Вертолеты.ру

Определим нормальные и касательные напряжения в поперечном сечении тонкостенной с подкреплениями оболочки. Сечение (для облегчения расчетов выбрано прямоугольное сечение с двумя осями симметрии) представляет собой следующую конструкцию.

Обшивка вертолета подкреплена четырьмя продольными поясами в углах площадью 450 мм² каждый и четырьмя стрингерами площадью 50 мм² каждый. В сечении действует изгибающий момент относительно оси х и поперечная сила, положение которой по отношению к сечению направлено под неким углом. Для определения нормальных напряжений найдем момент инерции сечения относительно оси х, для чего каждую площадь (обшивки, поясов и стрингеров) умножим на квадрат расстояния до оси х (собственными моментами инерции отдельных частей, а также некоторым уменьшением расстояний от центров тяжести элементов до оси х за счет толщин обшивки и стенок полок пренебрегаем).

Эпюра нормальных напряжений обшивки вертолета рассчитывается аналогичным образом. Теперь определим касательные напряжения. Сечение симметрично относительно осей х и у, поэтому центр жесткости лежит на пересечении этих осей. Перенесем силу в центр жесткости. Соответствующие касательные напряжения найдем по общедоступным формулам. При этом сделаем разрез контура по оси у, от которого и начнем отсчитывать статический момент. На участке 1-2 статический момент возрастает при движении от точки 1 к точке 2 и в точке 2 становится равным 6500 мм³.

Далее следует скачок — прибавляется статический момент стрингера. При движении от точки 2 к точке 3 статический момент изменяется и в точке 3 достигает значения 22750 мм² и скачком увеличивается на 29 250 мм³, становясь равным 52000 мм³. Далее на стороне сечения 3—4 статический момент изменяется по параболе и в точке 4 становится равным 56 225 мм³. При дальнейшем обходе по контуру сечения координата у становится отрицательной и площадь начинает уменьшаться.

Касательные напряжения изменяются пропорционально площади. Максимальное касательное напряжение будет в точке 4. Оно равно 41,58 МПа. Эпюра касательных напряжений имеет тот же вид, что и эпюра номер 5, только без учета знака статического момента. Относительно центра жесткости сила в ее исходном положении создает крутящий момент 3000 Нм. Соответствующие касательные напряжения определяются по специальной формуле. Площадь, ограниченная контуром сечения, равна 39000 мм². Подставляя эти значения в формулs, получаем напряжение в 19,23 МПа. Эти напряжения постоянны по контуру.

Касательные напряжения на одной стороне контура (справа) складываются и достигают 60,81 МПа, а на другой — вычитаются.

Проверим обшивку вертолета на потерю устойчивости. Для стальной обшивки имеем критическое напряжение больше действующего, стальная обшивка устойчивость не теряет. Если же обшивка из алюминиевого сплава, то критическое напряжение втрое меньше. Это меньше, чем напряжение сжатия при действии изгибающего момента. Следовательно, обшивка из алюминиевого сплава при нагружении потеряла бы устойчивость. Для определения критических касательных напряжений находим, что расчетные данные в несколько раз больше максимального значения действующего касательного напряжения. Следовательно, потери устойчивости также не происходит.