Изгиб трехслойных конструкций

При расчете жесткости при изгибе трехслойной конструкции, невольно напрашивается вопрос, можно ли рассчитать модуль упругости при изгибе для таких конструкций по аналогии с модулем упругости при изгибе простых гомогенных материалов делением жесткости при изгибе D на момент инерции всего поперечного сечения, равный / / /12, где теперь — сумма толщин обеих оболочек и заполнителя. [c.196]

Однако в большинстве случаев наблюдается изгиб трехслойных конструкций под действием нагрузок в поперечном направлении, что приводит к возникновению сдвиговых напряжений в них. Если заполнитель трехслойной конструкции изготовлен из относительно мягкого материала, как это [c.199]

Вклад сдвиговых деформаций в суммарный прогиб уменьшается при увеличении расстояния между опорами, так как деформации чистого изгиба зависят от расстояния между опорами в третьей степени и, следовательно, увеличиваются значительно быстрее, чем сдвиговые деформации, которые зависят от расстояния между опорами только в первой степени. При экспериментальном определении жесткости при изгибе ошибка вследствие сдвиговых деформаций мягкого заполнителя имеет существенное значение уже при малом отношении расстояния между опорами к ширине (порядка 16 1), когда при испытаниях на изгиб гомогенных материалов они еще несущественны. Для уменьшения ошибок вследствие деформаций сдвига при экспериментальном определении жесткости при изгибе трехслойных конструкций необходимо проводить испытания при очень больших отношениях расстояния между опорами к ширине, примерно 48 1. При испытаниях трехслойных конструкций с заполнителями из очень мягких материалов, например из некоторых типов пенопластов, необходимо применять еще более высокие отношения расстояния между опорами к ширине образца. [c.199]

При изменении отношения расстояния между опорами к ширине от 10 1 к 20 1 наблюдается некоторое уменьшение жесткости при изгибе трехслойных конструкций вследствие деформаций [c.199]

В последнее время значительное распространение получили трехслойные конструкции, состоящие из двух несущих слоев и заполнителя, обеспечивающего их совместную работу. В условиях деформации изгиба трехслойные конструкции оказываются наиболее рациональными, то есть близкими к оптимальным с точки зрения обеспечения минимума весовых показателей при заданных ограничениях на прочность и жесткость. [c.7]

При изгибе трехслойная конструкция фюзеляжа может терять устойчивость по коротким полуволнам, располагаемым вдоль образующих фюзеляжа. Критические напряжения в этом случае будут [c.367]

Считают, что поверхностные слои трехслойных конструкций воспринимают нормальные напряжения, а ядро передает напряжения сдвига и противостоит местным напряжениям сжатия, препятствуя вспучиванию поверхностных слоев в деформированном состоянии. Материал ядра с повышенными механическими характеристиками способствует повышению жесткости и прочности сандвича . Повреждение ядра может привести к разрушению всей конструкции. Например, древесина имеет достаточно высокий модуль упругости при изгибе, что благоприятно влияет [c.141]

При нарезании резьб с крупным шагом (Т = 150- -200 мм) передняя стенка коробки подач подвергается изгибу. Чтобы повысить прочность и жесткость (тяговое усилие ходового винта может достигать 300 кг) переднюю стенку армировали двумя пластинами из стеклопластика марки АГ-4. Получилась трехслойная конструкция, у которой наиболее напряженные внешние участки изготовлены из прочного стеклопластика, а менее нагруженная при изгибе сердцевина — из эпоксидного компаунда. Благодаря идентичности связуюш,их литейной массы и отпрессованных пластин после отверждения конструкция стенки получилась монолитной. [c.224]

Теория сэндвичевых конструкций с инженерной точки зрения наиболее полно развита Алленом [8]. В данной главе она применена для вывода элементарных уравнений для расчета жесткости при изгибе симметричных трехслойных конструкций, т. е. конструкций с оболочками равной толщины. [c.194]

НОЙ конструкции с менее эффективным балансом масс оболочки и заполнителя. Подтверждение того обстоятельства, что оптимальной жесткостью при изгибе обладают трехслойные конструкции, в которых относительная масса оболочек составляет 7з от относительной массы конструкции, хорошо иллюстрируется рис. 4.8, на котором показана зависимость жесткости при изгибе D от толщины оболочки для трехслойной конструкции с относительной массой, равной 10 740 г/м , т. е. для только что рассмотренной трехслойной конструкции. [c.198]

На практике часто нет необходимости оптимизировать жесткость при изгибе только что рассмотренным способом, так как может не оказаться материалов, из которых изготавливаются оболочки и заполнитель необходимой толщины или отвечающих другим предъявляемым требованиям, например требованию высокой ударной прочности, что заставляет изготовлять конструкции с более толстыми оболочками. Кроме того, как будет показано в следующем разделе, при использовании некоторых материалов в качестве заполнителя прогиб трехслойной конструкции под действием напряжений в поперечном направлении может вызывать значительные, если не большие по величине, сдвиговые деформации материала заполнителя в дополнение к растяжению или сжатию оболочек, наблюдаемому при чистом изгибе, которому подвергают трехслойные конструкции при оценке их жесткости при изгибе. [c.198]

При выводе приведенных выше формул для расчета трехслойных конструкций на изгиб было сделано предположение, что конструкция подвергается действию только изгибающего момента и [c.198]

Влияние сдвиговых деформаций при различных отношениях расстояния между опорами к ширине показано в табл. 4,5, в которой приводятся результаты испытаний трехслойных конструкций с заполнителем из различных материалов, но с одинаковыми оболочками (полиэфирный стеклопластик с хаотическим распределением волокон) и одинаковыми поперечными сечениями на трехточечный изгиб. [c.199]

Таблица 4.5. Жесткость при изгибе (в МН-мм ) трехслойных конструкций при различных отношениях расстояния между опорами к ширине

Еще один экспериментально проверенный способ создания напряженного состояния чистого сдвига осуществляется при испытании крестовины трехслойной конструкции (рис. 4.1.14). В этом методе испытаний используются зависимости между нормальными и касательными напряжениями (деформациями) при двухосном нагружении, причем растягивающие и сжимающие напряжения создаются путем изгиба лучей крестовины. Арматура в исследуемом материале уложена под углом +45° к осям крестовины. Преимущество крестовины трехслойной конструкции по сравнению с другими схемами двухосного растяжения—сжатия — это простота реализации схемы нагружения. При качественном изготовлении крестовины (должно быть обеспечено равенство растягивающих и сжимающих напряжений) метод дает хорошие результаты, однако он неэкономичен, так как из-за условий нагружения требуются образцы больших размеров (порядка 500 X 500 мм в плане) и сложной конструкции. Конструктивное исполнение крестовины такое же, как трехслойных балок, которые описаны в гл. 5. [c.132]

Прочность трехслойных панелей. Когда конструкция типа панели подвергается изгибу, облицовки работают на растяжение и сжатие, а сердцевина и клеевые соединения — на сдвиг. Клеевые соединения также работают на растяжение, если сжимаемая облицовка стремится оторваться от середины вследствие искривления или коробления. [c.273]

Для увеличения изгибной жесткости тонкостенных элементов конструкций широко используют трехслойные пластины, панели и оболочки. В них два несущих тонких слоя из высокопрочного и жесткого материала (металл, стеклопластик, боро- или углепластик и т. д.) разделены толстым слоем значительно более легкого и менее прочного заполнителя (пенопласт, соты, гофры и т. д.). Внешние нагрузки воспринимаются в основном за счет напряжений в несущих высокопрочных слоях. Роль заполнителя сводится к обеспечению совместной работы всего пакета при поперечном изгибе. Основные особенности расчета на устойчивость таких элементов конструкций выявляются при рассмотрении простейшего примера определения критических нагрузок сжатого трехслойного стержня. [c.113]

Усовершенствование демпферов. Настроенный демпфер был изготовлен в виде консольной балки, первая форма колебаний которой имела частоту, соответствующую частоте первой изгиб-ной формы колебаний лопатки. Демпфирование в самой консольной балке создавалось благодаря ее трехслойной структуре, что способствовало поглощению энергии колебаний при резонансе. Конструкция балки позволяла устанавливать ее внутри лопатки (рис. 5.55). [c.267]

