Принцип минимума массы

3.2.1.Правила необходимости

Прежде, чем проектировать какую-нибудь деталь или узел, нужно убедиться в том, что она необходима.

3.2.2. Правило выбора наименьших нагрузок

Заключается в поиске компоновочных и конструкторских решений, которые уменьшают нагрузки.

Пример:

3.2.3.Обоснованный выбор расчётных нагрузок

Нужно:

- исследовать реальные условия эксплуатации;

- выбирать рациональное значение n_э;

- учитывать не только статическую, но и усталостную прочность;

- создавать статически прочную конструкцию с минимальными весовыми издержками, а усилие делать после усталостных испытаний;

- рассчитать на прочность как можно большее число элементов.

3.2.4.Правила управления величиной нагрузки

3.2.5.Правило кратчайшего пути передачи нагрузки

Кессонные моноблочные крылья более выгодны в весовом отношении, чем лонжеронные.

Нужно, чтобы оси жёсткости всех элементов пересекались в одной точке.

3.2.6. Правило совмещения функций

Часто деталь, рассчитанная на один вид нагрузок, воспринимает дополнительную нагрузку другого вида без ущерба работоспособности –

3.2.7.Правило монолитности

Его целесообразность легко обнаружить при анализе массы соединений и стыков.

Нужно уменьшать количество звеньев в цепи передачи нагрузок

3.2.8.Правило соответствия формы сечений нагрузке

“От содержания, от назначения, от функций – к форме” (Антонов).

Любую силу можно воспринять сечением любой формы. Но какая форма сечения даст минимум массы?

Лекция 8

Любую силу можно воспринять сечением любой формы, вопрос в том какая форма сечения даст минимум массы.

τ_max Минимум массы будет в том сечении в кото-

М_кр ром как можно большая часть работает с мак-

симальными напряжениями.

τ_max

В таком случае большая часть площади

М_кр работает с большими М_кр.

Рассмотрим эпюры распределения нагрузки при растяжении, (не зависит от формы профиля):

σ_раст

Рассмотрим эпюры распределения нагрузки при изгибе:

σ_изг

2F_п F_ст 2F_п>>F_ст

σ_изг σ_изг

из выше приведенных примеров видно, что максимальная сила при изгибе действует в верхней и нижней точках элемента. Поэтому в авиации для уменьшения веса конструкции используют следующие виды элементов хорошо работают на срез и изгиб.

От внешней формы можно судить на какие нагрузки

рассчитана конструкция.

3.2.9. Правило максимального разнесения материалов.

Чем дальше разнесён материал от центра масс, тем лучше он воспринимает нагрузки.

Например возьмём:

h/2 = b

h 1

2 b

b h

В первом случае момент сопротивления: .

Во втором случае момент сопротивления: .

Потому что σ_max = M/W, значит во втором случае несущая способность больше в 2 раза.

, (чем больше h, тем больше разнесение материала).

h_ц.т σ_{д =} σ_p ≈ σ_в

m_п = F_п · l · ρ

При постоянной массе, удельная масса: