Жесткость трехслойных конструкций

ЖЕСТКОСТЬ ТРЕХСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ [c.194]

Удельная жесткость трехслойных конструкций [c.197]

Пенистый материал ведет себя подобно губке, поэтому в процессе формования смола выдавливается из пористого заполнителя и пропитывает волокна. Так как несущие слои сосредоточены на внешних поверхностях изделия, то эти слои в основном определяют изгибную жесткость. Жесткость трехслойной конструкции изменяется в зависимости от степени сжатия в пресс-форме (рис. 6.20, а—г). Другим вариантом описанного технологического процесса может быть следующий процесс. Предварительно отформованный заполнитель из пенистого материала помещают между рабочими элементами пресс-формы, один из которых жесткий, а другой упругий, например, наполненный жидкостью сосуд из мягкого материала, с помощью которого поддерживается постоянное давление. [c.156]

Как показано на рис. 21, типовая трехслойная балка состоит из тонких наружных несущих слоев и заполнителя из относительно легкого материала. В трехслойных конструкциях из композиционных материалов несущие слои обычно состоят из совокупности армированных в различных направлениях элементарных слоев, а в качестве заполнителя применяют соты. Такие конструкции обладают высокой изгибной жесткостью при малой плотности и находят широкое применение. [c.142]

Трехслойные конструкции обладают высокой жесткостью при малой массе. Такое сочетание свойств достигается путем использования тонких обшивок из высокопрочных и высокомодульных материалов и заполнителя с малой плотностью, который служит для разнесения обшивок относительно срединной плоскости. Этим и достигается эффективное восприятие внешней нагрузки (в этом отношении трехслойная конструкция аналогична двутавровой балке). Однако так же, как и в двутавровой балке, эффект, получаемый в результате разнесения несущих слоев, снижается из-за податливости заполнителя (или стенки) при сдвиге. [c.197]

В отнощении композиционных материалов метод можно эффективно использовать при контроле жесткости конструкции, интегральной оценке степени адгезии и дефектном состоянии клеевых соединений в двух- и трехслойных конструкциях, поскольку [c.87]

Наиболее распространенные трехслойные конструкции, состоящие из двух тонких листов достаточно прочного материала (несущие слои или обшивки) и сравнительно толстого слоя легкого, но малопрочного заполнителя (пенопласт), выгодно отличаются от однослойных (того же веса) значительно большим моментом инерции (по сечению). Это обстоятельство, в свою очередь, определяет их высокую поперечную жесткость, обеспечивающую сохранность геометрических форм при значительных нагрузках и сопротивляемость усталостным напряжениям, а также высокие критические напряжения деформации сжатия, обусловливающие выигрыш в весе, особенно при использовании в качестве обшивок высокопрочных металлов (сталь, титановые сплавы и т. п.). Кроме того, применение в качестве легких заполнителей пенопластов, обладающих высокими теплоизоляционными свойствами, может обеспечивать требуемую жесткость и монолитность трехслойных конструкций в условиях кратковременного нестационарного нагрева. [c.155]

Перспективным материалом для изготовления глубоководных аппаратов с максимально возможной глубиной погружения с точки зрения высокой удельной прочности является стеклопластик, изготовленный методом намотки стеклянного волокна. За рубежом в течение последних лет осуществляется широкая программа исследований по проектированию и изготовлению таких корпусов методом намотки стеклянного волокна. Исследовались три типа конструкций цилиндрических подводных корпусов однослойная обшивка, подкрепленная ребрами жесткости, трехслойная с обшивками из стеклопластика и легким и прочным заполнителем между ними. Концевые крышки имеют сферическую форму. Основными трудностями, возникающими при изготовлении корпусов методом намотки, являются необходимость создания и контроля определенной степени натяжения волокна, получение соосных отверстий и т. д., особенно в случае изготовления толстых оболочек [91]. [c.342]

Большинство пластмасс непригодно для непосредственного применения в несущих конструкциях. Однако можно успешно использовать специфические выгодные свойства полимеров, сочетая пластики с другими материалами и добиваясь рациональных конструктивных решений. Примером такого сочетания могут быть трехслойные конструкции ( сандвичи ), получаемые комбинацией прочных тонких слоев обычно большой плотности, со сравнительно малопрочным легким, но достаточным по размерам ядром. Такая комбинация дает большую жесткость и прочность при минимальном увеличении веса. [c.141]

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]

Трехслойные конструкции имеют наружную и внутреннюю оболочки, выполненные из плотного и прочного материала. Пространство между ними заполнено легким материалом, связывающим их в систему высокой жесткости. Оболочки таких систем могут быть изготовлены из листового металла или пластмассы. 148 [c.148]

Трехслойные конструкции (металлические или пластмассовые), у которых в качестве заполнителей используются пенопласты, отличаются высокой прочностью и жесткостью и могут быть выполнены даже несущего типа. [c.164]

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]

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]

Только увеличением толщины оболочек и заполнителя в 2 раза при сохранении формы трехслойной конструкции (рис. 4.7, слева) можно добиться увеличения ее жесткости в 8 раз без изменения ее модуля упругости . Этот пример показывает условную природу модуля упругости , рассчитанного для слоистых конструкций, и его относительную бесполезность для предсказания жесткости конструкций, составленных из одних и тех же структурных элементов. Поэтому в общем случае лучше избегать или в [c.196]

Было установлено, что для слоистых пластиков, таких, например, как полиэфирные стеклопластики, максимальная удельная жесткость (жесткость, отнесенная к общей массе материала, приходящейся на единицу его площади) достигается при оптимальном соотношении компонентов. В трехслойных конструкциях, имеющих толщину оболочек значительно меньшую по сравнению с заполнителем, этот оптимум можно достичь, если масса обеих оболочек, отнесенная к единице площади оболочки (относительная масса оболочек), составляет 7з от общей относительной массы конструкции. Аллен [8] доказывает это положение, ссылаясь на ранее опубликованную работу [9], которая здесь не рассматривается. [c.197]

В качестве примера оптимизации удельной жесткости вернемся к трехслойной конструкции, рассмотренной в разделе 4.7.2. [c.197]

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]

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]

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

Большая разница жесткостей в продольном и окружном направлениях приводит к неэффективному использованию материала и существенному снижению несущей способности из-за недостаточной конструктивной прочности. Например, по испытаниям на осевое сжатие цилиндрических оболочек с укладкой волокон только в кольцевом направлении критическая нагрузка снижалась в несколько раз. Аналогично не дает желаемого эффекта стенка с малым числом слоев. Для обеспечения монолитности и надежной работы в намоточном варианте число слоев должно быть не менее 5—6. С малым числом слоев применяют тканевое армирование. В малых толщинах стенки целесообразно использование тонких волокон. Указанные рекомендации следует отнести также и к несущим слоям трехслойных конструкций. [c.148]

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]

Трехслойные балки. Трехслойная балка состоит из двух тонких слоев материала, расположенных снаружи и называемых несущими слоями, и толстого слоя заполнителя между ними (см. рис. 5.30, где показано характерное поперечное сечение). Заполнитель обычно представляет собой легкий малопрочный материал, служащий главным образом наполнителем или прокладкой, в то время как несущие слои делаются из высокопрочного материала.Трехслойные конструкции широко применяются там, где необходимы малый вес в сочетании с высокой прочностью и жесткостью. [c.187]

Структура трехслойных оболочек позволяет во многих технических приложениях, а именно, когда необходимо иметь большую изгибную жесткость, устранить основной конструкционный недостаток пластмассы — сравнительно большую податливость деформированию, поэтому можно создать весьма совершенные неметаллические трехслойные конструкции, особенно с применением стеклопластиков. [c.233]

Анализ результатов испытаний образцов толщиной 1 мм, выполненных с шагом 75 мм, показал что прочность клеевой прослойки в клее-сварном соединении более высокая, чем в клее-заклепочном и клее-винтовом соединениях. Так, например, при шаге 75 мм прочность клеевой прослойки в клее-сварных соединениях оказывается настолько значительной, что обеспечивает восприятие сдвигающих усилий, возникающих в трехслойных конструкциях из пластмасс и алюминия, с трехкратным запасом. Пакет из трех толщин для клее-заклепочных и клее-винтовых соединений обладает достаточной жесткостью (большей, чем пакет с клее-сварными соединениями). Это подтвердилось экспериментами на образцах небольших толщин (1 мм). [c.168]

Помимо высоких прочности и жесткости можно выделить следующие преимущества сотовых трехслойных конструкций по сравнению с каркасными конструкциями. [c.222]

Отличаясь высокой местной жесткостью, трехслойная обшивка имеет и сохраняет гладкую поверхность, благодаря чему уменьшается аэродинамическое сопротивление самолета. Эта особенность выделяет трехслойную конструкцию по сравнению с другими конструкциями, в частности, с клепаной, имеющей неровную поверхность из-за заклепок и из-за возможного волнообразования при значительных нагрузках или при температурных короблениях. [c.225]

Средний слой трехслойной конструкции должен обладать высокой жесткостью, достаточной тепло- и звукоизоляцией и предельной легкостью, поскольку он составляет основную массу конструкции и определяет ее вес. [c.81]

Панели, подкрепленные стрингерами, часто рассчитывают без учета изгибной жесткости обшивки между стрингерами (за исключением зон, примыкающих к стрингеру в пределах так называемой эффективной ширины ). Однако такое конструктивное решение не типично для композиционных материалов, которые, как правило, используются в гладких или подкрепленных трехслойных сотовых панелях (или в конструкциях типа тонкого авиационного профиля со сплошным сотовым заполнителем). [c.147]

Существенные особенности имеются при проектировании обмоток индукторов. На промышленной частоте витковые напряжения значительно меньше, чем в среднечастотном диапазоне, и для согласования индуктора с сетью 380 или 660 В необходимо большое число виктов. Часто витки ие укладываются в один слой, тогда используются двух- и трехслойные конструкции. Для однослойных обмоток применяют трубчатые проводники с основной токонесущей стенкой толщиной dl = 10- 12 мм и смещенным отверстием круглого (рис. 12-12, а) или прямоугольного (рис. 12-12, б) сечения. Ширина провода с лежит в диапазоне 16—70 мм. Прямоугольное сечение отверстия охлаждения предпочтительно, так как позволяет увеличить площадь канала при малой ширине провода и уменьшить расход меди и жесткость провода — при большой. Расчет активного и внутреннего реактивного сопротивлений однослойных обмоток производится так же, как и обмоток для средней частоты, причем в качестве толщины провода берется размер с1,. [c.203]

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]

Среди многослойных силовых конструкций трех лойные пластины и оболочки занимают особое место. Их давно широко применяют в тех случаях, когда требуются повышенная жесткость и минимальная масса. Высокая удельная изгибная жесткость в трехслойных конструкциях достигается простым приемом разнесения на некоторое расстояние (за счет промежуточного легкого слоя заполнителя) двух жестких несуш их слоев. В качестве заполнителя часто используют различные пенопласты, соты из металлической фольги или полимерной бумаги, гофры, ячейки и др. Для несуш их слоев применяют различные металлические сплавы, а также композиционные материалы с высокими удельными жесткостными характеристиками. Для обеспечения совместного деформирования несуш ие слои скрепляются со слоем заполнителя, например, с помош,ью высокопрочных клеев. [c.191]

При этом будем считать, что известны для п-х гармони-к разложения матрицы жесткости шпангоута IKnir 1см. (4.160)] и матрицы жесткости трехслойного элемента [/Сп Is. которые вычисляются по стандартным процедурам интегрирования канонической системы дифференциальных уравнений статики и последующего преобразования [см. (4.135), (4.136)]. Для узла конструкции, содержащего шпангоут и примыкающий элемент оболочки, согласно принципу возможных перемещений для равновесного состояния будем иметь [c.217]

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]

Из рис. 4.8 видно, что максимальная жесткость, достигаемая при толщине оболочки около 1,22 мм, равна 3620 МН ММ при определении ее с той точностью, которая возможна по рисунку. Можно также видеть, что относительно более низкая жесткость, равная 77Ы0 Н-мм , соответствует трехслойной конструкции с оболочками толщиной 3 мм и заполнителем толщиной, намного меньшей оптимальной. Малое удаление оболочек от нейтральной оси является главным фактором, ответственным за низкую жесткость. [c.198]

Особенностью записи показатели (4) является безразмерность его величины и сравнение с худшей по массе системой. Последнее обеспечивает важное в практическом отношении ограничение значений показатели диапазоном 0 < No < Такое количественное выражение удобно для использования в практике и совпадает с привычными количественными показателями сравнительных оценок. Например, для подкрепленной оболочки Nq = 0,6 означает, что ее масса составляет 60% от массы гладкой оболочки. Ограничение диапазона No справа позволяет в задачах оптимизации отбросить из рассмотрения конструкции, применение которых лишено практического смысла. Например, несущая способность трехслойных оболочек зависит от жесткости заполнителя на сдвиг. При маложестком заполнителе трехслойные конструкции, имея > 1, проигрывают по сравнению с однослойными гладкими и их применение нецелесообразно. Из условия No — 1 нетрудно установить область параметров таких конструкций. [c.19]

Для многослойных конструкций, состоящих из слоев различной жесткости, учитываются их специфические особенности деформации поперечного сдвига и надавливания волокон в маложестких слоях (заполнителях). При этом слоистая оболочка заменяется эквивалентной однослойной конструкцией с некоторыми приведенными жесткостными характеристиками. На основе общих зависимостей рассмотрен ряд коикретиых задач устойчивости слоистых цилиндрических, сферических н конических оболочек, цилиндрических панелей, пластин. Для двухслойных и трехслойных конструкций приведены графики, которые могут быть непосредственно использованы в практических расчетах. [c.2]

Разумеется, подкосное однолонжероиное крыло может быть изготовлено не только нз древесины. Пластмассовые крылья такой схемы установлены иа планерах Гарннс и А-ЮБ. На последнем носок крыла, работающий на кручение, имеет трехслойную конструкцию, изготовленную нз двух слоев стеклоткани и вклеенной между ними тонкой прослойки нз пенопласта. Трехслойные обшивки имеют высокую жесткость и не склонны к потере устойчивости. [c.164]

Импедансный метод применяют для контроля клееных узлов, в том числе трехслойных конструкций с металлическими и неметаллическими обшивками и легкими (соты, пенопласты) заполнителями между ними, контролируют клеевые соединения обшивок с другими элементами жесткости авиаконструкции, а также выявляют расслоения в изделиях из слоистых пластиков. Возможна проверка паяных соединений (например, в паяных сотовых панелях). Контроль соединений между двумя одинаковыми листами [c.227]

Иногда имеет место расположение ТКП под различными углами, тогда увязку плит между собой приходится вести через угловые переходники. Конструкция и размеры ТКП определяются монтажной схемой безмакетной увязки, расположением координатных отверстий на плоскости плиты и конструкцией стапеля. Материал для ТКП выбирают из соображений температурной компенсации размеров минимальной массы и необходимой жесткости конструкции. На рис. 74 и 76 показаны несколько конструкции ТКП, предназначенных для увязки узлов в стапелях. Конструктивное оформление ТКП может быть самым разнообразным 10 э-литные из листовой стали или алюминиевых плит, облегченные с элементами жесткости, трехслойные с сотовым заполнением и Другие. [c.116]

На рис. 9 балка защемлена в точке Л и свободно оперта в точках В и С. Ее прогиб в точке приложения заданной нагрузки Р должен иметь заданное значение б. Балка должна иметь трехслойное сечение с постоянными шириной В и высотой Н заполнителя. Покрывающие слои должны иметь общую ширину В, и их постоянные толщины С Н и Т2<. Н в пролетах Li и Lo подлежат определению из условия минимизации веса конструкции балки. Так как размеры заполнителя заданы, минимизация веса балки означает минимизацию веса покрывающих слоев. Кроме того, так как упругая изгибная жесткость s,- поперечного сечения с толщинами Г,-, г = 1, 2, покрывающих слоев равна Si = ЕВНЧij2, где —модуль [c.98]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...