Применение этого метода к схеме коробчатой конструкции кузова автофургона иллюстрируется на рис. 7.32, где показаны статически определимые и неопределимые пластинчатые и стержневые системы. В данном примере предположили, что сосредоточенные силы действуют в середине длины нижних кромок боковых панелей, а реактивные силы действуют на концах этих кромок. Основу конструкции образуют три поперечных силовых каркаса, составленных из шарнирно-соединенных стержней, объединенных с восемью трехслойными панелями (что снимает необходимость установки стрингеров), которые также все шарнирно соединены. В примере рассмотрен случай простого изгиба, причем по соображениям симметрии требуется рассчитывать только V4 часть конструкции. Эта часть, в свою очередь, приводится к схеме системы опирающихся пластин и стержней. Как видно из рис. 7.32, стержни нагружены осевыми концевыми силами, а пластины — только сдвигающими усилиями. При составлении матриц этим элементам присвоены обозначения, упорядоченные в соответствии с направлениями координатных осей. [c.191]

Импульсное нагружение представляет собой кратковременное термосиловое воздействие с высокой концентрацией энергии. В слоистой конструкции будут возникать и распространяться волны напряжений, претерпевая многочисленные преломления и отражения от границ слоев. Соответствующий точный анализ напряженно-деформированного состояния слоистой оболочки при учете внутренней картины волновых явлений возможен при использовании динамических уравнений теории упругости. Однако реализация такого подхода чрезвычайно затруднительна. Используемые здесь линейные уравнения (9.1), основанные на гипотезе прямых нормалей для несущих слоев, правильно описывают распространение волн деформаций срединной поверхности, но искажают фазовую скорость изгибных волн, которая при уменьшении длины волны будет неограниченно возрастать. В действительности с большой скоростью движутся короткие волны малой амплитуды, которые из-за демпфирования в оболочке можно не учитывать. Волны, несущие основную энергию изгиба, имеют достаточно большую длину, движутся с конечной скоростью и вполне правильно описываются классическими уравнениями. Поэтому даже на основе линейной теории оказывается возможным выявить в первом приближении основные закономерности нестационарного поведения трехслойной оболочки при импульсном нагружении [286]. [c.491]

При получении выражений прогибов для трехслойной балки (см. разд. 5.8), как правило, необходимо принимать во внимание влияние деформаций сдвига, поскольку G3— модуль сдвига материала заполнителя — обычно мал и, следовательно, мала жесткость на сдвиг. При вычислении прогибов в таких балках могут быть использованы методы, которые уже были описаны в этом разделе. Жесткость балки при изгибе EI заменяется величиной Ясд сл> сл— модуль упругости несущих слоев, а / л—момент инерции этих слоев (см. формулу (5.3 ). Жесткость при сдвиге GF/а д заменяется поскольку предполагается, что касательное напряжение равномерно распределено по площади заполнителя F n поэтому коэффициент сдвига сд становится равным единице. Поскольку в трехслойных балках используются самые различные материалы, при практическом применении часто случается, что жесткости при изгибе и при сдвиге не могут быть получены расчетным путем из-за отсутствия точных данных, В таком случае эти жесткости определяются экспериментально для каждого из используемых материалов и типов конструкций. [c.253]

В том случае, когда заполнитель трехслойной панели обладает весьма большой жесткостью (что практически не всегда целесообразно, так как может привести к неоправданному утяжелению конструкции), панель работает так, что для нее справедлива гипотеза о прямых нормалях. В этом случае характер работы панели в смысле ее общего искривления не отличается от работы обычной составной панели. Определение прогибов такой панели при общем изгибе и критических нагрузок при общей потере устойчивости можно вести по формулам для однослойной панели, вводя в расчет жесткостные характеристики составных сечений. [c.246]

Многослойные конструкции широко распространены в технике. В одних случаях применение многослойных конструкций диктуется стремлением сочетать легкость с достаточной прочностью и жесткостью. Примером могут служить трехслойные пластины и оболочки с мягким заполнителем, применяемые в авиации [1]. Нормальные напряжения при изгибе воспринимаются в основном крайними (несущими) слоями заполнитель выполняет роль связей между этими слоями и работает в основном на сдвиг. В других случаях многослойная конструкция используется в связи с необходимостью сочетать различные ограждающие свойства. В качестве примера укажем на многослойные стеновые панели гражданских зданий, сочетающие механическую прочность, теплоизоляционные и звукоизоляционные качества. [c.31]

