Материал: Методика проектирования силового шпангоута. методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Конструкция самолётов». Кириакиди С.К

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

 

= − sin( − ) + ,

0

=1

где , – проекции на оси z и y сечения.

 

Рис. 4. Элементарная дуга шпангоута

Для двух схем нагружения данные интегралы приведены (для разрезанного шпангоута) в таблице [2].

 

Решая систему канонических уравнений, находим:

−∆3 11

 

 

 

 

 

 

1

 

∆3

13

−∆1 33

; 2 =

−∆2

∆1

31

 

 

 

 

 

 

= 11

33

− 13

31

 

22

; 3 = 11

33

− 13

31 .

 

и

 

После

 

вычисления

влияния

 

коэффициентов

влияния

 

неизвестных усилий

 

 

определяются внутренние усилия для

произвольного

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, ∆

 

сечения замкнутого

шпангоута:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2

2 + 3 3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= + 1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+ 1 cos − 2 sin ,

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

+ 1 sin + 2 cos ,

 

 

 

 

 

,

,

– изгибающий момент, осевая сила, поперечная сила от внешних

 

 

 

 

нагрузок в разрезанном шпангоуте.

6

 

 

= sin

2

(1 − cos ) − sin

= −2

= − sin

 

2

= −2 (sin − cos )

= − = 2 −02 sin=2−0 2 0 sin= −2 0 (1 −cos )

После нахождения M, N и Q проводим эскизное проектирование, а затем проверочный расчет, при котором находим нормальные и касательные напряжения в любом сечении шпангоута.

7

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Пример

По исходным данным провести проектировочный расчет на прочность силового шпангоута задней точки крепления киля (узел крепления моментный) для полетного случая «B».

Дано:

 

R,

м,r , м – наружный и средний радиус шпангоута;

ГО м – расстояние от центра масс самолета до центра давления

аэродинамической,

нагрузки горизонтального оперения;

,

сек−2 – угловое ускорение самолета относительно оси z;

, м – радиус инерции самолета относительно оси z;

 

,

кН – сила тяжести самолета.

Схема крепления киля к фюзеляжу показана на рис. 5.

Рис. 5. Хвостовая часть фюзеляжа с силовыми шпангоутами 1во и 2во

Решение:

Определяем момент поверхностных= сил из соотношения

;

8

= = ,

 

∙

 

.

2

кН

 

м

 

Находим маневренную нагрузку горизонтального оперения:

∆ .

 

 

 

,

.

 

=

м

ГО

 

 

 

Н

 

 

 

ГО

 

 

Определяем реакцию безмоментного узла крепления киля из

соотношения

= ∆м.ГО ∙ (рис. 5)

а 1

Определяем реакцию моментного узла крепления киля из выражения

а 2= ∆м.ГО ∙( + ).

Принимаем1следующую2 расчетную схему нагружения шпангоута (рис. 6), где F – реакция или .

Рис. 6. Параметры и нагрузки силового шпангоута

Выбираем основную статически определимую систему нагружения, выбрав место разреза. В месте разреза прикладываем неизвестные2 = 0 усилия, отбросив те, значения которых равны нулю. В нашем случае (в силу симметрии нагружения). Основная система приведена на рис. 7.

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 7. Основная расчётная система

 

 

 

 

 

Определяем выражение изгибающих моментов

от внешних нагрузок

для разрезанного шпангоута.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= − 2 (1 −cos ) − sin .

 

 

 

 

 

 

По

данной

зависимости

 

строим

 

эпюру

 

 

 

 

 

(рис. 7б). Принимая

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

помощью интеграла Мора (при

неизвестные

 

усилия равными единице, с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вычислим коэффициенты влияния от единичного нагружения.

 

 

Значения моментов при единичном нагружении приведены на рис. 8.

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

1

 

 

 

2

(1 −cos )

2

 

 

 

 

3 3

м

 

 

 

 

 

=

 

 

=

 

 

=

м

,

 

 

 

 

 

11

 

 

 

1

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

=

 

 

1

=

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

 

м

 

 

 

 

 

 

1

33

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

=

 

 

=

(1 − cos ) ∙

1 ∙ =

,

 

.

13

 

31

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆1, ∆3, соответствующим

 

Вычислим перемещения от внешней нагрузки

умножением эпюр единичных и внешних сил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆

 

=

1

∫

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

Источник: https://studfile.net/preview/16565946/