Расчет стенки лонжерона Погонная касательная сила от перерезывающей силы 𝑄𝑦 нагружает стенку потоком погонных касательных усилий: 𝑞ст = 𝑄𝑦 Н = 6777 ; ℎл м Погонная касательная сила от крутящего момента 𝑀кр нагружает стенку потоком погонных касательных усилий: 𝑞𝑥𝑦 = 𝑀кр Н = 2271 ; 2𝜔 м где: ℎл -высота стенки лонжерона в корневом сечении с учетом коэффициента использования строительной высоты: ℎл = 0.95𝐻л = 0.95 ∙ 0.0925 = 0.088 м . Проектировочный расчет стенки лонжерона производится в определенной последовательности: 1.Предполагается, что стенка лонжерона представляет собой пакет из однонаправленных слоев(монослоев), уложенных с определенными углами ориентации. При предварительном проектировании стенки лонжерона, принимается трехнаправленная схема армирования, содержащая слои +45°,90° и -45° . 2. По погонным усилиям возникающим в стенке лонжерона определяется необходимая толщина пакета: 𝛿 90 = 𝑞ст = 1.33 ∙ 10−5 м 𝜎𝑏1 𝛿 45 ст = 𝑞ст = 5.05 ∙ 10−6 м 𝜏𝑏45 где:𝜎𝑏1,-пределы прочности при растяжении/сжатии монослоя по характеристикам материала. 𝜏𝑏45- предел прочности при сдвиге слоев с ориентацией ±45°; для стеклоткани даН Н можно принять 𝜏𝑏45 = 45 мм2 = 450 мм2 3.Определяется количество слоев композиционных материалов в каждом направлении. 𝑛90 = 𝛿 90 ′ = 0.055; 𝛿90 𝛿0 𝑛 = ′ = 0.02; 𝛿0 0 Где 𝛿 ′ -толщина монослоя (одного слоя), которая может быть принята или по характеристикам данной марки материала, или по данным с учетом выбранной технологии и режима изготовления детали. Для стеклоткани Т-10-14 с учетом клеящей смолы 𝛿 ′ = 0,25 мм По технологическим и прочностным соображениям количество слоев округляется: до целого числа для слоев 90° и до четного количества слоев (лучше до кратного 4) с ориентацией 45°. Отсюда принимаем 𝑛90 = 2, 𝑛±45 = 4. 5. С учетом рекомендаций по формированию схемы укладки уточняется суммарное количество слоев в пакете, определяется суммарная толщина пакета: 𝑛 = 𝑛90 + 𝑛45 = 2 + 4 = 6 ′ ′ 𝛿 = 𝑛90 ∙ 𝛿90 + 𝑛45 ∙ 𝛿45 = 2 ∙ 0.08 + 2 ∙ 0.08 + 4 ∙ 0.08 = 1.5 мм 6.Определяются действующие напряжения, осредненные по толщине пакета, по каждому направлению: 𝜎𝑦 ст = 𝑞ст Н = 4.518 ∙ 106 2 ; 𝛿 м 𝜏𝑥𝑦 ст = 𝑞𝑥𝑦 Н = 1.514 ∙ 106 2 ; 𝛿 м 𝜎𝑦 ст < 𝜎𝑏1 , 𝜏𝑥𝑦 ст < 𝜏𝑥𝑦 отсюда, делаем вывод, что выбранная толщина пакета с выбранной структурой КМ не разрушается от приложенных нагрузок, на этом проектировочный расчет стенки лонжерона закончен. 2.7.1.2. Проектировочный расчет поясов лонжерона. При проектировочном расчете лонжерона принимают, что изгибающий момент 𝑀изг воспринимается только поясами лонжерона. Действующие в сечении изгибающий момент 𝑀изг нагружает пояс лонжерона продольными погонными усилиями: 𝑆𝑥 = 𝑀изг Н = 1423 . 𝐻р м где: 𝑀изг -изгибающий момент в рассматриваемом сечении. ℎл -расcтояние между центрами тяжести поясов лонжерона, в первом приближении можно определить по формуле: 𝐻р = 𝑘 ∙ 𝐻л 𝑘-коэффициент использования строительной высоты; 𝐻л - высота лонжерона. 1.Предполагается, что пояс лонжерона представляет собой пакет из однонаправленных слоев(монослоев), уложенных с определенными углами ориентации. Пояс лонжерона изготавливается выкладкой из стеклоткани Т-10-14 с толщиной монослоя 𝛿 ′ = 0.23 мм = 23 ∙ 10−5 м. В качестве заполнителя используем углеткань ЭЛУР-ПА0.08 с толщиной монослоя , который будет воспринимать усилия вызванные изгибающим моментом. 2.Определяем необходимую толщину пояса лонжерона: Потребная площадь сечения пояса подсчитывается по формуле 𝐹П ≥ 𝜎 𝑆 разр , для растянутого пояса 𝜎разр = 𝜎в , для сжатого 𝜎разр = 𝜎кр . Площадь сечения пояса лонжерона будет наименьшей, когда 𝜎кр = 𝜎в : 𝐹пл ≥ 𝑀изг 𝐻р 𝜎разр где: 𝐹пл -площадь пояса лонжерона. 𝜎в -предел прочности углеткани ЭЛУР-ПА 0.08, 𝜎в = 880 Н мм2 С другой стороны: 𝐹пл = 𝑏пл ∙ 𝛿 0 пл где: 𝑏пл -ширина пояса лонжерона. 𝛿 0 пл - толщина пояса лонжерона, индекс «0» показывает направление укладки слоя. Отсюда определяем необходимую толщину пояса лонжерона: 𝛿 0 пл ≥ 𝑆 = 1.395 ∙ 10−4 м = 0.139 мм 𝜎в ∙ 𝑏пл 3.Определяется количество слоев заполнителя углеткань ЭЛУР-ПА 0.08 в данном направлении. 𝑛0 = 𝛿 0 пл = 1.39; 𝛿0′ Где 𝛿0′ -толщина монослоя (одного слоя) с учетом толщины смолы,необходимой для склеивания монослоев между собой, которая может быть принята или по характеристикам данной марки материала, или по данным с учетом выбранной технологии и режима изготовления детали. Отсюда суммарная толщина полученного пакета равняется: 𝛿 = 𝑛0 ∙ 𝛿 ′ + 𝑛з ∙ 𝛿элур−па = 4 ∙ 0.25 + 6 ∙ 0.10 = 1.6 мм = 160 ∙ 10−5 м Находим площадь получившегося сечения пояса лонжерона. отсюда: 𝐹пл = 3.2 ∙ 10−5 м2
