Конструирование соединения обшивки с элементами продольного набора

Конструирование соединения обшивки с поясом лонжерона или стрингером является частным вопросом конструирования подкрепленной панели и опирается на проектировочный расчет панели. Основы проектирования панелей (определение усилий в элементах, поперечных сечений элементов, шага стрингеров) будут излагаться в курсах, упомянутых на с. . Опуская эти вопросы, отметим лишь, что в общем случае панель нагружена потоками нормальных и касательных си (рис. 5.4)

Рисунок 5.4.

Продольные профили в панелях могут выполнять функцию только подкрепляющих элементов (рис. 5.4, сеч. А-А) либо дополнительно служить в качестве стыковых элементов (рис. 5.4, сеч. Б-Б).

Возможны два принципиальных варианта продольного стыка листов: встык (сеч. Б-Б, вариант «а») и внахлест (сеч. Б-Б, вариант «б»).

Силовая роль соединения обшивки с продольным профилем заключается в уравновешивании потоков касательных усилий справа и слева от профиля. Нормальными силами соединение не нагружается. Рассматривается равновесие обшивки в зоне соединения с профилем, можно определить усилие, действующее на крепежный элемент (болт, заклепку).

Варианту без стыка листов обшивки (рис. 5.4, сеч. А-А) соответствует схема уравновешивания, показанная в узле 1 (рис. 5.4).

Условие равновесия

Р_зi = (Т₁ – Т₂)t = ∆Tt ,

где t – шаг;

i - число рядов крепежных элементов (на рисунке показано однорядное соединение). Усилие на одну заклепку (болт):

( 8)

Соединение листов обшивки на профиле (рис. 5.4, сеч. Б-Б, «а») соответствуют условиям равновесия (рис. 5.5, «а»):

Р_з1i₁ = Т₁t₁ - для листа слева от профиля;

Р_з2i₂ = Т₂ t₂ - для листа справа от профиля.

Усилия на одну заклепку (болт) соответственно:

(9)

Соединению листов обшивки внахлест на профиле (рис. 5.4, сеч. Б-Б, «б») соответствует схема уравновешивания, приведенная на рис. 5.5, б. Заметим, что заклепки (болты) в этом варианте конструкции работают на срез по двум плоскостям. Соответствующие усилия определяются из условий равновесия для верхнего и нижнего листов:

(10)

Подбор крепежных элементов ведется по максимальному из двух найденных усилий:

P_з = max {P ; P }. (10а)

Рисунок 5.5

Более выгодным в конструктивном отношении является вариант с меньшим значением . Он реализуется, когда из двух соединяемых листов (рис. 5.4, сеч Б-Б, «б») верхним ставится лист с меньшим потоком касательных сил.

Выражения (8) - (10) позволяют определить диаметр и другие параметры заклепочного (болтового) соединения (см. лабораторные работы № 2, 3). Потоки касательных усилий в обшивке определяются из проектировочного расчета панели.

Полученные выше выражения соответствуют точечному соединению профиля (пояса лонжерона) со стенкой и обшивкой. Для других видов соединений (клеевого, сварного и др.) расчетные формулы получаются из аналогичных рассуждений.