К идее трехслойного стержня мы приходим следующим образом. Как видно из (1.6), для стержня, изогнутого поперечной нагрузки ( =0), нормальное напряжение а по поперечному сечению распределено линейно с нулевой точкой на центральной оси. Следовательно, при изгибе в полную меру работают только крайние волокна сечения и чем ближе к центральной линии расположено волокно, тем меньше его участие в работе. Поэтому рациональная конструкция стержня с точки зрения его работы на изгиб будет такой, когда основная масса жесткого материала в виде двух слоев (несущих слоев) разнесена на некоторое расстояние с помощью тонкой стенки того же материала или когда пространство между жесткими слоями заполнено более легким, а следовательно, менее жестким материалом (заполнителем), удерживающим слои на этом расстоянии и осуществляющим их совместную работу. Легко понять, что за исключением случая чистого изгиба совместная работа несущих лоев зависит от способности заполнителя сопротивляться их относительному сдвигу. [c.7]

Для описания движения пластин введем локальную систему координат гО,х. По-прежнему будем полагать, что трехслойная пластина, образующая податливую стенку элемента решетки на рис. 87, является достаточно тонкой для того, чтобы при описании ее движения можно было использовать классическую теорию изгиба пластин [151]. В соответствии в конструкцией решетки в направлении оси 0,у реализуется состояние плоской деформации, т. е. Иу = 0. [c.224]

Слоистые конструкции с обшивками из металла и легким заполнителем довольно широко применяются в различных отраслях машиностроения благодаря их жесткости и хорошей сопротивляемости продольному и поперечному изгибу при относительно малом весе. Трехслойные панели также применяются в строительных конструкциях. [c.87]

Как показано Хоффом и Ставски [22], а также другими авторами [35, 53, 59, 77 ], расчет трехслойных балок на.изгиб и устойчивость не может быть выполнен на основе элементарной теории изгиба. При расчете таких конструкций, и в особенности при определении перемещений из-за низкой сдвиговой жесткости заполнителя, необходимо учитывать деформацию поперечного сдвига. Эта деформация обычно пренебрежимо малая для изотропных однородных систем, может оказаться значительной в трехслойных конструкциях. [c.142]

Отметим, что обычную уточненную теорию оболочек вполне можно использовать для анализа трехслойных конструкций, если иметь в виду, что их жесткость при изгибе и кручении обеспечивается несущими слоями, а сдвиг по толщине имеет место в слое (или слоях) заполнителя. Относительно небольшую нормальную деформацию заполнителя в большинстве случаев можно не учитывать. Однако этим эффектом нельзя пренебрегать при исследовании местной формы потери устойчивости (сморщивание обшивки). Так, универсальная теория, предложенная в работе Бар-телдса и Майерса [27], которая позволяет описать как местную, коротковолновую (сморщивание обшивки), так и длинноволновую (общую) формы потери устойчивости, учитывает податливость заполнителя в нормальном направлении. [c.247]

D — жесткость при изгибе или жесткость при изгибе на единицу ширины для слоистых пластиков и трехслойпых конструкций Dii — матрица жесткости при изгибе слоистого пластика к —расстоянне от центральной линии каждого слоя оболочки до нейтральной оси в симметричных трехслойных конструкциях толщина или высота образца при испытании на изгиб —модуль Юнга, модуль упругости при изгибе е— удлинение [c.180]

Используя формулу для приближенного расчета жесткости D 2Esbtd , получаем жесткость равной 765-10 Н-мм , т. е. погрешность при этом менее 1%). Интересно сравнить жесткость при изгибе такой трехслойной конструкции с жесткостью при изгибе стеклопластика толщиной /=6 мм, т. е. равную сумже толщин обеих оболочек в трехслойной конструкции, предполагая, что заполнитель отсутствует и что стеклопластик представляет собой единый слой. [c.195]

Историческим прообразом трехслойной конструкции является ар.мироваипая переклейка (рис. 11.1, б), которая представляет собой обычную деревянную переклейку, оклеенную с обеих сторон топкими металлическими листами. Армированная переклейка благодаря металлическим листам хорошо работает на растяжение, внутренняя же прокладка, служащая заполнителем, значительно увеличивает устойчивость тонких металлических листов при сжатии и сдвиге и прочность при изгибе. [c.221]

На чем основана весовая выгодность трехслойной конструкции при работе на сжа1ис на изгиб [c.237]

