Расчёт кругового шпангоута
По дисциплине «Прочность конструкций летательных аппаратов» Вариант №2-3
Выполнил студент группы 1406 Зайцев В.О. Проверил преподаватель Мехеда В.А.
САМАРА 2014
Реферат Курсовой проект Пояснительная записка: стр., рис., табл., 6 источников.
ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, ЭПЮРА ПОГОННОЙ МАССЫ, ПРОДОЛЬНАЯ ПЕРЕГРУЗКА, ЭПЮРА ОСЕВЫХ СИЛ, НОРМАЛЬНАЯ ПЕРЕГРУЗКА, ПЕРЕРЕЗЫВАЮЩАЯ СИЛА, ИЗГИБАЮЩИЙ МОМЕНТ, НЕГЕРМЕТИЧНЫЙ ОТСЕК, ОБШИВКА, ЛОНЖЕРОН, СТРИНГЕР, РАСЧЁТНЫЙ СЛУЧАЙ, МЕТОД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ПРИБЛИЖЕНИЙ, ШПАНГОУТ, ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЁТ ШПАНГОУТА, БАК, ОБЕЧАЙКА, ДНИЩЕ, УСТОЙЧИВОСТЬ БАКА
Данная работа состоит из 4-х частей. Первая часть посвящена определению нагрузок действующих на корпус летательного аппарата и расчёту внутренних силовых факторов в его поперечных сечениях. Во второй части работы рассматривается методика расчёта на прочность и устойчивость топливных баков летательных аппаратов. Выполнен подбор основных геометрических характеристик бака. При помощи ЭВМ выполнен расчет величины нормальных и касательных напряжений методом последовательных приближений. Третья часть работы посвящена расчёту на прочность кругового шпангоута. С помощью ЭВМ определены законы изменения погонной касательной силы, изгибающего момента, перерезывающей силы и продольной силы. Выполнен подбор сечения и поверочный расчёт шпангоута. В четвёртой части работы рассматривается методика расчёта на прочность негерметичных отсеков летательных аппаратов. Выполнен подбор толщины обшивки, площади сечения лонжеронов, выбор типа и определение количества стрингеров. Для наиболее опасного расчётного случая выполнен расчёт величины нормальных и касательных напряжений методом последовательных приближений. Определён запас прочности наиболее нагруженных силовых элементов В данной работе широко используется ЭВМ, что значительно сократило временные затраты на вычисления и позволило значительно упростить решение поставленной задачи. Введение
Данная работа посвящена разным этапам расчёта как летательного аппарата в целом так и отдельных его частей. Для всего летательного аппарата выполнен расчёт нагрузок и внутренних силовых факторов в его поперечном сечении. Рассмотрена методика расчёта на прочность негерметичных отсеков летательных аппаратов. Изложена методика расчета силовых шпангоутов. Рассмотрен расчёт на прочность и устойчивость топливных баков летательных аппаратов. Для уменьшения времени вычислений, и улучшения качества результатов в курсовой работе используется мощный программный пакет для математических расчетов Microsoft Excel. Он относится к классу систем высокого уровня, является мощным современным средством приближенного решения разнообразных задач и позволяет строить графики, помогающие наглядно представить результаты. Вычисление внутренних усилий в сечениях корпуса ЛА Расчётная схема
Рассмотрим летательный аппарат, схема которого представлена на рисунке 1.1
Рисунок 1.1 Основные данные необходимые для расчёта представим в виде таблиц. Таблица 1.1
Таблица1.2 - Характеристики топлива в баках
Таблица 1.3 - Данные о сосредоточенных массах
Таблица 1.4 - Начальные геометрические характеристики
1.2 Определение продольной перегрузки
1.2.1 Расчет продольных аэродинамических нагрузок и осевых сил
Данный летательный аппарат состоит из 2-х конических и 1-го цилиндрического участков. Для начала определим условия полёта летательного аппарата, найдем угол атаки, скоростной напор и число Маха, но формулам
Где
На заданной высоте имеем:
Тогда Для удобства расчетов разобьем заданное сечение на 3 участка
Участок 1 (конический)
Первый участок представлен на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 Для него Погонная продольная нагрузка от нормального давления
Тогда Погонная продольная нагрузка Составляющую от нормального давления на боковую поверхность летательного аппарата Тогда Участок 2 (цилиндрический)
Элемент цилиндрический участка представлен на рисунке 1.3.
Рисунок 1.3
Для цилиндрического участка имеем Следовательно Участок 3 (конический)
Конический участок №3 представлен не рисунке 1.4.
