Проектирование стенок и стоек не теряющих устойчивость

Исходными данными для проектирования стенки является интенсивность поперечной силы: (Q/H²= 3 МПа.

Будем вести проектирование стенки, не теряющей устойчивость Стенку будем считать обладающей минимальной массой, если масса самой стенки и подкрепляющих её стоек будет минимальна, при этом желательно также выдерживать условия технологичности – по возможности выбирать толщину стенки равной толщине стандартного листа (если это не требует больших массовых затрат), а также не применять слишком тонких стенок и стоек.

Размеры таких стенок определяются из условия:

(9).

Прежде всего, величина критических напряжений сдвига существенно зависит от величины интенсивности поперечных сил. Кроме того, в стенках, подкреплённых стойками, существует несколько видов потери устойчивости:

местная потеря устойчивости пластины между стойками;

общая неустойчивость системы ”стенка стойки”;

местная потеря устойчивости прикреплённой к пластине стойки.

Критические напряжения местной потери устойчивости пластины между элементами жёсткости определяются по формуле:

(10);

E – модуль упругости;

h_сд – коэффициент пластичности сдвига;

- расстояние между стойками;

h_ст – высота стенки;

k_ss – коэффициент устойчивости, учитывающий размеры клёпки пластинки и жёсткости стоек.

Расчёт параметров крепежа.

Определение параметров заклёпок для крепления стенки к поясу.

Диаметр заклёпки определяется из таблицы, приведённой в [4] исходя из силы, действующей на одну заклёпку. Значение этой силы определяется из выражения:

,

где k_β – коэффициент неравномерности загрузки, k_β=1.1.

Q – перерезывающая сила, воспринимаемая стенкой

t – шаг заклёпок

h_ст – высота стенки

m – число рядов заклёпочного шва.

При этом значение t/d должно находиться в пределах 3-7.(См. табл.4.6.)

Таблица 4.6. Крепление стенки к поясу.

Стенка приклепывается к ребру пояса заклепками d _з = 5 мм, ОСТ 1 34040-4-10, из материала В65.

Алгоритм проектирования стенки минимальной массы следующий:

1. Принимается два значения отношений расстояний между подкрепляющими стенку стойками к высоте стенки l/h. l/h=0.5, l/h=1.

2. Из графиков пособия [1] для каждого отношения l/h находятся приведенные напряжения τ_пр.

3. По полученным приведенным напряжениям из графиков пособия [1] находятся разрушающие напряжения τ_р.

4. По формуле

определяется потребная толщина стенки.

5. Полученное значение округляется до стандартной толщины, если возможно.

6. Далее по соотношению l/h определяется расстояние между подкрепляющими стойками l.

7.
Потребная площадь подкрепляющей стойки определяется по формуле

Подбирается стойка наиболее полно удовлетворяющая условию , где J₀ – момент инерции стойки, а – координата центра тяжести.

8. Для обеих пар стенка-стойка определяется приведенная толщина, оптимальным считается вариант с минимальной приведенной толщиной:

Расчет стенки по 1 варианту.

Определим высоту стенки.

, а с учётом зазоров между стенкой и поясами примем h_ст=245мм.

Поскольку по условию l/h=0,5, то определим по графику рис. 3.2 [4] для соответствующей интенсивности нагрузки равно: ;

(14);

откуда . Полученную величину округляем до стандартной толщины листа, применяемого для изготовления стенок: d = 5 мм.

Определим потребную площадь стоек - ,предварительно определив расстояние между стойками и приведенное касательное напряжение по графику 3.3. [ 4]:

; τ_пр = 167 МПа.

=90,8 мм²

По характерной площади подбираем стойку со следующими параметрами:

H=B=25мм; S=2мм; r=2мм; F=0,964 ;

Расчёт стенки лонжерона по 2 варианту.

Для проектирования стенки необходимо знать её высоту:

В таблице 4.6 представлены результаты расчёта, проведённого по данному алгоритму

Таблица 4.6.

Анализируя полученный результат, можно сказать, что минимальная масса была получена для стенки с соотношением l/h = 0,5. Стенка полностью удовлетворяет технологическим требованиям. Примем следующие параметры стенки:

Cоотношение l/h = 0,5;

Расстояние между стойками l = 105 мм;

Толщина стенки = 3.5 мм;

Подкрепляющий профиль ПР100-52. Параметры профиля приведены на рис. 4.3.

H=B=15 мм, S=3мм, r=3мм, r1=1.5мм, F=82мм², Jx=Jy=0.154 см⁴.

Рис. 4.3.

4.5. Соединение стенки лонжерона с поясом

В сборных лонжеронах стенка крепится к поясам с помощью заклепок или болтов.

Сила, действующая на одну заклепку:

(15);

где m- число рядов;

t- шаг заклепок.

Примем m=2. Шаг заклепок t необходимо выбрать из стандартных значений так, чтобы выполнялось условие:

, где d - диаметр заклёпки.

Приняв, например, t = 5d и подставив P_з = πd²/4 в формулу (15), получим:

d_з = (20 /π m)Q / h

Можно также определить диаметр крепежа, задав значение шага крепежа. t = 0,02м.

.

Подбираем заклепку

d=6мм, материал: 15A, Р_р=9900Н.

Поскольку по условиям соединения выбрана заклёпка из стали, которая соединяет детали из алюминиевых сплавов, то необходимо ограничить деформацию пакета при клепке стальных заклёпок путём применения специальных мероприятий, например, ограничивающих шайб под замыкающую головку заклёпки.

Рис.4.2. Сечение лонжерона крыла

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: