Обшивка со стрингерным подкреплением

Проверка прочности обшивки производится при совместном действии напряжений σ и τ.

При расчете на эксплуатационную нагрузку Р^э редукционные коэффициенты φ _i = Е_i / Е_φ .

При расчете на Р^р исходные коэффициенты φ _i = σ _разр / σ _разр.ф, где индексом " ф" обозначается фиктивный элемент. Это обычно основной элемент панели (пояс, стрингер), который рассматривается как идеально упругий.

Рис. 14.10, в иллюстрирует разницу между действительным σ _д и фиктивным σ _ф напряжениями растяну-того элемента при определенном значении удлинения ε.

Рис 14.10. Напряжения σ в элементах сжатой панели до (а) и после (б) по­тери устойчивости, действительная (2) и фиктивная (1) диаграммы растяже­ния (в)

Для сжатых элементов

σ _разр = σ _к, (14.2)

а для растянутых

σ _разр = σ _в. (14.3)

Здесь σ _к – нормальные критические напряжения. При достижении этих напряжений происходит потеря устойчивости элемента конструкции.

Для расчета модели можно использовать также диаграммы σ - ε (рис. 14.11).

Расчет прочности растянутой обшивки ведется на действие Р^р по условию

σ ^р_прив ≤ σ _разр, (14.4)

где σ = K· σ _в;

σ _прив =√ σ ²_обш+4 τ ²;

K = 0, 9 — коэффициент ослабления обшивки отверстиями.

Проверка прочности сжатой обшивки производится при действии Р^э и Р^р.

Рис. 14.10 и 14.11 поясняют НДС сжатой панели и содержат механи­ческие характеристики ее элементов.

Рис. 14.11. Схематизированные диаграммы силовых элементов сжатой панели крыла

1- поясов; 2 – стрингеров; 3 - обшивки

Критические напряжения элементов панели следующие:

(14.5)

Здесь критические напряжения σ _к.об и τ _к.об соответствуют раздельному действию σ и τ и определяются для участка между стрингерами и нервюрами, как для свободно опертой пластины.

При проверке прочности на Р^р вводится характеристика τ ^р_об, а при проверке на Р^э — τ ^э_об = τ ^р / f.

Дюралюминиевая обшивка толщиной 1, 5...2 мм при обычном стрингерном подкреплении не должна терять устойчи­вость до нагрузки Р^э.

Условие обеспечения ее прочности: σ ^э_об ≤ σ _к.обτ э.

Условие прочности такой обшивки при действии Р^р соответствует требованию обеспечения устойчивости всей панели в целом (даже, если обшивка между стрин­герами устойчивость потеряла): σ ^р_об ≤ σ _{к.ср τ} .

Дюралюминиевая обшивка толщиной более 2 мм не должна терять устойчи­вость до нагрузки Р^р, так как при потере устойчивости она разрушается. Условие обеспечения прочности такой обшивки σ ^р_об ≤ σ _к.об.τ ^p.

Такое же требование предъявляется к прочности обшивки баков.

Стрингерное подкрепление обшивки самое распространенное.

Рациональность принятого сочетания стрингеров и обшивки мож­но оценить удельной прочностью панели подкрепленной обшивки при сжатии σ _к.пан / ρ.

Если панель состоит из т стрингеров, имеющих площадь f_стp и шаг t_стр. и обшивки шириной В = mt_стp и толщиной δ _об, то критическая сила панели равна

(14.6)

Редукционный коэффициент подкрепленной обшивки (относи­тельно стрингеров)

(14.7)

где 2с ≈ (25... 30) δ _об — ширина участка обшивки, работающе­го совместно со стрингером, учитываемая при определении σ _к.стр при общей потере устойчивости.

Приведенная толщина обшивки со стрингерным подкреплением

(14.8)

Очевидно, что максимальное значение критической нагрузки на панель Р_к.пан получается при σ _к.об = σ _к.стр. Выполнение этого условия определяется формой стрингера, соотношением их площади f_стр, шага t и толщины обшивки.

Обычно . (14.9)