Оценка несущей способности неоднородной тонкостенной конструкции при проектировании

• Автор: Чан Ба Тан
• Шифр специальности: 05.07.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с.

' ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР ИСТОЧНИКОВ И МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ О НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НЕОДНОРОДНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1. Обзор источников в области теоретического и экспериментального исследования несущей способности неоднородных тонкостенных конструкций

1.2. Энергетический метод исследования устойчивости тонкостенных конструкций

1.3. Численные методы решения задачи о несущей способности тонкостенных конструкций
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ НЕОДНОРОДНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

2.1. Применение энергетического метода к задаче устойчивости

• прямоугольной пластинки с отверстием

2.2. Устойчивость подкрепленной прямоугольной пластинки с отверстием

2.3. Устойчивость гладкой прямоугольной пластинки с окантованным отверстием

Глава 3. ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НЕОДНОРОДНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (МКЭ)
3.1. Решения задачи устойчивости с помощью МКЭ
3.2. Результаты решения задачи устойчивости неоднородных тонкостенных пластинок с помощью МКЭ и сопоставление результатов с теоретическими
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НЕОДНОРОДНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
4.1. Цель и объекты исследования

4.2. Экспериментальная установка для исследования несущей способности образцов неоднородных тонкостенных конструкций ЛА
4.3. Методика проведения экспериментального исследования несущей способности образцов неоднородных тонкостенных конструкций ЛА
4.4. Результаты экспериментального исследования и сопоставление результатов с теоретическим исследованием
Глава 5. РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА БАЗЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ
5.1. Постановка задачи рационального проектирования тонкостенных конструкций ЛА
5.2. Рациональный выбор толщины гладкой пластинки с отверстием из условия равноустойчивости
5.3. Рациональный выбор параметров подкрепленных пластинок
5.4. Рациональный выбор геометрических характеристик гладкой прямоугольной пластинки с окантованным отверстием
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Тонкостенные конструкции находят широкое применение в авиации, судостроении, ракетной технике, строительстве и многих других областях машиностроения. Среди тонкостенных конструкций, применяемых в конструкциях ЛА, часто встречаются пластинки прямоугольной формы (крыло, оперение), ослабленные одним либо несколькими вырезами или подкрепленные силовым элементом (ребрами жесткости). Кроме того, в процессе эксплуатации эти конструкции могут получать различного рода повреждения. Поэтому необходимо учитывать и оценивать степень влияния сквозных отверстий на их прочность и несущую способность при проектировании и эксплуатации. Обеспечение устойчивости равновесия и несущей способности этих конструкций является одной из важнейших задач, решаемых при проектировании ЛА [40], [42], [43], [45].
В открытой литературе, задачам прочности, устойчивости и колебаний сплошных тонкостенных конструкций посвящено значительное число публикаций, из которых можно отметить работы С. П. Тимошенко, В. В. Болотина, А. С. Вольмира Э. И. Григолюка и др.
К настоящему времени, задачи прочности и жесткости конструкций, ослабленных вырезами, в том числе и пластинок с вырезами, изучено достаточно подробно и освещено в монографиях и работах Г. Н. Савина, А. Н. Гузя,
Э. И. Григолюка, Л. А. Филынтинского, Г.А. Вершинина и др. В то же время решение задач устойчивости этих конструкций еще в значительной мере отстает от потребностей практики [40].
Под неоднородностью конструкции в данной работе подразумевается наличие конструктивного выреза или подкрепляющего элемента (ребер жесткости).
На основе энергетического критерия Тимошенко и Брайена решена задача определения критической нагрузки гладкой пластинки с произвольным

независимо от наличия отверстия в пластине.
Приравняв д(АЭ)=0, получим выражение для критической нагрузки защемленной пластинки, сжатой в одном направлении и имеющей центральное отверстие радиуса Я.
При заданной функции прогиба и наличии к равномерно распределенных ребер одинакового сечения, выражение для Ур имеет вид [52]
Найдем выражения для критической нагрузки подкрепленной и сжатой в продольном направлении пластинки, имеющей центральное отверстие радиусом /?. Рассмотрим два частных случая:
1. ребра неповрежденные, а центральное отверстие находится между двумя соседними ребрами (рис:2.11.
Подставив выражение для функции прогиба (2.60) в (2.52) и с учетом
(2.61), получим функционал АЭ для рассматриваемой задачи при защемлении всех кромок пластинки
12 - определяется по выражению (2.44).
Критическое значение параметра внешней нагрузки определяется из
Продифференцировав выражение (2.62) по Ьц получим выражение для критической нагрузки подкрепленной защемленной пластинки, равномерно сжатой усилием и имеющей центральное отверстие радиуса Л [44]:
(2.62)
Заметив, что
уравнения
§шт0.