Наиболее специфичными среди слоистых композиционных материалов являются трехслойные (сэндвичевые) конструкции, которые характеризуются высокой жесткостью при изгибе в результате использования тонких оболочек из жесткого материала во, внешних слоях, связанных с толстой, но низкомодульной сердцевиной (заполнителем). Такие конструкции интенсивно разрабатываются в авиационной промышленности, где сочетание тонких металлических слоев, покрывающих с обеих сторон сердцевину из сотового заполнителя или другого материала с низкой плотностью, нозволяет создать очень жесткую, но достаточно легкую конструкцию. Аналогичные конструкции используются в строительных панелях и кораблестроении, где оболочки часто изготовляются из стеклопластиков, а заполнителем является бальзовое дерево или пенопласт. При применении таких конструкций главной функцией заполнителя является удаление жесткой оболочки от центральной плоскости (нейтральной оси при изгибе) с целью увеличения эффекта повышения жесткости. В этом случае используется прием, аналогичный увеличению жесткости листовых материалов с помощью ребер жесткости или фитингов, часто используемый в реальных конструкциях, например при изготовлении корпусов лодок из стеклопластиков, которые представляют собой однооболочковые конструкции. [c.194]

Для балок сплошного поперечного сечения из однородного изотропного материала эта ошибка пренебрежимо мала, если балка длинная и на нее действует обычного типа нагрузка однако эта ошибка может оказаться серьезной, если балка очень короткая или на нее действуют приложенные на небольшом расстоянии друг от друга нагрузки, противоположные по направлению. Ошибка, очевидно, будет заметной для балок с произвольными длинами и нагрузками, если они изготовлены из трехслойного материала, имеют полки или решетчатую конструкцию, когда большая часть "матерпала сосредоточена вблизи внешних Поверхностей, что является наиболее эффективным с точки зрения сопротивления изгибающему моменту. Когда внутренняя часть балки облегчена, но остается достаточно прочной, чтобы выдерживать пТзперечные силы, то напряжения и деформации поперечного сдвига будут иметь тот же порядок величины, что и напряжения и деформации изгиба поэтому следует ожидать, что до- [c.192]

Исследование вязкоупругих свойств. При проектировании конструкций из термопластиков необходимо учитывать ползучесть этих материалов, заключающуюся в постепенном нарастании деформаций при действии постоянно приложенной нагрузки. В связи с этим деформации не могут быть представлены однозначно в виде функции напряжения, за исключением ограниченного по времени периода нагружения, для которого возможно приближенное описание реального поведения материала. Однако при малых деформациях определенные пластики можно рассматривать как обладающие линейной вязкоупругостью. Например, можно принять, что прогиб при изгибе невесомой балки длиной L под действием нагрузки W, приложенной в середине пролета балки, равен WL I48E,L, где Et — модуль упругости при ползучести, который зависит от длительности нагружения. Модуль Et можно подобрать для каждого вида деформации методом последовательных приближений. Из рис. 6.21 видно, что такой подход правомерен и для трехслойной балки при длительности действия нагрузки до 350 ч, когда имеется точное совпадение расчетных и экспериментальных данных. [c.157]

В кузовостроении также встречается комбинированное применение термопластических и термореактивных материалов. Показательным в этом отношении является экспериментальный автомобиль Байер (Bayer), изображенный на рис. 6.24. В его конструкции применена стеклопластиковая трехслойная панель с полиуретановым заполнителем. Кромки стеклопластиковых обшивок скрепляют, в результате чего образуется полость, в которую вводят жидкий полиуретан. Поднимающаяся при этом пена прочно скрепляется с внутренними поверхностями стеклопластиковых обшивок и застывает в течение нескольких минут. Необходима выдержка трехслой ной панели в течение 30 мин перед снятием с пресс-формы. Поли уретановый заполнитель с номинальным удельным весом, равным 9810 Н/м , распределяется по толщине неравномерно в середине удельный вес равен 3920 Н/м , а у обшивки 11 770 Н/м . Как показали испытания, анкерные болты крепления шасси выдерживают силу среза до 15 Н/м и силу растяжения до 2,94 кН. Испытания на усталость показали, что в качестве допустимого перемен ного нормального напряжения изгиба для трехслойной панели можно принять 53,781 МПа. [c.161]

В чем выгоды применения трехслойной обшивки в конструкции фюзеляжа Как влияет сдвнг заполнителя трехслойной обшивки на критические напряжения общей устойчивости при изгибе фюзеляжа [c.370]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...