Определение высоты сотового заполнителя ПСП.

Необходимо определить высоту сотового заполнителя, обеспечивающего устойчивость панели при сжатии и при сдвиге ( их действие одновременное ).

Определение высоты сотового заполнителя в зоне сечения 5’-5’. ( Х₅ =846,395мм. – расстояние между лонжеронами).Для данного сечения : · толщина одной из обшивок = 1,17мм., · схема ориентации слоев : 0⁰, 0⁰, 0⁰, +45⁰, 0⁰, 0⁰, 0⁰, -45⁰, 0⁰, соты ,0⁰, - 45⁰, 0⁰, 0⁰, 0⁰ +45⁰ , 0⁰, 0⁰, 0⁰; 49,05 даН/мм² ; ; 1,56 даН/мм² ; 63,0 даН/мм² , даН/мм², = 18060 даН/мм².

Зададимся следующими параметрами : высота сот 8 мм; расстояние между нервюрами 300мм; панель с полузащемлённым опиранием на каждую нервюру; для данной панели коэффициент защемления

6.2.1 Проверим данную панель на устойчивость по формуле . по [2], стр.63, формула (2.2):

Площадь сечения 2-х обшивок F = 2 х 1,17 х 10 = 23,4мм².

Момент инерции сечения: I = 2 х 1,17х 10 х ( ⁴.

Радиус инерции сечения , а ² = = = 21,02мм².

.

Запас по устойчивости 1,7.

6.2.2 Определение критического значения q_τ^крит. по формуле: q_τ^крит

см. [4], (7.15), стр. 164 и [7], (10) стр. 271 (приведенные ниже формулы относятся к конструкции из металла. При применении композиционных материалов в обшивках и при применении сотового заполнителя не из металлов в формулы должны быть внесены корректировки ), где: D - цилиндрическая жесткость трехслойной панели, у которой обшивки одинаковой толщины (δ_обш),высота сот 2h, жесткостью сот можно пренебречь. D определяется по формуле [1], стр. 151

Е- модуль упругости материала обшивок. Для нашей обшивки из углепластика, для нашей укладки слоёв Е = 18060 даН/мм², толщина одной обшивки h = μ-коэффициент Пуассона для углепластиковой обшивки данной укладки в двух направлениях: μ_0,90 = 0,25, μ_90,0 = 0,17 ( по расчётам, проведённым в ЦАГИ ), μ² = μ_0,90 х μ_90,0 = 0,25 х 0,17 = 0,0425, а 1 – 0,0425 = 0,9575.

, где

L-большая длина стенки ( ширина панели - расстояние между лонжеронами ), L = Х₅ = 846,395 мм.

= = 12,84

m_s - коэффициент опирания кромок сотовых панелей при сдвиге, определяется по графику [2], рис. 7.55, стр. 165. Для определения m_s необходимо определить коэффициент параметра сдвига k по [5], (3), стр.269.

В₀

G-модуль сдвига сот. Соты ПСП с ячейкой а = 1,85мм, толщина стенки ячейки 0,04мм , удельный вес сот γ=0,048 г/см³, высота сот h = 8мм. = 90

= = 0,027. При и при K= 0,027 по Рис.7.55 б) [2] m_s= 8; где Н= 300мм ( шаг нервюр ).

= 12,84 = 12,84 8 = 102,72 . Действующее q_τ = 3,645 даН/мм

τ_{критич.}= = _. = 43,9 τ_{действ.}= 1,56

6.2.3 В соответствии с [4], стр.158, формула(7.3) :по критерию прочности

+ = 0,59 + 0,001 = 0,591. Запас равен = 1,69.

Выводы:

1. Спроектирована трёхслойная панель с обшивками из углепластика КМУ- 7Л с сотовым заполнителем ПСП.

2. Толщины каждой из обшивок ( приведены в таблице ,высота сот = 8мм ( постоянная для всей панели).

Сечение	Схема расположения слоев	Высота сот.	Толщина одной обшивки.
5’-5’	00, 00, 00, +450, 00, 00, 00, -450, 00, соты ,00, - 450, 00, 00, 00 +450 , 00, 00, 00,	8 мм	1,17 мм

3. Шаг нервюр Н= 300мм. , опирание на каждую нервюру – полузащемленное. 5’-5’ – самой нагруженной зоны ). Для зон от сечения 1-1 до сечения 4-4 шаг нервюр может быть увеличен, что необходимо определить расчетом. На Рис. 6 показаны предполагаемые оси нервюр, но они могут быть и другими.

4. Данная панель удовлетворяет требованиям прочности и устойчивости при их совместном действии. Запасы по критерию прочности и устойчивости при совместном действии сжатия и сдвига 5’-5’ – самой нагруженной зоны ).

Рис.7.55 – см. [4], стр.165.

6.2.4 Определить ( см.5.3 – 5.3.3 ).

7.ЧЕМ ЗАКОНЧИТЬ РАБОТУ ?

В результате всех расчетов необходимо:

7.1 Определить и вес конструкций для каждого варианта. Пример приведен в п.5.3 – 5.3.3.

7.2 Построить столбчатую диаграмму. Самый высокий столбик тот, у которого –максимальные – 100%. Дальше по убывающей ( в % ) – остальные варианты. Под каждым столбиком указать вариант конструкции и ее характеристики.

Пример приведен ниже.

7.3 Сформулировать выводы.

Выводы

Диаграммы сравнения масс конструкций, выполненных из сплава В95п.ч.АТ2 (с различными стрингерами) и из композитных материалов КМУ-7Л, КМУ-4Э,01П И КМКУ-3.150.Э0,1.

b – Шаг стрингеров.

Вывод

Проанализировав диаграмму, можно увидеть, что применять прессованные стандартные профиля стрингеров не эффективно. Панель с сконструированными стрингерами оказалась легче (Особенно при правильно выбранном сечении). Панели, сделанные из композиционных материалов оказались гораздо легче ГОСТовского, и ещё они не подвержены коррозии, что делает применение композиционных материалов в современных самолетах жизненно необходимым шагом. Они позволяют спроектировать более эффективную конструкции по массе, также на порядок снижается затраты на эксплуатацию, ведь нет борьбы с коррозией.

При расстановке стрингеров с шагом 40 мм конструкция совсем немного выигрывает в массе, но в конструктивном плане применять шаг 140 мм наиболее рационально.

Список используемой литературы.

1. С.Н.КАН , Строительная механика оболочек , Изд. “Машиностроение”, Москва 1966.

2. С.Н.КАН, И.А.СВЕРДЛОВ, Расчёт самолёта на прочность , Изд. “Машиностроение”, Москва 1966.

3. М.Ф.АСТАХОВ, А.В.КАРАВАЕВ, С.Я.МАКАРОВ, Я.Я.СУЗДАЛЬЦЕВ, Справочная книга по расчету самолета на прочность, Государственное издательство оборонной промышленности, Москва 1954.

4. «Проектирование конструкций самолетов». Изд. «Машиностроение», Москва, 1987. Авторы: Е.С. Войт, А.И. Ендогур и др.

5.«Прочность, устойчивость, колебания», том 2. Справочник в трех томах под общей редакцией И.А. Биргера и Я. Г. Пановко. Изд. «Машиностроение», Москва, 1968.

6. А.А. БАДЯГИН, С.М. ЕГЕР, В.Ф. МИШИН, Ф.И. СКЛЯНСКИЙ, Н.А. ФОМИН. Проектирование самолетов, Изд. «Машиностроение», Москва, 1972.

7. Акименко А. А. ( МВЗ им. М. Л. Миля ) , Аверкина В. Д. ( НИАТ ) , Крашаков Ю. Ф. ( ЦАГИ, отделение №3 ) Научно- технический отчет “ Исследование эффективности применения композиционных материалов в силовой конструкции вертолетов “, Шифр 003052-6, ЦАГИ, 1981.

8. А.И. Ендогур, М.В. Вайнберг, К.М. Иерусалимский. Сотовые конструкции, Выбор параметров и проектирование. Москва, «Машиностроение»,1986.