Учет силового потока при включении элементов конструкции в работу
Включение большинства элементов конструкции в работу не сразу всем сечением. Удаление лишнего неработающего материала. Учет концентрации напряжений при изменении площади сечения. Ослабление конструкции в местах стыка. Учет вырезов и усиление конструкции.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.01.2018 |
| Размер файла | 235,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
7
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
Учет силового потока при включении элементов конструкции в работу
План
- Учет силового потока при включении элементов конструкции в работу
- Учет концентрации напряжений при изменении площади сечения
- Учет ослабления конструкции в местах стыка
- Учет вырезов и усиление конструкции
- Контрольные вопросы
- Литература
Учет силового потока при включении элементов конструкции в работу
Большинство элементов конструкции не сразу всем сечением включается в работу, это надо учитывать и с целью экономии массы удалять лишний неработающий материал. Рассмотрим это на примерах.
Рис. 1 Включение стрингера в работу
Пример 1. Стрингер, подкрепляющий обшивку, постепенно через заклепки воспринимает от обшивки силу Рстр (рис. 1) Эта сила определяется как Рстр = в. стрFстр, где Fстр - площадь сечения стрингера.
Одна заклепка, работающая на срез, может передать силу Рз. Для передачи полной силы на стрингер потребуется п заклепок, где n =Рстр/Рз Начиная с сечения, где расположена n-я заклепка, стрингер полностью включится в работу. До этого сечения он недогружен, и лишний материал может быть удален (заштрихованная площадь на рис.1). В связи с тем, что число стрингеров на самолете велико, экономия массы может быть значительной.
Рис. 2 Включение стыкового башмака в работу
Пример 2. В стыковом узле крыла (рис. 2) пояс лонжерона можно постепенно сводить на нет по мере передачи им нагрузки на стыковой башмак узла. Сечение же стыкового башмака должно при этом постепенно увеличиваться по мере нарастания действующей на него нагрузки.
Рис. 3 Нагрузка на элемент кронштейна
Пример 3. В конструкции самолетов для передачи нагрузки широко применяются разного рода косынки и накладки. Рассмотрим передачу нагрузки накладкой II на элемент конструкции I (рис. 3). Сила Р передается элементом II на элемент I л заклепками, работающими на срез. Каждая заклепка передает силу Рз = P/n. От действия силы в сечениях элемента II возникают напряжения
F=PД/Fi,
где Рд - действующая в данном сечении сила; Fi - площадь сечения. Как видно, нагрузка, действующая в элементе II, будет уменьшаться от сечения С-С к сечению А - А, так как сила Р через заклепки постепенно передается на элемент I. Опасным сечением будет А-А, так как в нем действует полная сила Р, а сечение ослаблено отверстиями под заклепки. Потребная площадь сечения будет Fа-а = Р/В = (b - ndз). где b - потребная ширина элемента; n - число заклепок в сечении; - толщина элемента, определенная из условия смятия под заклепкой; dз - диаметр заклепки. Все остальные сечения будут нагружены меньше, и в них можно убрать лишний материал.
Учет концентрации напряжений при изменении площади сечения
При изменении нагрузки недопустимо резко менять несущую площадь сечения, так как это может вызывать концентрацию напряжений, значительно снижающую сопротивление усталости конструкции. Рассмотрим это на примерах.
Пример 1. Рассмотрим соединение двух деталей (рис.8.4). При резком переходе от площади сечения F2 к площади сечения F1 напряжение 2=Р/F2 меняется на 1=Р/F1. В результате в угловых точках a и b возникает концентрация напряжений, так как распределенные силы не успевают выровняться. В итоге после нескольких нагружений возможно появление трещин и разрушение конструкции от усталостных повреждений. Во избежание появления концентрации напряжений переход от сечения F1 к F2 надо выполнять плавно по радиусу (см. рис.8.4, б), тогда напряжения будут изменяться постепенно и концентрация не возникает. Особенно опасно концентрация напряжений для высокопрочных материалов, таких, как стали 30ХГСА, 30ХГСНА, алюминиевый сплав В95 и др., склонных к появлению трещин.
Рис. 4 Концентрация напряжений, возникающая при изменении площади сечения.
конструкция площадь сечение стык
Рис. 5 Концентрация напряжений в зоне бимса.
Пример 2. Для усиления люка в фюзеляже вдоль выреза ставится мощный продольный элемент - бимс (рис. 5). При конструировании одного из самолетов конструкторы столкнулись со следующим явлением - в зоне границе бимса (точка С) появились трещины. Это место усилили, трещины стали появляться еще активнее. Когда бимс продлили дальше до следующего шпангоута и постепенно перевели в стрингер, трещины исчезли. Анализ этого явления позволил придти к заключению, что трещины были результатом концентрации напряжений в зоне резкого перепада жесткостей.
