Тонкостенная панель с усиливающими элементами

Тонкостенная панель с усиливающими элементами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТОНКОСТЕННАЯ ПАНЕЛЬ С УСИЛИВАЮВ (ИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ, жестко закрепленными на панели с одной стороны в направлении действия схсимающей нагрузки ,о тлич/ающа я с я тем, что, с целью увеличения несущей способности панели, последняя и усиливающие элементы выполнены с начальным прогибом в сторону панели, определенным по формуле W

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

М И

РЕСПУБЛИН

А (1c9 01)

31И) F 16 S 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

II АВТОРСКОМУ СВИДЕ1 ВЪСТВУ . где 5оh

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3381749/25-27 (22) 06.01.82 (46) 28.02.84.Бюл. N- 8 (72) А.П.Колодяжный и В.Н.Добровольский (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 62.214.3(088.8) (56) I. Тимошенко С,П.Устойчивость упругих систем.M., Госгортехиздат, 1955, с.379-392.

2. Вольмир А.С, Устойчивость деформируемых систем. М., "Наука", 1967, с.377-386 (прототип). (54)(57) ТОНКОСТЕННАЯ ПАНЕЛЬ С УСИЛИВАЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ, жестко эакрепленными на панели с одной стороны в направлении действия сжимающей нагрузки о т л и ч: а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения несущей способности панели, последняя и усиливающие элементы выполнены с начальным прогибом в сторону панели, определенным по формуле

Фl = (002-025 — f-04 — —.I о= е ь/3 величина начального прогиба; толщина панели; длина панели; расстояние между усиливающими элементами; радиус инерции совокупного поперечного сечения панельусиливающие элементы относительно центра тяжести сечения; расстояние между центром тяжести совокупного поперечного сечения панель-усиливающие элементы и срединной поверхности панели.

6691

1 107

Изобретение относится к машиностроению, а именно к панелям с усиливающими элементами, несущими сжимающую нагрузку..

Известна плоская прямоугольная панель, работающая на сжатие для увеличения устойчивости, снабженная набором усиливающих элементов, сориентированных в направлении действия сжимающей нагрузки, расположенных таким образом, что осевая линия каждого ребра жесткости лежит в срединной плосI кости панели (центральное расположение 1.Установка ребер позволяет уменьшить толщину панели и снизить общий вес конструкции при одном и том же уровне критических нагрузок общей потери устойчивости, так как увеличивается изгибная жесткость конструкции Г1 3.

Недостаток известной панели — ее низкая несущая способность, обусловленная тем, что центральное расположение ребер не позволяет добиться максимального увеличения изгибной жесткости и, следовательно, несущей способности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является тонкостенная панель с усиливающими элементами, жестко закрепленными на панели с одной стороны в направлении действия сжимающей нагрузки.

Эксцентричное расположение подкрепляющих элементов позволяет "разнести" от плоскости изгиба, совпа/ дающей с центральной плоскостью, не только площадь поперечного сечения подкреплений, но и площадь попереч- . ного сечения пластинки, что приводит к дополнительному увеличению осевого момента инерции совокупного поперечного сечения, изгибной жесткости и, в конечном счете, к повышению критической нагрузки, общей потери устойчивости при том же весе.

По сравнению с панелями с центральным расположением усиливающих элементов (ребер жесткости такая конструкция более технологична (2 ).

Недостатком указанной панели является ее низкая несущая способность, что обусловлено возможностью местной потери устойчивости обшивки (участков панели между ребрами 1, так как часть их поперечного сечения выключается из работы, т.е. уменьшается эффективная ширина, а за счет того, что плоскость изгиба не совпадает со срединной поверхностью пластинки уменьшается осевой момент инерции совокупного поперечного сечения "панель-ребра" и, следовательно, понижается критическая нагрузка общей потери устойчивости, определяющая несущую способность таких конструкций.

Цель изобретения — увеличение несущей способности панелей, подкрепленных ребрами жесткости.

