可以較好地研究機(jī)翼的傳力規(guī)律和參加承受機(jī)翼總體力的主要結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。
"傳力分析中的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化原則
()略去次要構(gòu)件和次要結(jié)構(gòu)部分。使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為只有兩根梁之間的單閉室翼盒結(jié)構(gòu)來(lái)承受機(jī)翼的總體內(nèi)力,這樣,既降低了結(jié)構(gòu)的靜不定數(shù),又抓住了結(jié)構(gòu)傳力的主要部分。
()略去構(gòu)件的次要受力特性。因此認(rèn)為它只是承受軸向力,而忽略其承彎能力。但這不是絕對(duì)的,當(dāng) 很小,以致 %&’ ( ),那么它還是能承受由力戶引起的彎矩。
(*)簡(jiǎn)化集中連接為鉸支或固支,簡(jiǎn)化分散的鉚連接為連續(xù)連接。這種簡(jiǎn)化使得傳力分析在一個(gè)理想的結(jié)構(gòu)模型中進(jìn)行,使分析結(jié)果理性化。但在安全壽命、損傷容限等分析工作中,這種簡(jiǎn)化是不合理的,它忽略了構(gòu)件連接的細(xì)節(jié)效應(yīng),而這種效應(yīng)往往是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的危險(xiǎn)因素。
上述簡(jiǎn)化一般應(yīng)以偏安全為宜。
"結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能夠承載的條件
()一個(gè)構(gòu)件能否傳遞這種或那種載荷,就要看該構(gòu)件在此種載荷下能否滿足強(qiáng)度要求(不發(fā)生破壞)或在通常結(jié)構(gòu)效率下(構(gòu)件的重量不應(yīng)過(guò)大)構(gòu)件的形變是否超過(guò)了允許值。如不能滿足這其中條件之一,就認(rèn)為它不能承受并傳遞該載荷。
()除了解結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件能否承受某種載荷或是否適宜承受某種載荷外,還必須考察結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的連接能否傳遞該種作用載荷,即某個(gè)力能否傳到某構(gòu)件上(傳人);又是否能從該構(gòu)件傳到另外一些構(gòu)件上(傳出);最后能否傳到支承該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上(傳至基礎(chǔ))。三個(gè)條件缺一不可。
例如,一個(gè)薄壁梁要通過(guò)某接頭承受彎矩,那末該接頭必須能使彎矩傳人?墒菇宇^在梁平面內(nèi)與其上、下緣條相連,以便保證構(gòu)成彎矩的一對(duì)軸力傳人。而若該彎矩直接以集中力的形式加到腹板上,則因不符薄板受力特性,無(wú)法傳人。又如討論某一孤立的平面梁,雖然它本身能承受作用于自身平面內(nèi)的彎矩,但如果根部與基礎(chǔ)是鉸接,那么彎矩就不能從根部傳出去,這樣實(shí)際上此梁就不能受此彎矩。因此構(gòu)件的支承情況應(yīng)與構(gòu)件的受力特性相適應(yīng)才能使構(gòu)件傳一定的力。
*"靜不定結(jié)構(gòu)受力時(shí)的剛度分配原則
一般結(jié)構(gòu)分為靜定結(jié)構(gòu)和靜不定結(jié)構(gòu)。在靜定結(jié)構(gòu)中,力在各元件中的分配是確定的。它們只和各元件(或支座)及作用力的相對(duì)幾何位置有關(guān),根據(jù)靜力平衡條件即可確定各元件的內(nèi)力。而靜不定結(jié)構(gòu),除去靜力平衡方程外,還必須同時(shí)根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件才能求出各元件所受的力,即力的分配還和各元件本身的剛度和支承條件有關(guān)。在一定條件下(如機(jī)翼變形符合平剖面假設(shè)),結(jié)構(gòu)中各個(gè)元件可直接按照本身剛度的大小比例來(lái)分配它們共同承擔(dān)的載荷,這種正比關(guān)系我們稱(chēng)之為“剛度分
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配原則”。在定性分析中我們往往應(yīng)用剛度分配法來(lái)研究力在靜不定結(jié)構(gòu)中的傳遞規(guī)律。
剛度是指材料和結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。這里所說(shuō)的剛度是指元件(構(gòu)件)的結(jié)構(gòu)剛度,它的度量是指元件在載荷作用下抵抗變形的能力,即元件產(chǎn)生單位變形所需的外載值。一個(gè)結(jié)構(gòu)有各種變形,如伸長(zhǎng)、轉(zhuǎn)角或扭角等,則對(duì)應(yīng)的就有拉伸剛度、彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。