Учет ослабления конструкции в местах стыка
В местах стыка происходит ослабления несущего сечения отверстиями под заклепки или болты. Это надо учитывать и проводить соответствующее усиление сечения.
Рис. 6 Усиление обшивки в зоне стыка. Рис. 7 Места стыка панелей
фюзеляжа.
Рис. 8. Концентрация напряжений у выреза.
Кроме того, надо располагать стыки так, чтобы в сечении было по возможности меньше ослаблений, желательно в менее нагруженных сечениях. Так, например, в месте стыка обшивок выполняют утолщение (рис. 6). Это достигается обычно путем химического фрезирования (травления). Обшивку также утолщают в зоне крепления нервюр. При стыке поясов и стенки двухпоясной балки типа лонжерона крыла желательно все три стыка выполнять в разных сечениях.
Стыки панелей фюзеляжа размещают в зоне наименьших касательных напряжений, как показано на рис. 7 (точки 1,2,3,4).
Учет вырезов и усиление конструкции
Наличие выреза вызывает в конструкции резкое изменение потока распределенных сил, которые ведут себя аналогично потоку жидкости, обтекающему препятствия (рис. 8). Поток сил еще до отверстия начинает искривляться, перед отверстием и за ним появляются как бы зоны разрежения (без нагрузки), а наибольшего значения элементарные распределенные силы достигают около краев отверстия (точка а и с). В результате эпюра напряжений в сечении I-I получается неравномерной, с наибольшими напряжениями на краях отверстия, равными max 3ср, где ср =P/F. Возникающая концентрация напряжений резко снижает сопротивление усталости конструкции, а следовательно, и ее ресурс: особенно опасна концентрация напряжений для конструкций из высокопрочных материалов, а также для конструкций, подверженных динамическим и знакопеременным нагрузкам.
Рассмотрим несколько вариантов усиления конструкции в зоне отверстия.
1. Для уменьшения ослабления сечения вырезами отверстия стараются делать в шахматном порядке для того, чтобы снизить число отверстий в одном сечении (рис. 9).
Рис. 9 Постановка заклепок в шахматном порядке
2. Для снижения концентрации напряжений и предотвращения появления трещин отверстия под лючки в обшивке обязательно окантовывают. Кроме того, под обшивку в местах вырезов часто приклепывают усиливающие накладки (рис. 10), которые способствуют восприятию и перераспределению действующих в местах выреза сил. Сечение накладок пока не поддается точному расчету. В практике конструкторских бюро при выборе окантовок отверстий разной формы основываются на данных эксперимента.
Рис. 10. Усиление конструкции в зоне выреза
Рис. 11. Усиление проушины в зоне отверстия
3. В механически обрабатываемых литых и штампованных деталях места вырезов усиливают местными утолщениями (рис. 11).
4. Вырезы отверстий облегчения в стенках нервюр и шпангоутов выполняют с отбортовками, которые повышают устойчивость и играют роль окантовок.
Ключевые слова и выражения.
Силовой поток, неработающий материал, вырезы, усиление вырезов, опасное сечение, концентратор напряжений.
Контрольные вопросы
Приведите примеры избавления от лишнего материала в конструкции самолета.
К чему приводит наличие выреза в конструкции?
Покажите эпюру напряжений у выреза.
Приведите примеры усиления конструкции в зоне выреза.
Покажите варианты усиления проушины в зоне отверстия.
Литература
1. Войт Е.С., Ендогур А.И., Мелик-Саркисян З.А., Алявдин И.М. Проектирование конструкций самолетов. М.: Машиностроение, 1987. Стр. 25-29.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Способ соединения основных элементов конструкции. Определение эксплуатационных и расчетных нагрузок на режиме посадки. Расчет на прочность сечения между первым и вторым шпангоутом. Подбор и прочностной расчет соединений элементов конструкции агрегата.
курсовая работа [973,6 K], добавлен 10.03.2023Анализ технологичности конструкции детали "вал". Расчет коэффициента использования материала, унификации элементов конструкции. Выбор технологических баз токарных операций. Разработка и обоснование маршрута изготовления детали. Выбор модели станка.
контрольная работа [55,5 K], добавлен 04.05.2013Выбор материала конструкции, сварочных материалов, оборудования и инструментов. Организация рабочего места. Изучение технологической схемы изготовления конструкции. Деформации и напряжения при сварке. Контроль качества сварных соединений конструкции.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 21.01.2015Описание конструкции теплообменной установки и обоснование его выбора. Технологический расчет выбранной конструкции аппарата. Механический расчет его элементов. Расчет теплового потока и расхода хладоагента. Гидравлический расчет контактных устройств.
курсовая работа [790,0 K], добавлен 21.03.2010Способы совершенствования сварочного производства применительно к сварной конструкции штуцера 20-150. Анализ конструкции изделия на технологичность. Обоснование выбора материала. Анализ характера конструкции изделия и выбор неразъемных соединений.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 15.07.2015Расчет реакции опор и давление в промежуточном шарнире составной конструкции. Определение системы уравновешивающихся сил, приложенных ко всей конструкции. Уравнение равновесия для правой части конструкции. Оформление полученных результатов в виде таблицы.
контрольная работа [157,9 K], добавлен 19.05.2012Технология конструирования и проектирования комплекта женской одежды. Основные требования к одежде и подбору материала. Методика построения и проверки чертежа. Разработка и построение модельной конструкции. Анализ конструкции изделия на технологичность.
курсовая работа [54,2 K], добавлен 16.09.2009Материалы для картонной тары. Выбор упаковочного материала и конструкции. Характеристики готовой тары, ее унификация. Производство картонной коробки. Новизна конструкции, нанесение печати на картонную тару. Графическое решение художественного оформления.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 27.07.2012Назначение, описание, условия работы сварной конструкции. Обоснование материала сварной конструкции. Технологичность сварной конструкции. Критический анализ существующего на предприятии технологического процесса. Планировка участка цеха, выбор транспорта.
курсовая работа [149,6 K], добавлен 14.06.2009Требования к способам и технологии сварки. Процесс проектирования конструкции балки: подбор стали, определение из условия прочности сечения профилей. Расчет расхода сварочного материала. Основные правила техники безопасности при проведении работ.
курсовая работа [545,5 K], добавлен 03.04.2011Расчет вала на изгиб и сечения балки. Разработка конструкции узла механизма. Выбор кинематической схемы аппарата. Описание предлагаемой конструкции. Расчет геометрических параметров пружины. Расчет погрешности механизма датчика для второго положения.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 24.12.2011Описание и назначение конструкции "корпус питателя". Выбор материала для сварной конструкции, оборудования и инструментов. Обоснованный выбор способа сварки с учетом современных технологий. Технология изготовления и контроль качества сварной конструкции.
курсовая работа [460,8 K], добавлен 29.05.2013Определение нагрузок, действующих на основные элементы конструкции. Размеры поперечных сечений элементов конструкции. Обоснование способа сварки, используемых материалов, режимов производства, типа разделки кромок. Анализ и оценка прочности сварных швов.
контрольная работа [119,5 K], добавлен 08.03.2015Типы судов и рационализм постройки. Характеристика конструкции элементов корпуса железобетонных судов, их преимущества и недостатки. Особенности проектирования судов из предварительно напряженного железобетона, армоцемента и оболочечной конструкции.
реферат [37,4 K], добавлен 31.10.2011Анализ напряженно-деформированного состояния элементов стержневой статически неопределимой системы. Определение геометрических соотношений из условия совместности деформаций элементов конструкции. Расчет балки на прочность, усилий в стержнях конструкции.
курсовая работа [303,5 K], добавлен 09.11.2016Особенности определения прочности пневматического гидроцилиндра. Методика расчета изгиба рычага и среза пластины детали. Обоснование выбора и общая характеристика элементов конструкции и материалов деталей, анализ и оценка их степени технологичности.
курсовая работа [88,4 K], добавлен 10.03.2010Разработка конструкции сверлильного приспособления для обработки одного отверстия. Описание конструкции и принципа действия приспособления. Обоснование и выбор его основных элементов, служащих для направления и настройки режущего инструмента на размер.
контрольная работа [517,5 K], добавлен 17.11.2011Станочные приспособления как один из основных элементов оснащения металлообрабатывающего производства, особенности их конструкции и назначение. Основные требования к конструкции приспособления. Правило 6 точек и его проверка.
контрольная работа [368,0 K], добавлен 08.11.2010Условия эксплуатации ручки к кастрюле. Технология контактной сварки. Оценка свариваемости материала конструкции. Выбор типа соединения, вида и способа сварки. Подготовка поверхности деталей. Расчет режима сварки, электродов и силового трансформатора.
курсовая работа [585,5 K], добавлен 15.02.2013Сбор нагрузок на элементы рабочей площадки. Подбор и проверка сечения балки настила, главной балки. Конструирование узлов соединения элементов главной балки. Определение сечения колонны, требуемой площади опорной плиты. Расчёт сварных швов крепления.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 17.11.2010
