Прочность самолета
Определение аэродинамической нагрузки по размаху и хорде крыла. Распределение инерционных нагрузок по размаху и хорде крыла. Построение эпюр по размаху крыла. Расчет нормальных напряжений методом редукционных коэффициентов. Определение фюзеляжа.
Рубрика | Транспорт |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 21.12.2016 |
Размер файла | 816,8 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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Московский Авиационный Институт
(Национальный Исследовательский Институт)
Курсовая работа
«Прочность самолета»
Студент гр. 10-403С Корницкий С.А.
Преподаватель Зотов А.А.
Москва, 2015
1. Исходные данные
Тип самолета - лёгкий скоростной истребитель со следующими характеристиками:
Исходные данные |
|||||||
Весовая сводка |
Вес, кг |
Хц.м, м |
Прим. |
||||
Крыло |
900 |
Тип самолета |
легкий, маневренный |
||||
Фюзеляж |
1100 |
Случай |
А |
||||
Гермокабина, броня |
400 |
3,2 |
Максимальная эксплуатационная перегрузка |
9 |
|||
Горизонтальное оперение |
150 |
11,2 |
Коэффициент безопасности |
1.5 |
|||
Вертикальное оперение |
130 |
11,1 |
|||||
Носовое шасси |
120 |
2,4 |
Полетный вес |
7800кг |
|||
Главное шасси |
350 |
5,9 |
Площадь крыла |
26 м2 |
|||
Двигательная установка |
1300 |
7,0 |
Относительная толщина |
8% |
|||
Бак№1 |
1200 |
5,6 |
Площадь горизонтального оперения |
4,5м2 |
|||
Бак№2 |
450 |
6,0 |
в крыле |
Площадь вертикального оперения |
4,3 м2 |
||
Бак№3 |
330 |
7,0 |
в крыле |
Размах крыла |
8 м |
||
Нагрузка№1 |
350 |
3,8 |
Максимальная скорость |
1300 км/час |
|||
Нагрузка№2 |
240 |
6 |
. |
||||
Нагрузка№3 |
300 |
4,2 |
на крыло |
2. Расчет крыла на прочность
2.1 Определение аэродинамической нагрузки по размаху и хорде крыла
) (1)
Для расчетного случая A: ;
То, что самолет симметричен относительно плоскости OXY, позволяет нам при расчете крыла рассматривать и рассчитывать только одну из половин самолета.
Разобьем половину самолета на интервалы, пронумеруем их, начиная от оси X. Разбиение осуществим таким образом, чтобы границы участков попадал точно в точки бортовой нервюры, подвески ракет и границы топливных баков.
Снимем с чертежа значение координаты для каждого сечения. Зная можем определить , которое необходимо для того, чтобы снять с кривой, соответствующей нашему сужению на рис.3.1 методического указания значения .
Считаем что крыло прямое. Находим .
2.2 Распределение инерционных нагрузок по размаху и хорде крыла
После того как мы нашли распределенную аэродинамическую нагрузку, необходимо найти распределенные нагрузки от массы конструкции крыла, а так же от массы топлива, находящегося в крыльевых баках.
Чтобы найти необходимо снять с чертежа хорду каждого сечения, потому что масса крыла напрямую зависит от хорды.
Аналогичным образом находится и . Считаем, что баки находятся между передним и задним лонжеронами от бортовой до концевой нервюр. Берется в расчет только топливо, находящееся в крыле.
После находим суммарную распределенную нагрузку на крыло (от аэродинамической нагрузки, от массы крыла и от массы топлива).
В данном расчетном случае, поскольку отрицательна, аэродинамическая нагрузка будет действовать вниз, а массовые нагрузки крыла и топлива - вверх, в итоге также будет направлена вниз.
N |
L/2 |
Гпр |
Гстр |
Гсумм |
bсеч |
bсеч.бака |
q аэрод. |
q кр |
q т |
q сумм |
|
1 |
0 |
1,25 |
-0,33 |
0,92 |
4,56 |
0 |
12109,5 |
2130,923077 |
0 |
9978,576923 |
|
2 |
0,4 |
1,245 |
-0,22 |
1,025 |
4,256 |
0 |
13491,56 |
1988,861538 |
0 |
11502,70096 |
|
3 |
0,7 |
1,243 |
-0,143 |
1,1 |
4,028 |
1,92 |
14478,75 |
1882,315385 |
2246,4 |
10350,03462 |
|
4 |
0,8 |
1,242 |
-0,132 |
1,11 |
3,952 |
1,8814 |
14610,38 |
1846,8 |
2201,238 |
10562,337 |
|
5 |
1,2 |
1,22 |
-0,055 |
1,165 |
3,648 |
1,7269 |
15334,31 |
1704,738462 |
2020,473 |
11609,10104 |
|
6 |
1,6 |
1,195 |
0,022 |
1,217 |
3,344 |
1,5724 |
16018,76 |
1562,676923 |
1839,708 |
12616,37758 |
|
7 |
2 |
1,15 |
0,077 |
1,227 |
3,04 |
1,4179 |
16150,39 |
1420,615385 |
1658,943 |
13070,82912 |
|
8 |
2,4 |
1,13 |
0,11 |
1,24 |
2,736 |
1,2634 |
16321,5 |
1278,553846 |
1478,178 |
13564,76815 |
|
9 |
2,8 |
0,95 |
0,18 |
1,13 |
2,432 |
1,109 |
14873,63 |
1136,492308 |
1297,53 |
12439,60269 |
|
10 |
3,2 |
0,85 |
0,1452 |
0,9952 |
2,128 |
0,9545 |
13099,32 |
994,4307692 |
1116,765 |
10988,12423 |
|
11 |
3,6 |
0,6 |
0,0979 |
0,6979 |
1,824 |
0,8 |
9186,109 |
852,3692308 |
936 |
7397,739519 |
|
12 |
4 |
0 |
0 |
0 |
1,52 |
0 |
0 |
710,3076923 |
0 |
-710,3076923 |
q ср. |
дельта z |
дельта Q |
Q |
Q ср |
дельта М |
Мизг |
||||
10740,64 |
0,4 |
4296,256 |
1 |
-457,71 |
0 |
-2376,9829 |
-950,793 |
43982,76469 |
||
10926,37 |
0,3 |
3277,91 |
2 |
-4753,97 |
0,4 |
-6392,9209 |
-1917,88 |
44933,55784 |
||
10456,19 |
0,1 |
1045,619 |
3 |
-8031,88 |
0,7 |
30392,8146 |
3039,281 |
46851,43413 |
||
11085,72 |
0,4 |
4434,288 |
3 |
30915,62 |
0,7 |
27652,8615 |
11061,14 |
43812,15267 |
||
12112,74 |
0,4 |
4845,096 |
4 |
29870,01 |
0,8 |
23013,1698 |
9205,268 |
32751,00807 |
||
12843,6 |
0,4 |
5137,441 |
5 |
25435,72 |
1,2 |
18021,9013 |
7208,761 |
23545,74013 |
||
13317,8 |
0,4 |
5327,119 |
6 |
20590,62 |
1,6 |
17514,6209 |
7005,848 |
16336,97961 |
||
13002,19 |
0,4 |
5200,874 |
7 |
15453,18 |
2 |
12250,6241 |
4900,25 |
9331,131245 |
||
11713,86 |
0,4 |
4685,545 |
7 |
20178,18 |
2 |
7307,41432 |
2922,966 |
4430,881606 |
||
9192,932 |
0,4 |
3677,173 |
8 |
14851,06 |
2,4 |
3126,05525 |
1250,422 |
1507,915877 |
||
3343,716 |
0,4 |
1337,486 |
9 |
9650,187 |
2,8 |
643,734439 |
257,4938 |
257,4937758 |
||
10 |
4964,642 |
3,2 |
0 |
|||||||
11 |
1287,469 |
3,6 |
||||||||
12 |
0 |
4 |
L/2 |
a1 |
m аэр |
a2 |
m мас |
mУ |
mУ ср. |
L уч |
дельта М |
Мгр |
Мкр |
|
0 |
1,37 |
16590,02 |
1,82 |
3878,28 |
12711,74 |
||||||
0,4 |
1,28 |
17269,2 |
1,7 |
3381,065 |
13888,14 |
13299,94 |
0,4 |
5319,974077 |
|||
0,7 |
1,21 |
17519,29 |
1,6 |
3011,705 |
14507,58 |
14197,86 |
0,3 |
4259,35774 |
32548,072 |
||
0,7 |
1,21 |
17519,29 |
1,58 |
4995,746 |
12523,54 |
12546,36 |
0,1 |
1254,636146 |
31293,436 |
||
0,8 |
1,19 |
17386,35 |
1,46 |
4817,165 |
12569,18 |
12611,55 |
0,4 |
5044,620232 |
26248,816 |
||
1,2 |
1,09 |
16714,4 |
1,34 |
4060,48 |
12653,92 |
12635,15 |
0,4 |
5054,059542 |
21194,756 |
||
1,6 |
1 |
16018,76 |
1,22 |
3402,385 |
12616,38 |
12190,06 |
0,4 |
4876,024756 |
1406,3 |
16318,731 |
|
2 |
0,9 |
14535,35 |
1,09 |
2771,603 |
11763,75 |
11443,43 |
0,4 |
4577,371218 |
10335,06 |
||
2,4 |
0,82 |
13383,63 |
1 |
2260,52 |
11123,11 |
10102,01 |
0,4 |
4040,80397 |
6294,2562 |
||
2,8 |
0,73 |
10857,75 |
0,85 |
1776,836 |
9080,91 |
8056,655 |
0,4 |
3222,661895 |
3071,5943 |
||
3,2 |
0,64 |
8383,565 |
0,73 |
1351,165 |
7032,4 |
5550,578 |
0,4 |
2220,231249 |
851,36304 |
||
3,6 |
0,55 |
5052,36 |
0,61 |
983,6031 |
4068,757 |
2128,408 |
0,4 |
851,3630394 |
0 |
||
3,6 |
0,55 |
5052,36 |
468,8031 |
4583,557 |
|||||||
4 |
0,46 |
0 |
326,7415 |
-326,742 |
2.3 Построение эпюр по размаху крыла
В качестве расчетной модели принимается балка, свободно опертая в точках крепления к фюзеляжу и нагруженная системой распределенных и сосредоточенных внешних нагрузок.
Необходимо определить реакцию фюзеляжа
=38947,5
Gгрузов=4725
Суммарная распределенная нагрузка
Известно, что между распределенной нагрузкой, перерезывающей силой и изгибающим моментом существуют дифференциальные зависимости. И с помощью интегрирования можно получить выражения перерезывающей силы и изгибающего момента. Но в силу того, что распределение нагрузки по размаху трудно описать аналитически, интегрирование будем производить методом трапеций.
Для этого нам необходимо будет знать длину каждого интервала , который в нашем случае будет одинаков для всех интервалов.
Также необходимо осреднить значения на каждом интервале.
Найдем прирост перерезывающей силы на каждом из интервалов.
Далее просто будем прибавлять с каждого участка, кроме этого, в местах где расположены сосредоточенные нагрузки, будут иметь место скачи на эпюре , на величину равную . В месте опирания крыла (бортовая нервюра) будет скачок на величину реакции фюзеляжа.
После того, как нашли , для того, чтобы найти изгибающий момент, воспользуемся опять методом трапеций - осредним значения на каждом интервале.
Аналогично перерезывающей силе, найдем прирост изгибающего момента на каждом интервале. Затем просто последовательно сложим все приросты изгибающего момента, двигаясь от конца консоли.
2.4 Определение крутящего момента
Поскольку линия центров изгиба неизвестна, эпюру крутящих моментов строим относительно носка крыла. Величина погонного крутящего момента в сечении равна
,
где - расстояние от носка крыла до точки приложения т.е. в расчетном случае D' это четверть хорды; - расстояние от носка крыла до точки приложения .
Кроме этого, введем значение - плечо до центра тяжести ТРД, а - плечо до центра тяжести сосредоточенной нагрузки, в нашем случает это ракета под крылом.
Найдя погонный крутящий момент , для нахождения потребуется снова воспользоваться методом трапеций. Для этого осредним значения на каждом интервале. Затем найдем прирост крутящего момента для каждого участка
Находя , будем двигаться от конца консоли, суммируя приросты с каждого интервала, а так же будем учитывать влияние двигателя ТРД и сосредоточенного груза под крылом и крутящий момент создаваемый тягой ТРД
Построение эпюр крутящего момента аналогично изгибающему.
2.5 Определение нормальных напряжений
Построив фиктивную и истинную диаграммы деформаций в растянутой и сжатой зонах крыла при изгибе, приступаем к расчету нормальных напряжений методом редукционных коэффициентов.
где - расстояние между стрингерами (шаг стрингеров); - коэффициент Кармана, для растянутых элементов равный 1, а для сжатых
.
В нулевом приближении для всех силовых элементов принимаем, что редукционный коэффициент .
Тогда , и соответственно
Снимем с чертежа координаты центров тяжести для каждого силового элемента сечения и найдем статические и центростремительные моменты инерции.
Зная это, можем найти координаты центра масс приведенного сечения:
и другие геометрические характеристики сечения:
Коэффициент симметрии профиля:
Определяем фиктивные напряжения в каждом силовом элементе сечения в нулевом приближении:
Отложив на диаграмме фиктивного материала и опустив из этой точки вертикаль вниз до пересечения с истинной диаграммой данного силового элемента, получаем истинное напряжение в нем в нулевом приближении.
Отношение истинного напряжения в данном элементе к фиктивному дает редукционный коэффициент первого приближения:
После этого аналогично просчитываем первое и последующие приближения.
Так как напряжения всех элементов конструкции находятся в упругой зоне, то нам необходимо две итерации.
N |
fпр |
ц |
fпр*ц |
x |
y |
|
1 |
802 |
1 |
802 |
305 |
185 |
|
2 |
2478 |
1 |
2478 |
500 |
210 |
|
3 |
635 |
1 |
635 |
700 |
220 |
|
4 |
635 |
1 |
635 |
900 |
225 |
|
5 |
635 |
1 |
635 |
1100 |
225 |
|
6 |
635 |
1 |
635 |
1300 |
220 |
|
7 |
635 |
1 |
635 |
1500 |
210 |
|
8 |
2401 |
1 |
2401 |
1640 |
195 |
|
9 |
1422,5 |
1 |
1422,5 |
305 |
65 |
|
10 |
2887,5 |
1 |
2887,5 |
500 |
40 |
|
11 |
1055 |
1 |
1055 |
700 |
25 |
|
12 |
1055 |
1 |
1055 |
900 |
10 |
|
13 |
1055 |
1 |
1055 |
1100 |
0 |
|
14 |
1055 |
1 |
1055 |
1300 |
50 |
|
15 |
1055 |
1 |
1055 |
1500 |
20 |
|
16 |
2695 |
1 |
2695 |
1640 |
30 |
Местные потери устойчивости |
|||||||
укр.обш.(Мпа) |
k |
E |
b |
д |
a/b |
||
33,075 |
6 |
7200 |
400 |
3,5 |
0,5 |
||
укр.стр.(Мпа) |
k |
E |
b |
д |
Элемент стрингера |
||
3282,19 |
1,16 |
7200 |
22,7 |
4,5 |
Полка1 |
||
1690,66 |
1,16 |
7200 |
24,6 |
4,5 |
Полка2 |
||
300,672 |
1,16 |
7200 |
45 |
2,5 |
Стенка |
||
укр.лонж.(Мпа) |
k |
E |
b |
д |
Элемент лонжерона |
||
706,2 |
1,16 |
7200 |
87 |
8 |
стенка |
||
976,13 |
1,16 |
7200 |
74 |
8 |
полка |
||
Общая потеря устойчивости |
|||||||
укр.стр.(Мпа) |
c |
E |
L |
lx |
F |
i |
|
1269,299 |
1 |
7200 |
400 |
145496,6 |
509,1 |
16,90538 |
|
укр.лонж.(Мпа) |
с |
E |
L |
lx |
F |
i |
|
9294,813 |
1 |
7200 |
400 |
939873,5 |
1232 |
45,74706 |
Диаграмма фиктивных и истинных напряжений.
N |
fпр |
ц |
fпр*ц |
x |
y |
fпр*x |
fпр*y |
fпр*x^2 |
fпр*y^2 |
fпр*x*y |
у[МПа] |
у ист [МПа] |
ц' |
|
1 |
802 |
1 |
802 |
305 |
185 |
244610 |
148370 |
74606050 |
27448450 |
45252850 |
170,1766868 |
170,18 |
1,000019 |
|
2 |
2478 |
1 |
2478 |
500 |
210 |
1239000 |
520380 |
619500000 |
109279800 |
260190000 |
231,4167615 |
231,2 |
0,999063 |
|
3 |
635 |
1 |
635 |
700 |
220 |
444500 |
139700 |
311150000 |
30734000 |
97790000 |
258,6262471 |
240 |
0,92798 |
|
4 |
635 |
1 |
635 |
900 |
225 |
571500 |
142875 |
514350000 |
32146875 |
128587500 |
274,455134 |
255 |
0,929114 |
|
5 |
635 |
1 |
635 |
1100 |
225 |
698500 |
142875 |
768350000 |
32146875 |
157162500 |
278,9034221 |
256 |
0,91788 |
|
6 |
635 |
1 |
635 |
1300 |
220 |
825500 |
139700 |
1073150000 |
30734000 |
181610000 |
271,9711114 |
253 |
0,930246 |
|
7 |
635 |
1 |
635 |
1500 |
210 |
952500 |
133350 |
1428750000 |
28003500 |
200025000 |
253,658202 |
238 |
0,93827 |
|
8 |
2401 |
1 |
2401 |
1640 |
195 |
3937640 |
468195 |
6457729600 |
91298025 |
767839800 |
222,6302074 |
222,6 |
0,999864 |
|
9 |
1422,5 |
1 |
1422,5 |
305 |
65 |
433862,5 |
92462,5 |
132328062,5 |
6010062,5 |
28201062,5 |
-102,957683 |
-103 |
1,000411 |
|
10 |
2887,5 |
1 |
2887,5 |
500 |
40 |
1443750 |
115500 |
721875000 |
4620000 |
57750000 |
-155,523596 |
-155,5 |
0,999848 |
|
11 |
1055 |
1 |
1055 |
700 |
25 |
738500 |
26375 |
516950000 |
659375 |
18462500 |
-185,217105 |
-185,22 |
1,000016 |
|
12 |
1055 |
1 |
1055 |
900 |
10 |
949500 |
10550 |
854550000 |
105500 |
9495000 |
-214,910613 |
-214,9 |
0,999951 |
|
13 |
1055 |
1 |
1055 |
1100 |
0 |
1160500 |
0 |
1276550000 |
0 |
0 |
-233,223522 |
-231,22 |
0,991409 |
|
14 |
1055 |
1 |
1055 |
1300 |
5 |
1371500 |
5275 |
1782950000 |
26375 |
6857500 |
-217,394635 |
-217,4 |
1,000025 |
|
15 |
1055 |
1 |
1055 |
1500 |
20 |
1582500 |
21100 |
2373750000 |
422000 |
31650000 |
-178,804551 |
-178,8 |
0,999975 |
|
16 |
2695 |
1 |
2695 |
1640 |
30 |
4419800 |
80850 |
7248472000 |
2425500 |
132594000 |
-152,929552 |
-152,93 |
1,000003 |
|
21136 |
21013662,5 |
2187558 |
26155010713 |
396060338 |
2123467713 |
x0 |
994,2118897 |
|||||||||||||
y0 |
103,4991247 |
|||||||||||||
I0x |
169650051 |
|||||||||||||
I0y |
5262977610 |
|||||||||||||
I0xy |
-51427963,33 |
|||||||||||||
Ix |
396060337,5 |
|||||||||||||
Iy |
26155010713 |
|||||||||||||
Ixy |
2123467713 |
|||||||||||||
k |
1,002970992 |
|||||||||||||
M |
385000000 |
|||||||||||||
N |
fпр |
?' |
fпр*?' |
x |
y |
fпр*x |
fпр*y |
fпр*x^2 |
fпр*y^2 |
fпр*x*y |
у[МПа] |
у ист [МПа] |
?'' |
|
1 |
802 |
1 |
802,02 |
305 |
185 |
244614,762 |
148372,9 |
74607502,5 |
27448984,4 |
45253731 |
175,7568855 |
175,75 |
0,999961 |
|
2 |
2478 |
1 |
2475,7 |
500 |
210 |
1237839,46 |
519892,6 |
618919731,9 |
109177441 |
259946287 |
238,4149287 |
235,4 |
0,987354 |
|
3 |
635 |
0,9 |
589,27 |
700 |
220 |
412487,136 |
129638,8 |
288740995,3 |
28520539,1 |
90747169,9 |
266,3695412 |
252 |
0,946054 |
|
4 |
635 |
0,9 |
589,99 |
900 |
225 |
530988,427 |
132747,1 |
477889584,7 |
29868099 |
119472396 |
282,7168435 |
260 |
0,919648 |
|
5 |
635 |
0,9 |
582,85 |
1100 |
225 |
641139,498 |
131142,2 |
705253447,7 |
29506988,3 |
144256387 |
287,4568357 |
262 |
0,911441 |
|
6 |
635 |
0,9 |
590,71 |
1300 |
220 |
767917,956 |
129955,3 |
998293342,9 |
28590176,2 |
168941950 |
280,5895177 |
259,5 |
0,924839 |
|
7 |
635 |
0,9 |
595,8 |
1500 |
210 |
893702,621 |
125118,4 |
1340553932 |
26274857,1 |
187677550 |
262,1148895 |
251,5 |
0,959503 |
|
8 |
2401 |
1 |
2400,7 |
1640 |
195 |
3937105,73 |
468131,5 |
6456853389 |
91285637,3 |
767735616 |
230,6109535 |
230,2 |
0,998218 |
|
9 |
1422,5 |
1 |
1423,1 |
305 |
65 |
434040,822 |
92500,5 |
132382450,6 |
6012532,69 |
28212653,4 |
-102,818558 |
-102,8 |
0,99982 |
|
10 |
2887,5 |
1 |
2887,1 |
500 |
40 |
1443530,95 |
115482,5 |
721765475,8 |
4619299,05 |
57741238,1 |
-156,233617 |
-156,23 |
0,999977 |
|
11 |
1055 |
1 |
1055 |
700 |
25 |
738511,545 |
26375,41 |
516958081,4 |
659385,308 |
18462788,6 |
-186,315555 |
-186,3 |
0,999917 |
|
12 |
1055 |
1 |
1054,9 |
900 |
10 |
949453,112 |
10549,48 |
854507800,7 |
105494,79 |
9494531,12 |
-216,397494 |
-216,4 |
0,999998 |
|
13 |
1055 |
1 |
1045,9 |
1100 |
0 |
1150530,65 |
0 |
1265583713 |
0 |
0 |
-234,872122 |
-231,5 |
0,985643 |
|
14 |
1055 |
1 |
1055 |
1300 |
5 |
1371533,84 |
5275,13 |
1782993998 |
26375,6509 |
6857669,22 |
-218,524819 |
-218,5 |
0,999886 |
|
15 |
1055 |
1 |
1055 |
1500 |
20 |
1582459,72 |
21099,46 |
2373689584 |
421989,259 |
31649194,4 |
-178,962897 |
-178,96 |
0,999984 |
|
16 |
2695 |
1 |
2695 |
1640 |
30 |
4419812,96 |
80850,24 |
7248493247 |
2425507,11 |
132594389 |
-152,430282 |
-152,43 |
0,999998 |
|
20898 |
20755669,2 |
2137131 |
25857486276 |
384943306 |
2069043552 |
x0 |
993,187351 |
|
y0 |
102,264682 |
|
I0x |
166390238 |
|
I0y |
5243218165 |
|
I0xy |
-53528364 |
|
Ix |
384943306 |
|
Iy |
2,5857E+10 |
|
Ixy |
2069043552 |
|
k |
1,00329512 |
|
M |
385000000 |
Эпюра нормальных напряжений
2.6 Расчет касательных напряжений
Задача определения касательных напряжений решается без разделения изгиба и кручения. Значение берем с эпюры.
Задача расчета многозамкнутого контура является раз статически неопределимой ( - число замкнутых контуров в сечении). В нашем случае , то есть задача один раз статически неопределима.
Мысленно разрезав два контура по горизонтальной оси, превращаем сечение в статически определимое, касательные усилия в котором считаются по формуле:
причем
Полный поток касательных усилий в многозамкнутом контуре определяется суммированием и потоков в разрезах .
Для определения составим систему уравнений:
уравнение равновесия моментов:
- удвоенная площадь i-го контура
- радиус кривизны i-го участка обшивки
- координата точки приложения
2 уравнения совместности деформаций (равенство углов закручивания контуров жесткого профиля между собой):
где ;
( - модуль сдвига, - толщина обшивки)
Найдем отдельно . Потом отдельно найдем .
Решив все уравнения и найдя потоки, вычисляем суммарный касательный поток .
Далее найдем касательное напряжение.
N |
fпр |
?' |
fпр*?' |
x |
y |
fпр*x |
fпр*y |
fпр*x^2 |
fпр*y^2 |
fпр*x*y |
|
сi |
ДS |
qQ*с*dS |
qУ |
|
1 |
802 |
1 |
802,02 |
305 |
185 |
244614,8 |
148372,9 |
74607502,5 |
27448984,4 |
45253731 |
10,33293 |
132 |
307 |
418731,7 |
-127,51 |
|
2 |
2478 |
1 |
2475,7 |
500 |
210 |
1237839 |
519892,6 |
618919731,9 |
109177441 |
259946287 |
24,3496 |
168 |
202 |
826327,9 |
-113,49 |
|
3 |
635 |
0,9 |
589,27 |
700 |
220 |
412487,1 |
129638,8 |
288740995,3 |
28520539,1 |
90747169,9 |
40,00974 |
197 |
200 |
1576384 |
-211,14 |
|
4 |
635 |
0,9 |
589,99 |
900 |
225 |
530988,4 |
132747,1 |
477889584,7 |
29868099 |
119472396 |
56,63096 |
212 |
200 |
2401153 |
-194,52 |
|
5 |
635 |
0,9 |
582,85 |
1100 |
225 |
641139,5 |
131142,2 |
705253447,7 |
29506988,3 |
144256387 |
73,53085 |
225 |
200 |
3308888 |
-177,62 |
|
6 |
635 |
0,9 |
590,71 |
1300 |
220 |
767918 |
129955,3 |
998293342,9 |
28590176,2 |
168941950 |
90,027 |
259 |
200 |
4663399 |
-161,13 |
|
7 |
635 |
0,9 |
595,8 |
1500 |
210 |
893702,6 |
125118,4 |
1340553932 |
26274857,1 |
187677550 |
105,437 |
343 |
200 |
7232979 |
-145,72 |
|
8 |
2401 |
1 |
2400,7 |
1640 |
195 |
3937106 |
468131,5 |
6456853389 |
91285637,3 |
767735616 |
118,9949 |
401 |
131 |
6250919 |
-132,16 |
|
9 |
1422,5 |
1 |
1423,1 |
305 |
65 |
434040,8 |
92500,5 |
132382450,6 |
6012532,69 |
28212653,4 |
112,9501 |
110 |
165 |
2050044 |
-138,2 |
|
10 |
2887,5 |
1 |
2887,1 |
500 |
40 |
1443531 |
115482,5 |
721765475,8 |
4619299,05 |
57741238,1 |
103,7649 |
87 |
201 |
1814537 |
-147,39 |
|
11 |
1055 |
1 |
1055 |
700 |
25 |
738511,5 |
26375,41 |
516958081,4 |
659385,308 |
18462788,6 |
92,81123 |
75 |
200 |
1392168 |
-158,34 |
|
12 |
1055 |
1 |
1054,9 |
900 |
10 |
949453,1 |
10549,48 |
854507800,7 |
105494,79 |
9494531,12 |
80,089 |
74 |
200 |
1185317 |
-171,06 |
|
13 |
1055 |
1 |
1045,9 |
1100 |
0 |
1150531 |
0 |
1265583713 |
0 |
0 |
66,28062 |
0 |
201 |
0 |
-184,87 |
|
14 |
1055 |
1 |
1055 |
1300 |
5 |
1371534 |
5275,13 |
1782993998 |
26375,6509 |
6857669,22 |
53,43332 |
70 |
201 |
751806,8 |
-197,72 |
|
15 |
1055 |
1 |
1055 |
1500 |
20 |
1582460 |
21099,46 |
2373689584 |
421989,259 |
31649194,4 |
42,9119 |
93 |
202 |
806142,9 |
-94,929 |
|
16 |
2695 |
1 |
2695 |
1640 |
30 |
4419813 |
80850,24 |
7248493247 |
2425507,11 |
132594389 |
33,95036 |
100 |
305 |
1035486 |
-103,89 |
|
20898 |
20755669 |
2137131 |
25857486276 |
384943306 |
2069043552 |
35714283 |
Qyp |
hz |
г |
tn(г) |
Qyp |
a |
||
28500 |
210 |
19 |
0,15 |
28222,09 |
410 |
||
щ1 |
д11 |
д12 |
д1Q |
q1 |
-137,841131 |
||
217125 |
0,3088 |
0,287 |
21 |
q2 |
-113,312846 |
||
щ2 |
д21 |
д22 |
д2Q |
||||
264125 |
0,2874 |
0,414 |
22,5 |
3. Расчет фюзеляжа
Вначале найдем .
Затем найдем
Затем и
Теперь можем определить :
Далее, чтобы найти необходимо сначала найти , а после
.
Найдем :
Далее найдем расчетную вращательную перегрузку в каждом сечении:
Тогда суммарная расчетная перегрузка в сечения будет равна:
фюзеляж аэродинамический нагрузка крыло
Сразу усредним значения суммарной расчетной перегрузки на каждом из интервалом, для того чтобы в последствии перемножить её с осредненными значениями .
Теперь найдем :
Усредняем на участках:
Теперь, перемножив осредненные значения перегрузки и нагрузки на участках, найдем :
Сняв с чертежа длины всех интервалов, можем преобразовать распределенную нагрузку сосредоточенными силами , приложенными в середине каждого интервала.
( - длины интервалов)
После преобразования распределенной нагрузки в систему сосредоточенных, можем составить систему уравнений для определения реакций фюзеляжа. Для этого запишем уравнения моментов относительно одного из лонжеронов и уравнение сил на вертикальную ось Y. Будем считать, что реакция фюзеляжа будет возникать только в дух местах крепления, потому что если считать что в трех, то тогда необходимо решать статически неопределимую задачу.
Кроме этого, необходимо посчитать значения расчетных перерезывающих сил от агрегатов/баков/экипажа.
Для этого вес агрегатов необходимо умножить на суммарную расчетную перегрузку , действующую в соответствующем сечении:
Теперь, когда мы знаем все силы (, , ) и все плечи до этих сил, можем записать уравнение моментов относительно переднего лонжерона.
Примем, что все реакции фюзеляжа и направлены вниз.
Вычисляем реакции в опорах.
Теперь, когда реакции фюзеляжа известны, можем посчитать значения
После этого рассчитаем изгибающий момент по длине фюзеляжа
Рассмотрим на примере одного интервала определения :
Усредняем значение на каждом участке, чтобы найти прирост на каждом отдельном участке.
Теперь, чтобы найти в каждом расчетном сечении, для того чтобы на основании этих данных построить в дальнейшем эпюру по длине фюзеляжа, просто просуммируем все двигаясь от нулевого сечения.
исходные данные |
|||
L ф |
14,2 |
м |
|
G0 |
7800 |
кг |
|
хцм |
5,8 |
м |
|
S кр |
26,6 |
м2 |
|
S го |
4,5 |
м2 |
|
mzo |
-0,01 |
||
n |
9 |
||
L го |
5,4 |
м |
|
b сах |
3,293 |
м |
|
уд вес |
77,464789 |
м2 |
|
Gф |
1100 |
кг |
|
f |
1,5 |
нагрузка |
Хцт,м |
Вес,кг |
|
Шасси носовое |
2,4 |
120 |
|
Экипаж/кабина |
3,2 |
400 |
|
Наргузка№1 |
3,8 |
350 |
|
Реакция крыла№1 |
4,95 |
||
Бак |
5,5 |
1200 |
|
Шасси основное |
5,9 |
350 |
|
Нагрузка№2 |
6 |
240 |
|
Реакция крыла№2 |
6,24 |
||
Двигатель |
7 |
1300 |
|
ВО |
11,1 |
130 |
|
ГО |
11,2 |
150 |
J mz ... |
Подобные документы
Определение сил, действующих на самолет, выбор расчетно-силовой схемы крыла. Определение неизвестной реакции фюзеляжа на крыло и напряжения в его сечении. Построение эпюры поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов в сечениях крыла по его размаху.
курсовая работа [700,2 K], добавлен 09.06.2011Общие сведения о самолёте. Геометрические данные крыла. Определение нагрузок на крыло. Распределение воздушной нагрузки по длине крыла. Проектировочный расчет сечения крыла. Подбор толщин стенок лонжеронов. Подбор колес, определение нагрузок на стойку.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 14.06.2010Расчет прочности крыла большого удлинения транспортного самолета: определение геометрических параметров и весовых данных крыла. Построение эпюры поперечных сил и моментов по длине крыла. Проектировочный и проверочный расчет поперечного сечения крыла.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 14.06.2010Летные характеристики самолета Як-40 для варианта нагружения. Геометрические характеристики силовых элементов крыла. Преобразование сложного в плане крыла в прямоугольное. Расчет нагружающих сил и нагрузок. Определение напряжений в сечениях крыла.
курсовая работа [980,0 K], добавлен 23.04.2012Выбор конструктивно-силовой схемы крыла. Обоснование схемы самолета и его параметров. Определение потребной тяговооруженности самолета. Расчет аэродинамических нагрузок. Подсчет крутящих моментов по сечениям крыла. Нахождение толщины стенок лонжеронов.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 08.03.2021Определение геометрических и массовых характеристик самолета. Назначение эксплуатационной перегрузки и коэффициента безопасности. Выбор конструктивно-силовой схемы крыла. Определение толщины обшивки. Расчет элементов планера самолета на прочность.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 14.05.2013Расчёт и построение поляр дозвукового пассажирского самолета. Определение минимального и макимального коэффициентов лобового сопротивления крыла и фюзеляжа. Сводка вредных сопротивлений самолета. Построение поляр и кривой коэффициента подъемной силы.
курсовая работа [923,9 K], добавлен 01.03.2015Определение границ допустимых скоростей и перегрузок на крыло, стойку шасси самолета. Расчет толщины обшивки и шага стрингеров в растянутой и сжатой панелях крыла. Расчёт минимального гарантийного ресурса оси колеса и коэффициента концентрации напряжений.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 08.03.2015Описание общих герметических параметров проектируемого крыла. Построение эпюр погонных нагрузок, перерезывающих сил и изгибающих моментов при выборе конструктивно силовой схемы крыла. Определение толщины стенок лонжеронов и силовой расчет системы шасси.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 05.09.2015Крейсерская скорость самолёта. Динамическая реакция на воздействие порыва. Определение частот и форм собственных колебаний консоли крыла закрепленной к фюзеляжу. Распределение воздушной нагрузки по крылу. Определение жесткости консоли методом Релея.
курсовая работа [956,0 K], добавлен 05.10.2015Анализ прототипа самолета, определение воздушных и массовых сил, действующих на крыло. Проектировочный расчет крыла, подбор сечений элементов силовой схемы крыла. Выбор кронштейнов, определение геометрических размеров, расчёт крепления кронштейнов.
курсовая работа [740,8 K], добавлен 17.08.2009Параметры самолёта с прямоугольным крылом. Определение углов скоса в центральном и концевом сечениях крыла, при П–образной модели вихревой системы. Расчет максимального перепада давления на обшивке крыла под действием полного давления набегающего потока.
контрольная работа [248,8 K], добавлен 24.03.2019Схемы крыла, фюзеляжа, оперения, шасси и двигателей самолета. Удельная нагрузка на крыло. Расчет стартовой тяговооруженности, взлетной массы и коэффициента отдачи по коммерческой нагрузке. Определение основных геометрических параметров самолета.
курсовая работа [805,8 K], добавлен 20.09.2012Описание модели крыла пассажирского самолета с используемой компьютерной программы, производящей оптимизацию компоновки по одному критерию. Фиксированные параметры и нейронная сеть как генератор геометрий и аппроксиматор аэродинамических характеристик.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 06.07.2014Особенности динамики полета - науки о законах движения летательных аппаратов под действием аэродинамических и гравитационных сил. Расчет трасполагаемых тяг, характеристик устойчивости и управляемости самолета. Определение аэродинамической хорды крыла.
контрольная работа [79,2 K], добавлен 14.06.2010Элероны - подвижные части крыла, расположенные у задней кромки крыла на его концах и отклоняемые одновременно в противоположные стороны. Отклонение одного элерона вверх, а другого вниз приводит к созданию поперечного момента, вызывающего крен самолета.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 25.05.2008Устойчивость, управляемость самолета. Принцип действия рулей. Центровка самолета, фокус его крыла. Понятие аэродинамической компенсации. Особенности поперечной устойчивости и управляемости на больших скоростях полета. Боковая устойчивость и управляемость.
лекция [2,9 M], добавлен 23.09.2013Исследование взлетно-посадочных характеристик самолета: определение размеров крыла и углов стреловидности; расчет критического числа Маха, аэродинамического коэффициента лобового сопротивления, подъемной силы. Построение взлётной и посадочной поляр.
курсовая работа [1007,9 K], добавлен 24.10.2012Характеристика особенностей лонжеронов как основных силовых элементов крыла и оперения. Определение параметров соединений из условий статической прочности. Проектирование поясов балочных лонжеронов по критериям минимальной массы и заданного ресурса.
практическая работа [145,3 K], добавлен 23.02.2012Назначение, работа и устройство машины ЭЛБ-3ТС. Электрическая схема механизма прикрытия крыла. Определение основных параметров машины и рабочего оборудования. Проектирование механизма прикрытия крыла дозатора. Меры безопасности при работе машины.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.08.2010