Указанная цель достигается тем, что в тонкостенной панели с усиливающими элементами, жестко закрепленными на панели с одной стороны в направлении действия сжимающей нагрузки, панель и усиливающие элементы выполнены с начальным прогибом в сторо— ну панели, определенным по формуле

Ф, =(002-025) — (1 -О,Ф .1 ) р г где 9/Π— величина начального про25 гиба; толщина панели; — длина панели; — ширина панели между одкрепляющимк элементами:

30 — радиус инерции совокугного поперечного сечения "панель-подкрепляющие элементы относительно центра тяжести сечения;

à — расстояние между центром тяжести совокупного поперечного сечения "панельподкрепляющие элементы" и срединчной поверхностью

40 панели.

Наличие пределов изменения от

0,02 до 0,25 в формуле объясняется необходимостью задания разных значений амплитуды начального прогиба для

45 разных профилей поперечного сечения усиливаюг;их элементов для учета влияния условий закрепления и пластичности материала, Применимость указанной формулы ог-. раничена положительными значениями начального прогиба, т.е. 1,/ и значениями параметра О ., чкаT 3" занные ограничения несущественно сужают ее применимость.

На фиг. 1 изображена панель в изометрии; на фиг, 2 — профиль панели, вид сбоку; на фиг. 3 — схема

91 4 рования скорости роста сжимающих напряжений в панели (точка А, фиг.4) при ннагружении. Ограничением для увеличения амплитуды начального прогиба является тот факт, что наружные волокна подкреплений дополнительно догружаются. Начальный прогиб должен быть возможно меньшим, чтобы не возникало черезмерной догрузки наружных волокон ребер (точка В, фиг.4,.

С другой стороны, начальный прогиб необходимо задавать так, чтобы не происходило местной потери устойчивости обшивки ранее, чем наступит исчерпание несущей способности. Предложенная формула определяет величину начального прогиба, отнесенную к тол.щине панели, регулирующую соотношение между сжимающим усилием М и изгибающим моментом М таким образом, что при увеличении сжимающей нагрузки Р в панели появляются сжимающие напряжения, которые возрастают медленее, чем для панели без начального прогиба, и достигают критического значения, соответствующего местной потери устойчивости панели непосредственно посл исчерпания несущей способности конструкции.

Проведенные расчеты и эксперименты показывают, что необходимая величина начального прогиба для широкого класса конструкций подкрепленных панелей не превышает толщину обшивки, Несущая способность подкрепленной панели с начальным прогибом по сравнению с подкрепленной панелью без начального прогиба может увеличиваться в два раза..

Для предлагаемой панели с усиливающими элементами может быть уменьшен на 15-20 вес при заданной величине несущей способности. з 10766 нагружения панели; на- фиг. 4 — эпюры нормальных напряжений.

Панель с усиливающими элементами содержит панель 1.длиной 0 и толщиной h и жестко закрепленные на ней с одной стороны в направлении действия сжимающей нагрузки Р усиливающие элементы 2, служащие ребрами жест кости. Панель 1 и элементы 2 выполнены с начальным прогибом в форме, 10 близкой форме общей потери устойчивости, и в направлении от центра тя- жести совокупного сечения "панельподкрепляющие элементы к срединной поверхности панели, Амплитуда началь- 15 ного прогиба определяется выражением

%, "-Я02-0(25) — 1- О, 1-

Панель работает следующим образом, Нагружение сжимающей нагрузкой Р подкрепленной панели с начальным прогибом, направленным,от центра тяжести совокупного сечения к срединной поверхности панели 1, приводит к возникновению в поперечных сечениях кон- 25 струкции не только сжимающей силы и

I но и изгибающего момента И (фиг.3) .

Сжимающая сила М создает в поперечных сечениях панели сжимающие нормальные напряжения Ь ч, действие изгибаюг,его 30 момента 9 обусловливает возникновение в панели нормальных растягивающих напряжений Q (фиг,4). Действии тельные напряжения в панели представляют собой сумму напряжений Ь Чи „„.

Изгибающий момент "разгружает" сжатую панель и рост сжимающих напряжений с увеличением нагрузки может замедляться.

Таким образом, соотношение величи-40 ны сжимающей силы М и изгибающего момента И, которое определяется амплитудой начального прогиба %0, является определяющим фактором регули1076691

4м

4и

ВНИИПИ Заказ 715/35 Тираж 613 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4