"傳力分析方法
從結(jié)構(gòu)的外載荷作用處開(kāi)始,依次取出各個(gè)構(gòu)件部分或元件為分離體,按它們各自的受力痔性合理簡(jiǎn)化成典型的受力構(gòu)件—
—如盒式梁、平面梁、板、桿等,并根據(jù)與該部分結(jié)構(gòu)相連的其他構(gòu)件的受力特性及它們相互間的連接,由靜力平衡條件,確定出各級(jí)分離體上的“外載”(作用力)和支承力,并畫(huà)出各構(gòu)件的內(nèi)力圖。這樣,通過(guò)各級(jí)分離體圖既可了解力在結(jié)構(gòu)中的傳遞過(guò)程,又可知道各構(gòu)件的傳力功用和大致的內(nèi)力分布。
二、翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式
所謂翼面結(jié)構(gòu)的受力型式是指結(jié)構(gòu)中起主要作用的受力構(gòu)件的組成型式。各種不同的受力型式表征了翼面結(jié)構(gòu)不同的總體受力特點(diǎn)。受力型式比相應(yīng)的真實(shí)翼面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多。對(duì)于組成某受力型式的各主要受力構(gòu)件(如翼肋、翼梁等),我們并不注意它們本身的具體構(gòu)造,而"是著重分析它們各自的受力作用。
翼面結(jié)構(gòu)的典型受力型式有:薄蒙皮梁式、多梁?jiǎn)螇K式、多墻(多梁)式和混合式等,其中有一些為厚壁結(jié)構(gòu)(如整體壁板式)。下面列舉幾種典型受力型式翼面結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)。
()薄蒙皮梁式主要的構(gòu)造特點(diǎn)是蒙皮很薄,常用輕質(zhì)鋁合金制作,縱向翼梁很強(qiáng)(有單梁、雙梁或多梁等布置);縱向長(zhǎng)桁較少且弱,梁緣條的剖面與長(zhǎng)桁相比要大得多,當(dāng)布置有一根縱梁時(shí)同時(shí)還要布置有一根以上的縱墻。該型式的機(jī)翼通常不作為一個(gè)整體,而是分成左、右兩個(gè)機(jī)翼,用幾個(gè)梁、墻根部傳集中載荷的對(duì)接接頭與機(jī)身連接。薄蒙皮梁式翼面結(jié)構(gòu)常用于早期的低速飛機(jī)或現(xiàn)代農(nóng)用飛機(jī)、運(yùn)動(dòng)飛機(jī)中,這些飛機(jī)的翼面結(jié)構(gòu)高度較大,梁作為惟一傳遞總體彎矩的構(gòu)件,在截面高度較大處布置較強(qiáng)的梁,從效率上看還是適宜的。
(%)多梁?jiǎn)螇K式從構(gòu)造上看,蒙皮較厚,與長(zhǎng)桁、翼梁緣條組成可受軸力的壁板承受總體彎矩;縱向長(zhǎng)桁布置較密,長(zhǎng)桁截面積與梁的橫截面比較接近或略小;梁或墻與壁板形成封閉的盒段,增強(qiáng)了翼面結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。為充分發(fā)揮多梁?jiǎn)螇K式機(jī)翼的受力特性,左、右機(jī)翼最好連成整體貫穿機(jī)身。有時(shí)為使用、維修的方便,可在展向布置有設(shè)計(jì)分離面,分離面處采用沿翼盒周緣分散連接的型式將全機(jī)翼連成一體,
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然后整個(gè)機(jī)翼另通過(guò)幾個(gè)接頭與機(jī)身相連。
()多墻厚蒙皮式 "(有時(shí)稱(chēng)多梁厚蒙皮式,以下簡(jiǎn)稱(chēng)為多墻式)這類(lèi)機(jī)翼布置了較多的縱墻(一般多于 個(gè)),蒙皮厚(可從幾毫米到十幾毫米),無(wú)長(zhǎng)桁,有少肋、多肋兩種,但結(jié)合受集中力的需要,至少每側(cè)機(jī)翼上要布置 個(gè)加強(qiáng)翼脅。當(dāng)左、右機(jī)翼連成整體時(shí),與機(jī)身的連接與多梁?jiǎn)螇K式類(lèi)似。但有的與薄蒙皮梁式類(lèi)似,分成左、右機(jī)翼,在機(jī)身側(cè)邊與之相連。此時(shí)往往由多墻式過(guò)渡到多梁式,用少于墻數(shù)量的幾個(gè)梁的根部集中對(duì)接接頭在根部與機(jī)身相連。
在“飛機(jī)總體設(shè)計(jì)”課程中,我們已知道,機(jī)翼有各種不同的平面形狀,大致可分為直機(jī)翼、后掠翼、三角機(jī)翼和小展弦比直機(jī)翼四種。它們分別用于不同速度、不同類(lèi)型的飛機(jī)上。例如直機(jī)翼主要用于低速飛機(jī)上。后掠翼主要用于高亞音速和超音速飛機(jī)上。國(guó)外還有變后掠機(jī)翼的飛機(jī),后掠角可在 %&’ (&’之間變化,以適應(yīng)飛機(jī)低空低速、高空高速、低空高速的性能變化要求。三角翼和小展弦比直機(jī)翼用于超音速飛機(jī)上。不同類(lèi)型平面形狀的機(jī)翼,往往采用不同型式的機(jī)翼結(jié)構(gòu)。即使是同一種類(lèi)型的平面形狀,其結(jié)構(gòu)型式也由于各飛機(jī)的具體設(shè)計(jì)要求之不同而各異。
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