Рисунок 1.4
Угол конусности Аналогично участкам №1 и №2 Где Тогда Погонная продольная нагрузка от нормального давления Определим продольную силу
где Тогда
Продольную силу
Где Тогда Рассчитаем погонную нагрузку
Где Рисунок 1.5 Тогда
Тогда Для силы, обусловленной возникновением разряжения за тупым концом основанием корпуса летательного аппарата Где
Принимаем Тогда Подсчитаем продольную аэродинамическую силу
Где
Тогда Продольная перегрузка
где
Тогда
Найдем полную погонную продольную аэродинамическую нагрузку на корпус летательного аппарата
Где
Осевая сила, обусловленная аэродинамическими силами, действующими на отсеченную часть конструкции
Интегрирование 1.2.2 Расчет
Осевая сила, обусловленная действием массы отсеченной части конструкции, находится по формуле
где В столбце 9 таблицы 1.5. занесены заданные значения погонной массы корпуса Если в сечении i к корпусу прикреплен груз, значение его массы будем заносить в строку, соответствующую расчетному сечению справа, то есть точке i´´. В столбце 12 произведено последовательное подсуммирование величин, содержащихся в столбце 11. Далее в 13 столбце сложено содержимое 10 и 12, после чего в 14 столбце найдено значение Значение
где
1.2.3 Расчет
Осевая сила, обусловленная массой топлива в отсеченной части конструкции, вычисляется по формуле
Первое слагаемое в данной формуле представляет собой сумму усилий на отсеченную часть со стороны задних днищ баков, обусловленных давлением столба жидкости и подсчитываемых как
где основанием бака, и высотой, равной высоте столба жидкости в пределах обечайки бака. Эти величины для всех баков подсчитаны в 15 столбце таблицы 1.1. Второе слагаемое учитывает продольную составляющую от давления жидкости на обечайку в коническом баке; для цилиндрического бака это слагаемое отсутствует. Поэтому осевую силу будем находить следующим образом (столбец 16)
1.2.4 Расчет
Осевая сила, обусловленная давлением наддува баков
где Осевая сила от тяги двигателя определяется по формуле
где Р – тяга двигателя. Результаты в таблице 1.5, столбцы 17,18 Завершающим этапом вычисления продольной силы является суммирование всех ее составляющих и построение эпюры Контролем правильности построения эпюры
Погрешность вычислений составила
Таблица 1.5.- . Вычисление продольной силы в расчетных сечениях корпуса летательного аппарата
Продолжение таблицы 1.5
qmx
∫qmxdξ
∑Pix Np N0 Np N
Рисунок 1.6. -Эпюра 1.3 Расчет нормальной перегрузки
С помощью программы QM.exe произведен расчет нормальной перегрузки
На основании компьютерного расчета скачки на эпюрах
Таблица 1.6
Q(ξ) M(ξ)
Произведем его расчет вручную.
Определение нормальной перегрузки Нормальная перегрузка
Где Полная нормальная аэродинамическая сила рассчитывается по формуле
Где
Теперь распишем эти формулы Где
Угловое ускорение
Где Для нахождения момента внешних сил необходимо найти координаты точек приложения полной нормальной аэродинамической силы по участкам
Где
Записываются координаты центров давления конических Находится координата точки приложения равнодействующей нормальной аэродинамической силы
Момента внешних сил
Где
Затем вычисляется Результаты расчётов представлены в таблице 1.7.
Таблица 1.7
По результатам распечатки программы QM.exe (см. приложение ): Поперечная перегрузка - Угловое ускорение - Нормальная сила на корпус со стороны сосредоточенного груза вычисляется по формуле: Рiy = где mi – масса i – го груза ; g – ускорение свободного падения на высоте 15 км xi – расстояние от груза до центра масс ЛА.
где mтоп – масса топлива в эллиптическом баке; mтоп = 12893 кг; mбак – масса эллиптического бака ; mбак =160 кг. xбак – расстояние от центра масс топлива в баке до центра масс ЛА.
где mтоп – масса топлива в днище; mтоп = 8058 кг; mдн – масса днища ; mдн =200 кг. xдн – расстояние от центра масс топлива в днище до центра масс ЛА.
Найдем момент Мi = где Iz – массовый момент инерции топлива в днище(баке) и корпуса днища (бака) ; ai – расстояние от Ц.М. днища(бака) до шпангоута .
b =1,2м – малая полуось эллиптического бака,
Сi = 0.562 - расстояние от Ц.М. днища до шпангоута,
Найдём погрешности вычислений:
Расчёт кругового шпангоута
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... ![]() ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1008)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |