Особенности моделирования лонжеронов крыла сложной формы

Исходные данные

Исходными данными для расчета послужил конструкторский чертеж консоли крыла. В качестве нагрузки принята подъемная сила действующая на консоль.

Геометрическая модель и параметры консоли крыла

Рисунок 5.1.1.1 – Геометрическая модель консоли крыла

Толщина обшивки – 1,1мм.

Толщина стенок лонжеронов – 1мм.

Первый от носка крыла лонжерон имеет прямоугольное сечение:

- высота «первого» лонжерона – 13мм;

- ширина «первого» лонжерона – 9,3мм.

Толщина бортовой нервюры – 2мм.

Толщина пояса бортовой нервюры – 2мм.

Толщина промежуточной нервюры – 1мм.

Толщина стоек – 1мм.

Геометрические параметры поясов лонжеронов:

Площадь одного пояса лонжерона – 40мм².

Моменты инерции пояса лонжеронов относительно центральной оси: 13,3мм⁴;

1333,3мм⁴.

Ширина пояса лонжерона – 20мм.

Высота пояса лонжерона – 2мм.

Геометрические параметры поясов бортовой нервюры:

Площадь одного пояса нервюры – 30мм².

Моменты инерции пояса нервюры относительно центральной оси: 10мм⁴;

562,5мм⁴.

Ширина пояса нервюры – 15мм.

Высота пояса нервюры – 2мм.

Физико-механические характеристики материалов консоли крыла

Материал обшивки алюминиевый сплав Д-16АТ:

Е=72 ГПа – модуль упругости;

µ=0,3 – коэффициент Пуансона;

Материал поясов лонжеронов, бортовой и промежуточной нервюры, стоек – алюминиевый сплав В95:

Е=210 ГПа – модуль упругости;

µ=0,3 – коэффициент Пуансона;

Нагрузка действующая на консоль крыла

В качестве нагрузки принята подъемная сила, создаваемая консолью крыла. В пакете нагружение реализовано заданием избыточного давления по величине равного подъемной силе отнесенной к площади крыла в плане . Таким образом суммарное давление на консоли составляет . Давление задано так, чтобы 1/3 его была приложена снизу, а 2/3 – сверху, что имитирует неравномерность распределения суммарного давления на крыле.

Реализация расчета консоли крыла в COSMOS/М

Реализация расчета сводится к построению твердотельной модели, которая в приложении графического редактора используется для анализа конечноэлементной модели. В основу построения математической модели, используемой в этом пакете, положен метод конечных элементов, идея которого состоит в моделировании реального объекта совокупностью конечных элементов, выполнении условий их сочленений, нагружения и закрепления, и анализа НДС такой конечноэлементной модели.

Построение геометрической модели

Для построения геометрической модели используются следующие команды:

Geometry → Points → Define – построение точек;

Geometry → Curves → Line with 2 Pts – построение линий по двум точкам;

Geometry → Points → Generation → Symmetry – генерация точек симметрично относительно оси;

Geometry → Surfaces → Define by 3 Cr – построение поверхностей по трем линиям;

Geometry → Surfaces → Define by 4 Cr – построение поверхностей по четырем линиям;

Geometry → Curves → Manipulation → Break (Equally) – разбиение линий на равные части;

Geometry → Contours → Define – построение контура по нескольким линиям;

Geometry → Regions → Define – построение региона по заданному контуру.

Первый лонжерон

Второй лонжерон

Бортовая нервюра

Стенки

Третий лонжерон

Промежуточная нервюра

Стенки

Рисунок 5.2.1.1 – Геометрическая модель

Задание свойств элементов

PropSets – задание свойств элементов;

PropSets/ Element Group – задание типа элементов;

SHELL4 – 4-узловой тонкий оболочечный элемент,

BEAM3D – пространственный балочный элемент.

PropSets/ Material Properties – задание свойств материала.

PropSets/ Real Constant – задание геометрических характеристик элементов (для элементов типа SHELL4 задается толщина (обшивки, нервюр, стенок лонжеронов, стоек), а для BEAM3D – геометрических характеристик сечений поясов лонжеронов и нервюры (площадь, моменты инерции, ширина и высота)).

Особенности моделирования лонжеронов крыла сложной формы

Первый лонжерон задается с помощью элемента SHELL4, т.к. имеет простую прямоугольную форму, и задание его с помощью элементов BEAM3D сложно и нерационально.

Второй и третий от носка лонжероны имеет сложную в основании крыла форму, поэтому пояса этих лонжеронов заданы элементом с помощью элемента BEAM3D, но продолжаются лишь до площадок – расширений поясов, сами же площадки заданы элементом SHELL4 (рис.2.2):

Площадка (SHELL4)

Пояс лонжерона (BEAM3D)

Стенка лонжерона (SHELL4)

Рисунок 5.2.3.1 – Конечноэлементная модель лонжерона крыла

Также с помощью элементов SHELL4 заданы стойки и промежуточная нервюра, т.к. они не несут никакой нагрузки, и служат лишь для уменьшения клетки обшивки.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: