Физико-механические свойства материала подкрепляющих элементов, обшивок и стенок тонкостенного стержня. Определение распределения перерезывающей силы и изгибающего момента по длине конструкции. Определение потока касательных усилий в поперечном сечении.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

"ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МНОГОЗАМКНУТОГО ТОНКОСТЕННОГО ПОДКРЕПЛЁННОГО СТЕРЖНЯ ИЗ КМ"

Содержание

Введение

• 1. Исходные данные
• 1.1 Геометрические характеристики
• 1.2 Значение и вид нагружения конструкции
• 1.3 Физико-механические свойства материала подкрепляющих элементов
• 1.4 Физико-механические свойства материала обшивок ТС
• 1.5 Физико-механические свойства материала стенок ТС
• 2. Определение ФМХ элементов конструкции
• 2.1 Определение ФМХ подкрепляющих элементов
• 2.2 Определение ФМХ стенок конструкции
• 2.3 Определение ФМХ обшивок конструкции
• 3. Определение центра жесткости и главных осей координат
• 3.1 Определение координат центра жесткости
• 3.2 Определение величины изгибной жесткости относительно главных осей системы координат
• 4. Напряженное состояние в сосредоточенных элементах конструкции
• 4.1 Определение распределения перерезывающей силы и изгибающего момента по длине конструкции
• 4.2 Определение напряженного состояния сосредоточенных элементов
• 5. Напряженное состояние в стенках и обшивках ТС
• 5.1 Распределение нормальных напряжений по стенкам конструкции
• 5.2 Распределение нормальных напряжений по обшивкам конструкции
• 6. Распределение механического статического момента по контуру поперечного сечения конструкции
• 7. Определение потока касательных усилий в поперечном сечении
• стержень поперечный сечение касательный
• Введение
• В данной работе рассматривается конструкция, имеющая двухзамкнутый контур в поперечном сечении. Примем за расчетную, модель тонкостенного стержня. Схема нагружения представлена на рис. 1.2. Данная конструкция состоит из стенок со структурой [±45°], верхней и нижней обшивки со структурою [0°, ±45°]. В данной конструкции присутствуют и сосредоточенные элементы в количестве шести стрингеров.
• Целью данной работы является определение НДС полок, стенок и сосредоточенных элементов, которое возникает в результате действия распределенного по длине рассматриваемой конструкции поперечного усилия.

1. Исходные данные

1.1 Геометрические характеристики

Рисунок 1.1 Поперечное сечение конструкции

Длина конструкции ……………….………….L_к=3300 мм;

площадь сосредоточенного элемента……………...…f₁=70 ммІ;

площадь сосредоточенного элемента……………...…f₂=40 ммІ;

площадь сосредоточенного элемента ………………….f₃=40 ммІ;

длина стенки ………………………………………….….h₁=80 мм;

длина стенки …………………………………………….h₂=120 мм;

длина стенки …………………………………………...h₃=120 мм;

длина первого контура………………………….....b₁=160 мм;

длина второго контура ……………………………...b₂=160 мм;

толщина стенки …………………………..……... мм;

толщина стенки ……………………………………..... мм;

толщина стенки …………………………………….... мм;

толщина обшивки……………………………………… мм;

толщина обшивки…………………………………… мм;

количество расчетных сечений…………………….........…2

1.2 Значение и вид нагружения конструкции

Рисунок 1.2- Схема нагружения конструкции

Значение равномерно распределенного давления…..Р=650Па;

1.3 Физико-механические свойства материала подкрепляющих элементов

Материал: AS4/APC2 Carbon/PEEK.

Модуль упругости вдоль волокна ……………..;

модуль упругости поперек волокна …………..;

модуль упругости на сдвиг ………………...;

коэффициент Пуассона …………………..;

предел прочности на растяжение вдоль волокна …….;

предел прочности на сжатие вдоль волокна…….;

предел прочности на растяжение поперек волокна …;

предел прочности на сжатие поперек волокна ……;

предел прочности на сдвиг ……………………...

1.4 Физико-механические свойства материала обшивок и стенок

Материал

Модуль упругости вдоль волокна ………….;

модуль упругости поперек волокна ………....;

модуль упругости на сдвиг …………………..;

коэффициент Пуассона ………………………;

предел прочности на растяжение вдоль волокна ….;

предел прочности на сжатие вдоль волокна……...;

предел прочности на растяжение поперек волокна ..;

предел прочности на сжатие поперек волокна …….;

предел прочности на сдвиг ……………….…

1.5 Физико-механические свойства материала стенок ТС

Модуль упругости вдоль волокна ……...;

модуль упругости поперек волокна ……..;

модуль упругости на сдвиг ………….........;

коэффициент Пуассона ………………………;

предел прочности на растяжение вдоль волокна ………;

предел прочности на сжатие вдоль волокна…………..;

предел прочности на растяжение поперек волокна …….;

предел прочности на сжатие поперек волокна ………….;

предел прочности на сдвиг ………………………

2. Определение ФМХ элементов конструкции

2.1 Определение ФМХ подкрепляющих элементов

Так как стрингеры изготовлены из однонаправленного материала то:

(2.1)

(2.2)

(2.3)

2.2 Определение ФМХ стенок конструкции

Структура стенок конструкции заранее задана и представляет собою укладку [±45?]. Для определения модулей упругости необходимо определить:

коэффициент Пуассона в поперечном направлении монослоя

(2.4)

приведенные модули упругости в продольном и в поперечном направлении монослоя

(2.5)

(2.6)

определяем коэффициенты матрицы жесткости стенки с углами армирования ±45?.

 (2.7)

(2.8)

(2.9)

(2.10)

Определяем модули упругости стенок, через выше рассчитанные приведенные коэффициенты матрицы жесткости стенки (2.7-2.10)

(2.11)

(2.12)

(2.13)

(2.14)

(2.15)

2.3 Определение ФМХ обшивок конструкции

Структура обшивок конструкции заранее задана и представляет собою укладку [0;±45?] при ш=0,5, где ш-- отношение толщины слоев с углом угладки "0" к суммарной толщине пакета. Для определения модулей упругости обшивок необходимо определить:

коэффициент Пуассона в поперечном направлении монослоя

(2.16)

приведенные модули упругости в продольном и в поперечном направлении монослоя

(2.17)

(2.18)

определяем коэффициенты матрицы жесткости обшивок с углами армирования [0;±45?]

(2.19)

(2.20)

(2.21)

(2.22)

Определяем модули упругости обшивок, через выше рассчитанные приведенные коэффициенты матрицы жесткости обшивок (2.19-2.22)

(2.23)

(2.24)

(2.25)

(2.26)

(2.27)

3. Определение центра жесткости и главных осей координат

3.1 Определение координат центра жесткости

Зная, что конструкция симметрична относительно горизонтальной плоскости, проходящей через середины стенок, выберем произвольную систему координат пересечение осей которой расположено на середине крайней левой стенки конструкции, как показано на (рис. 1.1). Горизонтальная ось-- ось Х, вертикальная ось-- ось У.

Определим осевую жесткость конструкции по формуле (3.1)

, (3.1)

где: - модули упругости стрингера, обшивки, стенки;

- сосредоточенные площади стрингеров;

- контурная координата.

Определим механический статический момент инерции относительно оси У по формуле...