Определение запасов прочности наиболее нагруженных силовых элементов (стрингера, шпангоута, панели обшивки, заклепок)

Критические напряжения местной формы потери устойчивости определяем по формуле:

где .

Критические напряжения общей формы потери устойчивости:

где , где  момент инерции и площадь сечения i –ого пояса с учётом обшивки;

 - для стрингера.

Проверяем обшивку на разрыв. Запас её прочности определяется по формуле:

,

где  - эквивалентные напряжения,

 - коэффициент, учитывающий ослабление обшивки отверстиями под заклёпки.

,

, где  - шаг заклёпок,  - диаметр заклёпок.

Для сжатых стрингеров проводится проверка на устойчивость. Общая устойчивость проверяется по напряжениям :

.

Определяем запас устойчивости для сжатой полки стрингера:

.

Запас прочности по разрыву для точки 2 определим следующим образом:

.

Для растянутого лонжерона запас прочности:

,

где  - коэффициент, учитывающий ослабление лонжерона отверстиями под заклёпки.

Проверяем заклёпки на срез. При этом запас прочности:

,

 срезывающая сила для данной заклёпки,

 - действующая на заклёпку сила,

.

Для заклёпок, крепящих обшивку к торцевому шпангоуту: .

Для заклёпок, крепящих обшивку к стрингеру: ,

где  - шаг заклёпок, .

Результаты расчётов представлены в таблице 4.3. Так как коэффициенты запаса прочности >1, то отсек выдерживает заданную нагрузку.

Таблица 4.2 -  Расчёт вторичных напряжений 

№	,МПа	,МПа	ξ	ωi	αi, град	σxi, Мпа	σθi, Мпа	Rτi	b_, мм
6	8,831	0,382	0,32	0,80702427	46,362	6,7958	7,4740	0,065	2,111
7	8,964	0,363	0,32	0,81506232	47,153	6,7768	7,8770	0,062	1,93
8	8,816	0,335	0,32	0,8225288	48,032	6,5219	8,0626	0,057	1,70
13	1.235	0.038	0.32	0.84538267	51.021	0.844819666	1.29025806	0.007	0.182154252
№	F*i, мм2	σ'i, Мпа	qi, Н/мм	Mmax i, Н*мм	σ0кр, Мпа	Rσ	σкр i, Мпа	σ I 0, Мпа	bпр i, мм
6	354,9888	-5,1550	0,6709	77283,3845	42,364	0,996	42,1946	-166,386	168,827
7	354,8438	-5,1427	0,7070	81451,0436	42,364	0,996	42,1946	-177,742	163,345
8	354,6632	-4,9518	0,7237	83369,5345	42,364	0,997	42,2369	-189,39	158,481
13	353.4457	-0.6436	0.1158	13341.6913	42.364	1	42.3640	-232.666	143.630
№	a0 , мм	a1 , мм	a2 , мм	Ii , мм4	σ*i(1), Мпа	σ*i(2), Мпа	σ (1)стр i, Мпа	σ (2)стр i, Мпа
6	3,0053	7,4616	42,5380	120145,9	-4,7997	27,3627	-176,3407	-144,1784
7	2,9342	7,5329	42,4671	119872,1	-5,1185	28,8557	-188,0031	-154,0290
8	2,8698	7,5972	42,4028	119625	-5,2947	29,5515	-199,6364	-164,7902
13	2.6669	7.8001	42.1999	118845.3	-0.8757	4.7374	-234.1853	-228.5722

Таблица 4.3 - Определение запасов прочности

№	Kзак	σэквi, Мпа	ηобш	σ0кр общ, Мпа	σкр общ, Мпа	(σ I 0 +σ'i), Мпа	ηстр	σкр м, Мпа	η(1)стр
6	0,9	16,888	23,448	379,391	232,680	-171,541	1,356	248,577	1,410
7	0,9	17,195	23,031	381,957	233,027	-182,885	1,274	248,577	1,322
8	0,9	16,974	23,330	384,259	233,336	-194,342	1,201	248,577	1,245
13	0.9	2.422	163.529	391.441	234.282	-233.310	1.004	248.577	1.061
№	η(2)стр	P1, Н	P2, Н	P, Н	Pср, Н	η	,МПа	,МПа	P1, Н
6	-	190,283	247,268	312,008	1870	5,993	8,831	8,422	11,452
7	-	189,750	250,992	314,646	1870	5,943	8,964	8,831	3,724
8	-	182,612	246,848	307,052	1870	6,090	8,816	8,964	-4,144
13	-	23.655	34.580	41.897	1870	44.634	1.235	2.410	-32.900
№	σθi, Мпа	σθi-1, Мпа	P2, Н	P, Н	η
6	7.474	6.862	17.127	20.603	90.763
7	7.877	7.474	11.285	11.884	157.355
8	8.063	7.877	5.195	6.645	281.400
13	1.290	1.405	-3.202	33.055	56.572

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В первой части данной курсовой работы был произведен расчет внутренних усилий в сечениях корпуса летательного аппарата на основе полученного задания, построены эпюры продольной, поперечной сил и изгибающего момента.

Во торой части рассчитаны усилия и момент, действующие на круговой шпангоут и построены их эпюры, произведен подбор сечений всех силовых элементов шпангоута, проведен поверочный расчет спроектированного шпангоута, который показал, что шпангоут имеет достаточные запасы прочности и устойчивости.

В третьей части выполнен подбор толщин обечайки, днищ и площади сечения распорных шпангоутов топливного бака. Также произведен расчет топливных баков летательного аппарата на прочность и устойчивость, который показывает, что сжимающие и касательные напряжения опасны и бак теряет устойчивость, поэтому рекомендовано выбрать другую конструкцию бака либо увеличить толщину обечайки.

В последней части курсовой работы был произведен расчет негерметичного отсека. Сначала были подобраны толщина обшивки, площадь сечения лонжеронов и количество стрингеров. Затем произведен расчет наиболее опасного расчетного случая нормальных и касательных напряжений, а также расчет дополнительных напряжений в обшивке и в стрингерах для наиболее нагруженных панелей. В конце были определены запасы прочности наиболее нагруженных силовых элементов, которые показали что отсек спроектирован правильно и  все запасы прочности и устойчивости больше единицы.