ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Композитные элементы ферменных конструкций Скудра) из "Композиционные материалы " Слоистая структура композитной балки учитывается параметрами О и Вр, которые определяются по формулам (2.3) и (2.14). [c.337] Наиболее перспективно применение композитов в тонкостенных стержнях (рис. 2.8), которые изготавливаются намоткой или выкладкой однонаправленной или тканой лентн под различными углами к оси и используются в качестве элементов ферменных конструкций, подкосов, лонжеронов, винтов самолетов и вертолетов, приводных валов и т. д. [c.337] V — соответственно модуль упругости, модуль сдвига и коэффициент Пуассона. [c.338] На практике формула (2.21) используется для коротких стержней, а также в случаях, когда жесткость контура сечения обеспечивается упругим заполнителем, поперечными ребрами или стенками. В случае длинных пустотелых стержней продольная жесткость определяется по формуле (2.22). [c.338] Суммы в равенствах (2.19) учитывают продольные подкрепляющие элементы. Число таких элементов в сечении обозначено через т Е], Р , Х], у) — модуль упругости, площадь и координаты центра поперечного сечения /-го элемента. Напряжение в /-м продольном элементе определяется формулой, аналогичной (2.17), т. е. [c.338] В соотношения (2.27), учитывают продольные подкрепления, через обозначено число подкрепляющих элементов, расположенных на рассматриваемом интервале (от з = О до текущего значения 8). [c.339] Равенство (2.28) соответствует произвольной системе декартовых координат. Если сечение имеет ось симметрии (см. рис. 2.10, а) и начало отсчета координаты 5 принимается в точке пересечения контурной линии и оси симметрии, то контурный интеграл в функции Рх ( ) исчезает. Если сечение имеет две оси симметрии (см. рис. 2.10, б), то целесообразно использовать формулу (2.28) сначала для анализа реакции стержня на силу ( х а затем — на силу Оу. Если в первом случае отсчитывать контурную координату от точки Л, а во втором — от точки В, то в равенствах (2.29) исчезают оба контурных интеграла. [c.340] Угол армирования слоя ( фг) подставляется в эти формулы со своим знаком (см. рис. 2.8). Деформации ez и Bzs, входящие в равенства (2.35), определяются соотнощениями (2.30) и (2.33). Для жесткого контура сечения, когда осевая жесткость определяется по формуле (2.21), контурная деформация eg принимается равной нулю, а для податливого контура сечения, когда осевая жесткость определяется по формуле (2.22), е, — = —fizSia/Saa (при этом учитывается деформация контура сечения за счет эiффeктa Пуассона). [c.340] И осуществлена оценка прочности стержня. [c.340] В случае шарнирного опирания обращаются в ноль перемещения опорной точки и моменты относительно осей, проходящих через эту точку. [c.341] Если сечение имеет ось симметрии, то центр изгиба лежит на этой оси. В сечении, имеющем две оси симметрии, центр изгиба совпадает с точкой пересечения этих осей. [c.342] Максимальные значения усилий и напряжений реализуются в сечении г = 0. На рис. 2,13, б показаны относительные средние напряжения в стенке (Стг = Л г//1, где к = 1,8-10- м — суммарная толщина несущих слоев) и напряжения в ребрах. [c.343] Сдвигающие усилия находятся по формуле (2.28), т. е. [c.343] Распределение относительных сдвигающих усилий по контуру сечения показано на рис. 2.13, в. [c.343] Напряжения вычисляются по формулам (2.36). В частности, в слое с углом армирования +45° 01 = = 0,18. МПа, Оа = 0,255 МПа, гц = = —0,34 МПа. [c.344] Прогиб На нагруженном торце V — = 10-3 (0,029 + 0,226) = —0,255 X X 10 3 м. Первое слагаемое определяет прогиб, появляющийся в результате сдвига стенки, а второе — соответствует изгибу стержня. [c.344] Композитные стержни являются перспективными конструктивными элементами плоских и пространственных ферм, широко использующихся в различных областях техники. Как правило, стержни ферменных конструкций работают в условиях одноосного растяжения или сжатия, что хорошо согласуется со структурными особенностями волокнистых композитов, обладающих максимальной жесткостью и прочностью в направлении армирования. [c.344] Однако стержни, армированные только в осевом направлении, не нашли широкого применения. Причиной этого послужила специфическая для однонаправленных композитов форма разрушения при продольном сжатии, связанная с образованием продольных трещнн, вызванных растяжением материала в поперечном направлении за счет эффекта Пуассона. Для уменьшения этой деформации стержни обычно армируются и в поперечном направлении. Кроме того, в силу причин технологического характера продольные слои иногда укладываются под некоторым углом к оси стержня. Таким образом, типовая структура композитного стержня фермы образуется из системы продольных или спиральных слоев и слоя, армированного в поперечном направлении. Наиболее распространенными являются стержни кругового поперечного сечения. [c.344] Деформации слоев в координатах, связанных с направлениями армирования, находятся по формулам (2.35), в которые подставляются вг согласно (2.39), в соответствии с (2.40) (или полагается е,, = 0) и принимается = = 0. Напряжения в слоях определяются с помощью закона Гука (2.36) для слоя. [c.345] Приведем примеры применения структурных критериев. [c.345] Вернуться к основной статье