не только дает уменьшение по массе, но и намного выгоднее в экономическом плане, а именно на 56.3%.

Определение критических напряжений панели центроплана, работающей на сжатие

После выявления оптимальной КСС, оценим напряжения, возникающие в верхней панели центроплана, с учетом того, что она работает на сжатие, это позволит сделать вывод о рациональности размеров и членения панели.

Верхняя панель центроплана, изготовленная из материала В95пчТ, представляет собой монолитную конструкцию с Т-образным оребрением, характерное сечение представлено на рис. 3.5.

Рис.3 5. Верхняя панель центроплана

Модуль упругости материала В95пчТ составляет Е=7150МПа.

Уравнение равновесия панелей имеет вид:

,

где - безразмерный коэффициент, принимающий значение для панелей с Т-образным оребрением.

Уравнение напряжений общей потери устойчивости запишется в виде

,

где с – коэффициент, учитывающий характер заделки стойки на опорах при общей потере устойчивости, принимающий значение с=1;

- расчетная длина панели (расстояние между нервюрами);

- радиус инерции панели.

Радиус инерции панели с достаточной для практических целей точностью можно определить как произведение радиуса инерции прямоугольника высотой h и некоторого поправочного коэффициента , учитывающего действительную форму стойки и зависящего от геометрических размеров поперечного сечения.

.

Коэффициент может быть определен по формуле:

,

b=110мм

где , .

Отсюда,

;

.

Таким образом, напряжение общей потери устойчивости составляют

.

Уравнение напряжений местной потери устойчивости выглядит таким образом

,

где К₁ – коэффициент местной потери устойчивости панели, учитывающий соотношение геометрических размеров панели и находится в сложной зависимости от соотношения геометрических размеров поперечного сечения , .

Рассмотрим поочередно 3 случая местной потери устойчивости:

- устойчивость теряет обшивка;

- устойчивость теряет ребро стрингера;

- устойчивость теряет полка стрингера.

Критические напряжения местной потери устойчивости обшивки составляют

.

Критические напряжения местной потери устойчивости ребра стрингера:

.

Критические напряжения местной потери устойчивости полки стрингера:

.

Полученные значения , значительно больше материала, в этом случае для уточнения критических напряжений используется формула Канна-Куна:

, где .

- предел прочности материала;

- эйлерово критическое напряжение определенное нами ранее.

Формула Канна-Куна удобна тем, что она применима при работе материала, как до предела пропорциональности, предел пропорциональности материала В95пчТ равен , так и за ним, и дает удовлетворительную сходимость с экспериментом. При больших значениях величина стремится к , а при малых к .

Таким образом,

,

в свою очередь

тогда критическое напряжение ребра стрингера получим:

.

,

тогда, .

Произведенный расчет позволил скорректировать форму поперечного сечения монолитных панелей, работающих на сжатие, а именно:

- толщина обшивки 5мм;

- толщина полки стрингера 8мм;

- ширина полки стрингера 14мм;

- толщина ребра 4мм;

- высота ребра 36мм;

- расстояние между ребрами 110мм.

Членение панелей, а именно, верхняя панель имеет 3 прессованные панели, средняя из которых съемная, нижняя панель имеет 5 прессованных панелей, средняя из которых замыкающая, несъемная, обусловливается критериями живучести.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: