Шагом стригеров ( b ) необходимо задаться.
При определении коэффициента 
принимать то, что все кромки опертые.
( в данной формуле 
первое слагаемое относится к плоской панели , а второе – с учетом кривизны панели ).
Условие работоспособности панели на сдвиг - 
При невыполнении данного условия необходимо увеличить толщину обшивки или уменьшить шаг стрингеров или одновременно изменить оба параметра.
4.3.3 Расчет действующих и критических нормальных напряжений при определенных выше толщины обшивки и шага стрингеров.
Итак, критерий прочности : 
+ ( 
)2 = 1,0,где в числителях – действующие напряжения, а в знаменателях – критические напряжения, при этом обшивка полностью воспринимает сдвиг и частично воспринимает сжатие вместе со стрингером ( присоединенная обшивка шириной 2с – см.Рис.2.5 ).
Ширина присоединенной обшивки обозначается 2с, которая определяется по формуле: 2с = 1,9⋆ 
⋆ 
= b⋆ 
[ 2 ], ( 2.3 ), стр.63,где: 
критического напряжения местной или общей потери устойчивости стрингера ( см. выше );
– тот уровень нормальных напряжений, при котором обшивка теряет устойчивость между стрингерами. 
= 
+ 
; [ 2 ], ( 2.8 ), стр.65 
; [ 2 ], стр.65, R – радиус фюзеляжа; b – шаг стрингеров.
В данной формуле первое слагаемое относится к плоской панели , а второе – с учетом кривизны панели .
= 
– коэффициент, определяющий какая часть обшивки работает вместе со стрингером.
= 
.
Действующее напряжение : σдейств. = 
Отношение 
= 
.
4.3.4 Проверка действия требования критерия прочности : + ( )2 = 1,0 ,где : σдейств. = 
= + 
= 
; 
.
Определение = .
4.3.5 Меняя параметры 
и 
составить таблицы и построить графики ( см. выше ), на которых по оси ординат показать коэффициент h = 
, а по оси абсцисс – шаг стрингеров.
Сравнение всех вариантов и сделать выводы можно при h = 1.Для этого необходимо построить график, на котором по оси ординат показать 
= 
а по оси абсцисс – шаг стрингеров для различных вариантов ( см. выше ).
Необходимое условие выполнения студентами настоящей работы- владение студентами знаниями и практическим применением программ статистической обработки результатов исследований и электронных таблиц EXCEL.
5. Проектирование панели в трехслойном варианте –см. Рисунок 9.
1,2 - обшивки из углепластика : КМУ-4Э,01П ; КМКУ-3.150.Э0,1; КМУ-7Л . 3 - сотовый заполнитель – ПСП ( полимерный сотопласт ). В данной конструкции, при нагружении в плоскости обшивки:
·- обшивка воспринимает все нагрузки;
· - сотовый заполнитель обеспечивает устойчивость.
Ниже представлены последовательность проектирования и пример.
Проектирование обшивки.
5.1.1 При применении углепластика необходимо ввести дополнительный коэффициент безопасности ¦доп.= 1,25, при этом расчетные нагрузки будут:
ПРИМЕР:qσ = 38х1,25= 47,5 кгс/мм. ( сжатие ) ; qτ = 21 х 1,25 = 26,25кгс/мм.(сдвиг ).
5.1.2 Углепластик КМУ-4Э,01П при температуре 200С имеет следующие характеристики:
· предел прочности при растяжении вдоль направления 00 ( вдоль основы ) 
= 90 кгс/мм2;
· модуль упругости при растяжении вдоль направления 00 
= 12000 кгс/мм2;
· предел прочности при сжатии вдоль направления 00 ( вдоль основы ) 
= 90 кгс/мм2;
· предел прочности при сдвиге 
= 8,0 кгс/мм2;
· предел прочности при сдвиге 
= 29,0 кгс/мм2;
· коэффициент Пуассона m0,90 = 0,265 ( для однонаправленного слоя );
· толщина одного слоя ( монослоя ) d1 = 0,125мм.
· удельный вес γ=1,5 г/см3.
5.1.3. Направление 00 ( для основы ) соответствует направлению действия нагрузки qσ ,анаправление для основы 
0 соответствует направлению действия нагрузки qτ. Исходя из этого, определим необходимую толщину КМУ для восприятия qσ и qτ , имея ввиду то , что панель работает на сжатие и сдвиг одновременно.
