Методики расчета прочности.

eXmajor-ME

Любитель Малой Авиации
подскажите пожалуйста как мне пересчитать изменение в конструкции питенполя, хочу изменить   систему подкосов с четырехточечного на трехточечное, такое весьма удобное в эксплуатации ...
так как сам ни разу не считал подобные конструкции буду признателен в помощи 

[edit][ch9642] Винoгpaдoв Н.Н., Вeтчинкин В.П. Кoнcтpyкция и pacчeт caмoлeтa нa пpoчнocть 1935г.
http://www.avia-master.ru/zipfiles/kirsnp.zip
http://ihtika.net/qwe/lff/filein/171923.html[/edit]

:)

/me
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
подскажите,считаю лонжерон по кондратьеву,какой коэфиц.безопасности надо брать 3 или 1,5. или тройка только в местах установки подкоса и узлов навески крыла(там ставятя бобышки)
Камрады! Очень хороший вопрос!!!!!

При расчете подкосного крыла "по Кондратьеву" надо обязательно брать коэффициент 3,0,
и НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не использовать 1.5 , и вот почему.

Наиболее нагруженной частью лонжерона подкосного крыла является участок между подкосом и фюзеляжем. Этот участок работает и на изгиб, и на сжатие. Для того, чтобы посчитать напряжения от сжатия и от изгиба, надо использовать момент сопротивления и полную площадь сечения поясов ложерона.  Эта методика, кстати, приведена в РДК СЛА.

Чтобы не мудрить со всем вышеописанным и не отвлекать людей от конструирования и строительства, ВПК (Вячеслав Петрович Кондратьев) предложил "примитивную" методику расчета напряжений, там даже в квадрат ничего возводить не надо.

Но! [highlight]Все расчетные "сложности" он ввел в тот самый коэффициент безопасности 3,0 [/highlight]

Я сверил результаты расчетов по двум методикам - "по Кондратьеву" и РДК СЛА, для крыла самолета типа Че-20.

Так вот:

1) При использовании коэффициента безопасности 3,0 и расчете по методике ВПК, сечение получается процентов на 10...20 больше, чем при использовании методики РДК СЛА с коэффициентом 1,5.

2) При использовании коэффициента 1,5 и методики ВПК, полки ПОЛУЧАЮТСЯ ПРОСЛАБЛЕННЫМИ !!!!!

:IMHO ВПК зря предложил подобную методику. Когда мне доводилось проверять расчеты, сделанные по этой методике, и указывать авторам на недопустимость использования коэффициента 1,5, в ответ звучала цитата из анекдота: "Ну ты чо, 3,0 - это Кондрат для лохов написал, а для нормальных пацанов - 1,5".

Скорее всего, надо было рассчитать номограммы определения площадей сечения поясов в зависимости от материала (дерево - Д16Т - стеклопластик), положения подкоса и т.п. для наиболее ходовых масс самолетов.
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
И еще одно замечание - по расчетным напряжениям для Д-16Т. Лет восемнадцать назад, будучи молодым и горячим, (третий курс, 22 года) я посчитал прочность верхнего пояса лонжерона подкосного крыла из Д16Т по Кану-Свердлову. Получилось расчетное разрушающее напряжение сжатия около 33 кг/мм2. Сделали ложерон, склепали крыло. Потом пришло время предъявлять техкому ФЛА. И тут Юрий Гаврилович Криков начал водить меня фейсом по тэйблу, со словами:
"Кто же Вам сказал, что уголок Д-16Т разрушается от сжатия при таком напряжении? По моему опыту, юноша, при статических испытаниях до разрушения крыла НИ РАЗУ НЕ БЫЛО ПОЛУЧЕНО НАПРЯЖЕНИЕ СЖАТИЯ БОЛЕЕ 28 КГ/ММ2! "

На то же натолкнулась, по моим данным, одна самарская фирма при сертификации дюралевого крыла. В первоначальном виде их крыло давало в сжатой полке 32 кг/мм2. Для того, чтобы пройти статику, без изменения лонжерона, им пришлось укоротить размах консольной части на  400 мм, что как раз позволило довести напряжения сжатия до 28 кг/мм2. Летные характеристики, кстати, от этого только улучшились :)

Отсюда практический совет; при поясах из Д16Т в сжатом поясе не превышайте 28 кг/мм2, а в растянутом - 32, и все у вас будет ОК. :~)
 

erisky

Я люблю строить самолеты!
Откуда
г.Оренбург
Наиболее нагруженной частью лонжерона подкосного крыла является участок между подкосом и фюзеляжем. Этот участок работает и на изгиб, и на сжатие. 
Ну уж тут вы погорячились,самое напряженное состояние в районе как раз подкоса :IMHO И по поводу коэффициентов:для Д16Т и берётся 28 кгс\мм2,а ещё лучше 25(это на изгиб) и будет вам запас примерно 1,65. В узлах можно спокойно увеличить ещё в 1,25(по незнанию),на смятие брать нужно не менее 3.
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
Наиболее нагруженной частью лонжерона подкосного крыла является участок между подкосом и фюзеляжем. Этот участок работает и на изгиб, и на сжатие. 
Ну уж тут вы погорячились,самое напряженное состояние в районе как раз подкоса :IMHO И по поводу коэффициентов:для Д16Т и берётся 28 кгсмм2,а ещё лучше 25(это на изгиб) и будет вам запас примерно 1,65. В узлах можно спокойно увеличить ещё в 1,25(по незнанию),на смятие брать нужно не менее 3. 
Так, я опять недостаточно понятно написал  :(

1) Напряжение 28 кг/мм2 в сжатой дюралевой полке - это РАЗРУШАЮЩЕЕ напряжение, без коэффициентов безопасности. То есть поясу приходит реальный конец при этом напряжении. Это связано с местной потерей устойчивости конструкции.

2) Коэффициент 3,0 у Кондратьева появился не от того, что материалы плохие, и не по "незнанию",  а от того, что он дает [highlight]очень сильно упрощенную[/highlight] методику.

Что из этого следует:

Допустим, Вы проектируете самолет под максимальную ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ перегрузку 3,8. Это значит, что при проведении статических испытаний крыло должно сломаться при перегрузке не менее 5,7. В противном случае Ваш самолет не может быть признан годным к полетам.

Связано это вот с чем. Представьте себе, что Вы крутите вираж с креном 60 градусов. При этом перегрузка составляет 2,0. Максимальная интенсивность термика, в который может воткнуться Ваш аэроплан, создаст перегрузку еще 1,8. (это проверено практикой многих десятилетий). Поэтому Нормы летной годности ОБЯЗЫВАЮТ  конструктора принимать максимальную ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ перегрузку не менее 3,8.

А как доказать то, что Ваш самолет может выдержать перегрузку 3,8 ? Те же Нормы говорят:  если при испытаниях Ваша конструкция сломается при перегрузке НЕ МЕНЕЕ 5,7.  Если ломается при меньшей перегрузке - аэроплан не годен.

Теперь что получается на практике.

1) Если Вы посчитаете лонжерон по методике Кондратьева на эксплуатационную перегрузку 3,8 и  используете коэффициент f=1,5 под разрушающее напряжение 28 кг/мм2 - то Ваше крыло при испытаниях на разрушение или, не дай бог, в полете, сломается при перегрузке 4,7...5,0. Это означает, что реально Ваш самолет недостаточно прочен.

2) Если Вы примете эксплуатационную перегрузку 3,8 и при расчете по методтке Кондратьева используете f=3.0 под разрушающее напряжение 28 кг/мм2 - то Ваше крыло сломается при перегрузке где-то 6,0...7,0. Да, получается некий избыток прочности, однако он карман не тяготит, ибо реально на самолете с взлетной массой 600 кг перетяжеление составит около 1,5 кг, о чем Кондратьев пишет в начале статьи.

В общем, камрады, пользуйтесь методикой СибНИА, РДК СЛА, том 2. Там, по крайней мере, все логично. Ну и не пренебрегайте статическими испытаниями.
 

Любитель

Я люблю этот форум!
Откуда
Москва
Если Вы посчитаете лонжерон по методике Кондратьева на эксплуатационную перегрузку 3,8 и  используете коэффициент f=1,5 под разрушающее напряжение ...то Ваше крыло при испытаниях на разрушение или, не дай бог, в полете, сломается при перегрузке 4,7...5,0. Это означает, что реально Ваш самолет недостаточно прочен.
Интересно, а сколько же реально имел тогда Арго у которого сломалась консоль в полете?
Следуя вашим рекомендациям получается что менее +3g.
Лично я в этом сильно сомневаюсь :IMHO
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
Почтенный Любитель!

Крыло у Арго сломалось при РАСЧЕТНОЙ, она же РАЗРУШАЮЩАЯ, перегрузке. Увы, что эта величина была установлена таким трагическим образом :(

Другое дело, как эта перегрузка была создана... Недаром те же Нормы летной годности устанавливают, помимо ограничений прочности, ограничения на маневрирование.

Например АП-23:

- нормальная категория - ничего, кроме виражей с креном до 60 градусов - макс. эксплуатационная +3,8 ... -1,72
- многоцелевая категория - плюс штопор, горки и боевые развороты, крен до 90 градусов         -"-      +4,5... -1,9
- акробатическая категория - все что можешь                                                                                  -"-     +8,0...-6,0

Так-с... придется все-таки расписать новую ветку, чтобы рассказать о прочности... А то полный бардак получается - путаем "запас прочности", "коэффициент безопасности", "расчетную" и эксплуатационную перегрузки.

Честно говоря, наша литература никогда внятно не объясняла смысл этих понятий. А жаль.
 

Любитель

Я люблю этот форум!
Откуда
Москва
Крыло у Арго сломалось при РАСЧЕТНОЙ, она же РАЗРУШАЮЩАЯ, перегрузке. 
Но позвольте. В расчетах приводится +3 эксплуатационной и 1,5 коэфициент безопасности. И все сходится.
Просто выше вы сказали что по Кондратьеву расчитывать не есть правильно, и коэфициент надо бы брать равным 3. Вот что и вызвало смущение, потому как, ежели исходить из вашего заключения то Арго был расчитан выходит отсилы на 3 с хвостиком разрушающей.???
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
Любитель, я говорю как раз о том, если Вы решили пользоваться методикой, данной Кондратьевым, - то НЕУКОСНИТЕЛЬНО следуйте приведенным в ней действиям, в том числе - коэффициенту безопасности 3,0 - в особенности, для подкосного крыла.

Внимательно прочитайте главу "Азбука прочности". Смысл там такой:

1. Определите максимальную ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ перегрузку, которую Вы НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не должны превышать, и соответствующие ограничения маневрирования. (здесь я все-таки советовал бы Вам использовать величины и ограничения АП-23 или АП-ОЛС)

2. Постройте эпюры нагрузок и рассчитайте МАКСИМАЛЬНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ силы и моменты в конструкции.

3. Умножьте эти силы и моменты на КОЭФФИЦИЕНТ БЕЗОПАСНОСТИ 3,0

4. Подберите сечения по пределу прочности материала.

5. Постройте аэроплан в соответствии с рассчитанными сечениями и летайте, НЕ ПРЕВЫШАЯ перегрузки из п.1

И все будет у Вас хорошо.

Заметьте - ни в одном Руководстве по летной эксплуатации не приводится (и не должна приводиться) величина РАЗРУЩАЮЩЕЙ перегрузки. И Кондратьев этого понятия не использует.

Если же брать способ построения эпюр нагрузок у Кондратьева, а коэффициенты безопасности - из РДК СЛА или АП-23 - то с высокой вероятностью Ваш самолет разрушится ДО ДОСТИЖЕНИЯ ВЫБРАННОЙ ВАМИ максимальной эксплуатационной перегрузки.
 

Любитель

Я люблю этот форум!
Откуда
Москва
если Вы решили пользоваться методикой, данной Кондратьевым, - то НЕУКОСНИТЕЛЬНО следуйте приведенным в ней действиям, в том числе - коэффициенту безопасности 3,0 - в особенности, для подкосного крыла.
Всеравно не могу понять почему нужно брать именно 3. Для узлов еще могу понять, но в целом... И почему это так страшно и важно именно для подкосного крыла?
Заметьте - ни в одном Руководстве по летной эксплуатации не приводится (и не должна приводиться) величина РАЗРУЩАЮЩЕЙ перегрузки. И Кондратьев этого понятия не использует.
А я и не говорю об разрушающей, просто упомянул о ней, так как коэфициент безопасности в 3 ед. считаю не оправданно завышенным. О чем и сказал выше упоминая об Арго, ибо если следовать вашим советам то аппарат который развалися в лучшем случае был расчитан на +2. А это мне кажется мягко говря не совсем так. Я вот к чему веду...
Если же брать способ построения эпюр нагрузок у Кондратьева, а коэффициенты безопасности - из РДК СЛА или АП-23 - то с высокой вероятностью Ваш самолет разрушится ДО ДОСТИЖЕНИЯ ВЫБРАННОЙ ВАМИ максимальной эксплуатационной перегрузки.
Потрудитесь обяснить пожалуйста почему.
Лично у меня и учеловека считавшего по другому методу, сечения полок сошлись один в один при этом коефициент у меня был 1,5, а в месте подкоса 2 (считано по Кондратьевской методике). Почему тогда так получилось?
Кстати рекомендованый коефициен в 3 не встречал нигде... (кроме Кондратьева)
 

TheRaven

Учите матчасть !
Откуда
Самара
Почтенный Любитель!

Отвечу на Ваши вопросы по пунктам. Было бы хорошо, если у Вас перед глазами была глава "Азбука прочности" из книги Кондратьева и Краснопольского "Самолет своими руками".

1. Коэффициент 3,0 от максимальной эксплуатационной нагрузки принимается по следующим причинам:

(а) из-за предельно упрощенной методики расчета, особенно подкосного крыла. Почему подкосного? Посмотрите, пожалуйста, методику расчета подкосного крыла в РДК СЛА. Она там несколько более сложная, зато и коэффициенты меньше. Не забывайте - авторы ПРЕЖДЕ ВСЕГО ДУМАЛИ О ВАШЕЙ ЖИЗНИ.

(б) для обеспечения ресурса конструкции (посмотрите пример с Як-50 из книги).


2. Считаете, что коэффициент 3,0 неоправдвно завышен? Возможно. Но, в чем я полностью согласен с ВПК, при грамотном проектировании прирост массы составит 1,5...3,0 кг, что сопоставимо с плотным обедом пилота. Зато - полная уверенность в прочности аэроплана, притом многие годы...

По моему опыту конструирования. Самолетику, приведенному ниже на фото, уже 12 лет - и он прекрасно работает, летает на Тамани. И хотя у меня была возможность вылизывать конструкцию до звона (Аэрокосмический университет, вычислительный центр, прочнисты - да я и сам прочнист по подготовке) я этого делать не стал. И применил тот самый завышенный коэффициент 3,0 там, где надо (корневые сечения полок, оси стяжки крыльев, пилоны двигателей, рама кабины, подкосы стабилизатора). И получился он весьма легкий - с Хиртами весил всего 640 кг - что для четырехместной лодки такой схемы (макс. взлетный вес 1350, максимальная допустимая скорость 250) немного.

3. Про разрушившийся АРГО-02. Ни Вы, ни я ТОЧНО не знаем трех вещей:

- какие реально данные использовал автор при расчете
- какую фактическую перегрузку создал пилот
- из чего и как крыло было сделано.

По мне, так это еще один повод грамотно проектировать самолет - "срезая" всевозможное мясо в несиловых местах и "вбивая" снятый вес в прочность. Ну и не превышать установленные для конструкции ограничения!

4. Про упрощения, принятые Кондратьевым, я написал в посте #201. К сожалению, для более подробного разъяснения у меня времени маловато (хотя желание есть), уж простите, пожалуйста.

Резюме: будте добры, прочитайте внимательно стр. 161 и 162 вышеупомянутой книги. Я двумя руками готов подписаться под каждой фразой. Если у Вас вдруг этой книги нет - посмотрите ссылки или пишите мне в личку. Я удовольствием Вам помогу.

Спасибо и - приятных и безопасных полетов!
 

Вложения

Любитель

Я люблю этот форум!
Откуда
Москва
завышенный коэффициент 3,0 там, где надо (корневые сечения полок, оси стяжки крыльев, пилоны двигателей, рама кабины, подкосы стабилизатора)
Возможно мы не поняли друг друга. Либо вы не четко написали, либо я не правильно понял, что вы рекомендуете закладывать 3 не во всю конструкцию, а в особо нагруженых местах, от сюда и куча лишних вопросов :). А в таком случае, перетяжеления и вправду будут мизерные, хотя я всеравно склоняюсь к 2, тем паче конструкция деревяная и не склонна к выработке со временем, в отличии от метала.
А Кондратьев у меня есть и читан уже перечитан, можно сказать настольная книга. Да и куча другой литературы, - спасибо и форуму, и участникам, и отдельным людям :).
 

meglin1

Делайте хорошо - плохо само получится!
Откуда
Харьков
Позвольте и мне привести пример.
Реальные конструкции на самом деле всегда сложнее предлагаемых расчетных схем. У крыла Бекаса на каждом лонжероне - два пика напряжений: у подкосного узла и посередине пролета. Посередине - даже несколько больше. Именно поэтому у меня всегда вызывали изумление советы качать массу в корневые узлы:).
Грузим на расчетную +6,6. Достигаем 6 с копейками - хрясь! Дикий скрежет, самолет повисает с вывороченными крыльями-суставами... Потеря устойчивости переднего лонжерона неподалеку от фюзеляжного узла крепления. Хм, странно. По расчетам это место околонулевое по моменту... Может, случайно? Ремонтируем. Грузим... +6 с копейками - хрясь! Ремонт расползся аккурат посередине - епрст, это же было типовым способом ремонта... Пришлось пересмотреть и разработать новый типовой ремотный перестык. Ну, теперь все будет хорошо. Грузим - хрясь! Аккурат рядом, сразу после ремонтного места.
Пришлось останавливать надолго и искать причины. Даже пдключать "Космос". Он подтвердил: вопреки всем приведенным ранее расчетам, действительно корень переднего лонжерона перегружен и теряет устойчивость, причем из своей плоскости. Так получилось, что в это место сошлись аж пять усилий, как потом удалось не спеша выяснить.
Что делать? "Космос" на это ответа не дает. Усилить лонжерон? В общем, обошлись локальным усилением нижней полки длиной в 0,45 м и добавлением одного диагонального раскоса внутри крыла - все это можно сделать во время планового обслуживания, ограничив эксплуатационную перегрузку бортов в эксплуатации цифрой +4/-2.
Это я к серьезности слов о непренебрежении статиспытаниями...
Испытания являются единственным доказательством прочности, это написано во всех нормах прочности. А расчеты всегда обладают гипнотичеким влиянием в первую очередь на самого расчетчика.
 
Спасбо TheRaven и другим очень толково  и понятно !!!!!
Побольше таких пояснений !!!
 

helipilot

Я люблю строить самолеты!
Откуда
Борисполь
Привет всем!Вопрос:А как рассчитать или на какие силы,верхние стойки на которых как правило крепиться центроплан парасолей,верхние крылья бипланов?   
 

Юрий Ер

Грамотный, не есть, умный.
Откуда
Ижевск
Это я к серьезности слов о непренебрежении статиспытаниями...
Испытания являются единственным доказательством прочности, это написано во всех нормах прочности. А расчеты всегда обладают гипнотичеким влиянием в первую очередь на самого расчетчика. 
И это истина, давно бьюсь с любителям  по считать, ставящими в переди  расчёт. Всё же стат испытания, основа безопасности, а расчёт это экономика.   
 

helipilot

Я люблю строить самолеты!
Откуда
Борисполь
Это я к серьезности слов о непренебрежении статиспытаниями...
Испытания являются единственным доказательством прочности, это написано во всех нормах прочности. А расчеты всегда обладают гипнотичеким влиянием в первую очередь на самого расчетчика. Но ведь что бы что-то научно сломать,надо это сделать,а без расчетов его (это) не сделаешь -о, какой парадокс.


И это истина, давно бьюсь с любителямпо считать, ставящими в передирасчёт. Всё же стат испытания, основа безопасности, а расчёт это экономика.
 

helipilot

Я люблю строить самолеты!
Откуда
Борисполь
Но ведь что бы что-то научно сломать,надо это сделать,а без расчетов его (это) не сделаешь -о, какой парадокс.
 

Bazilio

хочу летать...и буду летать...
Откуда
Москва
с другой стороны позволить ломать, то на что копил месяцами, этими же месяцами сидел, корпел, доставал, искал, мечтал, встречал стены, грабли, может позволить не каждый.
представте плод вашего, и не только, разума и рук в один солнечный весенний денек, вы в предвкушении полетов, делает так -хрясь... мне страшно даже представить бОльшего кошмара для самодельшика. в такой момент могут вывернуться крылья не только у аппарата...

систему ломания могут позволить себе те кому:
-либо есть на чем летать
-либо те у кого постройка аппарата не занимает много времени

вывод: если есть возможность - ломать, если нет слушать умных товарищей которые на ломании руку набили и брать коэф-ты 3
 

Bazilio

хочу летать...и буду летать...
Откуда
Москва
посему считаю полезным чтоб умудренные опытом и образованием товарищи делились опытом расчета, проектирования и постройки, т.к. каждый, у кого нет спец образования, решает свои проблемы как может, что не всегда соответствует совместимости с жизнью
 
Вверх