На рис. 19 представлен верхний пояс лонжерона и показаны его параметры.
Рис.19. Верхний пояс лонжерона
Анализируя рис. 3 и таблицы 2 и 3 видно, что самым выгодным с точки зрения минимума массы является материал 30ХГСНА. Поэтому этот материал и выбираем для верхнего и нижнего поясов лонжерона.
Учитывая, что Gmin=1.65 кг и В/δопт=2, определим параметры В и δ исходя из величины С:
,
δ/Н=0,066; тогда , .
Рис.20. График зависимости G=f(B/δ) для материалов Д16Т и 30ХГСНА
При проектировании “полочек “для крепления обшивки и стенки лонжерона необходимо выполнить следующие условия:прочности - (δобш =2 мм, материал обшивки – Д16Т, σобш=440 МПа ), ;
1. жесткости - ;
2. неразрушения при клепке – δп≥3 мм – алюминиевые сплавы;
δп≥2 мм – сталь;
3. ширина “полки” выбирается из условия долговечности и прочности заклепочного шва:
bn≥4dз.
По условиям (1) и (3) выбирается максимальное значение δп, т.е. δп=2 мм.
Расчет нижнего пояса лонжерона
Нижний пояс в этом расчетном случае работает на растяжение. Величина его площади определяется следующим образом:
,
σв=1600 МПа (30ХГСНА), σр=1680 МПа,
принимая , имеем: - площадь нижнего пояса,
.
Руководствуясь конструктивно – технологическими соображениями и принимая во внимание величины и , принимаем:
; .
В расчетном случае Д этот же пояс должен воспринимать нагрузку без потери устойчивости:
,
,
,
,
, данное условие выполняется.
Поскольку форма сечения лонжерона – двутавр, то принимаем ширину верхнего и нижнего пояса равными Вв= Вн=68 мм.
Проектирование стенки лонжерона
Предполагается, что конструкция будет наиболее выгодной, если масса стенки и подкрепляющих ее стоек будет минимальной.
Масса стенки лонжерона определяется в основном величиной расчетных или разрушающих напряжений . Поскольку в практике расчетов на прочность принято считать, что стенка лонжерона работает от перерезывающей силы Q на сдвиг, то и масса стенки будет определяться величиной критических напряжений сдвига .
Исходными данными для расчета являются перерезывающая сила Q (была определена ранее, Q=87.04 кН ) в расчетном сечении и габаритная высота лонжерона Н=0,256 м.
Последовательность расчета
1.Высота стенки определяется по выражению
,
где и - толщины верхнего и нижнего поясов.
2.Рассчитываем интенсивность нагрузки :
.
3. Задается три значения
4. Определяются разрушающие напряжения стенки
5. Определяются критические напряжения
6. Определяется толщина стенки и , полученное значение округляется до стандартной толщины листов.