5.1.4 Определение необходимой толщины ( 
) и необходимого количества слоев (n0 ) с ориентацией основы 00 для восприятия qσ :
· - 
= 
= 
= 0,53мм.; n0 = 
= 
= 4,22. Исходя из того, что будет 2 обшивки, примем n0 = 6 слоёв. ( и d1 см. выше ). Округление необходимо проводить до четного количества слоев. В данном случае n0 = 6 слоёв, из них 3 слоя будут располагаться в одной обшиивке, и 3-в другой.
5.1.5 Определение необходимой толщины ( 
) и необходимого количества слоев (n45 ) с ориентацией основы 0 для восприятия qτ : · - 
= 
= 
= 0,91мм. Количество слоёв с ориентацией 0 будет : n45 = 
= 
= 7,24. Исходя из того, что будет 2 обшивки, примем n45 = 8 слоев. ( 
Округление необходимо проводить до кратного 4-м количества слоев. В данном случае n45 = 8 слоёв, из них 4 слоя будут располагаться в одной обшиивке, и 4-в другой.
5.1.6 Прежде, чем перейти к дальнейшему расчету необходимо сформировать последовательность ориентации слоев, исходя из следующего:
· - количество слоев в одной обшивке должно равняться количеству слоев во второй обшивке ( принцип равенства слоев );
· - в каждой обшивке количество слоев с ориентацией + 450 должно равняться количеству слоев с ориентацией – 450;
· - должна соблюдаться конструктивная симметрия ( осью симметрии является сотовый заполнитель ) – ориентация слоев в одной обшивке должна быть зеркальным отражением ориентации слоев во второй обшивке ( иначе будут поводки конструкции ).
В нашем примере : +450, 00, -450, 00, +450, 00, -450, соты , - 450, 00, +450, 00, -450, 00, +450.
Для выполнения выше перечисленных требований, возможно надо будет скорректировать количество слоев, определенное в пункте 6.1.6. Только после этого можно перейти к п.5.1.7.
5.1.7 Определение суммарного количества слоев и суммарной толщины КМУ. Всего имеем : 
n0 + n45 = 6 + 8 = 14слоёв, общая толщина которых равна 
= 14 х 0,125 = 1,75 мм.
5.1.8 Определение действующих напряжений. При данной толщине действующие напряжения равны:
= 
= 
= 27,14 кгс/мм2 ; 
= 
= 
= 15,0 кгс/мм2 ;
5.1.9 Определение предела прочности 
и модуля упругости 
для данной укладки, для чего определим коэффициент укладки Кукладки.
Для направления 00 ( вдоль действия потока qσ ) Кукладки = 
+ 0,25 
= 
+ 0,25 
= 0,43 + 0,14 = 0,57. 
= 0,57 х 90 = 51,3 кгс/мм2 , а 
= 0,57 х 12000 = 6840 кгс/мм2. 
51,3 кгс/мм2; 
5.1.10 Для направления 0 ( от действия потока qτ ) 
х + 
х 8 + 
кгс/мм2.
5.1.11 При действии на конструкцию комбинации нагрузок: (растяжения или сжатия ) по осям X ( направление вдоль основы ленты ) и У ( направление вдоль утка ) и сдвига в плоскости ХУ , предельное состояние пакета можно определить по критерию Цая-Хилла:
- 
+ 
+ 
где : в числителях – действующие напряжения, а в знаменателях – пределы прочности по соответствующим направлениям.
При действии на конструкцию только 
и 
формула упрощается и принимает вид :
+ 
1. В нашем обозначении данная формула имеет вид :
+ 
= 
+ 
= 0,28 + 0,56 = 0,84,что меньше, чем 1,0.Запас по прочности = 
= 1,19.
При проектировании необходимо стремиться к тому, чтобы коэффициент запаса прочности был равен 1,0 или близкий к 1,0. ( Например, 0,95 – 1,05 ). Для этого необходимо скорректировать количество слоев и их ориентацию, выполняя требования п.5.1.6.
5.1.12 Выводы :
1. Спроектированная обшивка отвечает требованиям прочности со следующей схемой расположения слоёв : +450, 00, -450, 00, +450, 00, -450, соты , - 450, 00, +450, 00, -450, 00, +450 , где 00- направление основы вдоль действия qσ. Толщина 2-х обшивок = 1,75мм, или 0,875мм каждая.