Пластины. Устойчивость и сжатие при сдвиге
Необходимость уменьшения массы конструкции вертолета приводит к широкому применению тонкостенных деталей, которые с большей или меньшей степенью приближения можно считать пластинами.
Пластины могут быть нагружены внешними поперечными нагрузками. Например, пластина, являющаяся частью обшивки, нагружается аэродинамическим давлением, при этом она изгибается. Обычно по краям пластины расположены достаточно жесткие опорные элементы. Например, обшивка фюзеляжа соединена со шпангоутами и стрингерами, образующими прямоугольные опорные клетки.
Из-за наличия подкреплений и воздействия соседних участков кромки пластины, заполняющей клетку, не могут свободно смещаться. Поэтому при действии поперечной нагрузки появляются внутренние растягивающие силы, лежащие в плоскости, касательной к прогнувшейся срединной поверхности пластины. Соответствующие нормальные напряжения называются цепными.
Различают жесткие пластины, в которых цепными напряжениями можно пренебречь по сравнению с изгибными, и гибкие пластины (мембраны), для которых изгибные напряжения значительно меньше цепных. У жесткой пластины прогиб в несколько раз меньше ее толщины, у мембраны — в несколько раз превышает толщину. Жесткие пластины в определенной мере аналогичны балке, работающей на изгиб. Для мембраны аналогом является закрепленная по концам и натянутая нить. Теория пластин, нагруженных поперечной нагрузкой, хорошо разработана и рассматривается в общих курсах строительной механики.