Проектирование поясов балочных лонжеронов по критериям минимальной массы и заданного ресурса

По величине выбираем конструкционный материал:

Определим показатель интенсивности нормальных сил:

М / Н3=13 (МПа);

Рассматриваем материал Д16Т:

Модуль нормальной упругости Е=72000 (МПа);

Предел прочности =435 (МПа);

Предел текучести =280 (МПа);

Предел пропорциональности =190 (МПа);

Объемная плотность =2780 (кг/м3 );

При коэффициенте надежности, равном 3, расчетные напряжения в растянутом поясе лонжерона определяют по выражению:

Где Т- ресурс самолета в полетах.

Если принять кривую выносливости, у которой , то при ресурсе в 20000 полетов и n=4,15; будем иметь МПа. Для верхнего пояса принимаем, что допускаемые за один полет в 1,2 раза больше ,чем для нижнего, тогда:.

Величины расчетных напряжений в поясах лонжеронов для ресурса в 20000 полетов равны:

- для верхнего пояса ;

- для нижнего пояса .

Отсюда:

По заданному уровню расчетных напряжений необходимо определить максимальное значение отношения . Для сжатого пояса с учетом данных рис.4.4.

b/δ =5,75 .

Для растянутого пояса с учетом данных рис.4.3. b/δ=6,7.

Величина δ/h определяется из условия прочности по выражению (для двутаврового сечения);

;

Определим значение правой части этого выражения для каждого пояса:

- для сжатого пояса:

- для растянутого пояса:

По рис.4.7. определим величину δ/h , которая для растянутого пояса принимает значение δ/h= 0,058, как и для сжатого пояса-0,055

Зная Н, найдем толщины поясов:

Верхнего:

Нижнего:

Ширина полки сжатого пояса:

лонжерон крыло балочный оперение

Ширина полки растянутого пояса:

Толщину «лапок» из конструктивно-технологических соображений назначают равной от 1,5 до 2,0 толщины обшивки или стенки. Ширину «лапок» выбирается из условия прочности заклепочного шва, чтобы расстояние от оси заклепки (или болта) до каждого из краев было не меньше двух диаметров.

Принимаем, что =2мм;

Дополнительно необходимо проверить полученные значения размеров «лапок» на соответствие условиям прочности, жесткости и технологичности.

Условие прочности –

Условие жесткости –

Условие технологичности – 3,0 мм для дюралюминиевых сплавов. С учетом этих условий: .