Принцип полета вертолета и основные конструктивные отличия его от самолета

Расчетные схемы.

Рис. 1.0

Расчетная схема приведена на рис. 1.0. Конструкция шарнирно закреплена в центральных точках подшипников 1 и 2, и закреплена от вращения вокруг оси лопасти в точке 3.

Расчет проводится на случай нагружения: максимальная нагрузка в плоскости взмаха в полете на режиме висения (см. таблицу 1.2).

Таблица 1.2

Построение трехмерной модели осуществлялось по чертежу 333.3950.1100 СБ.

Схематично на рис. 1 показан лонжерон лопасти. Длина конструкции 661 см. Конструкция имеет характерные поперечные сечения (рис. 1.2-1.4)

Рис. 1.1

Метод конечных элементов

С точки зрения практики расчета сложных конструкций матричными методами, МКЭ является естественным распространением методов расчета стержневых систем на задачи механики сплошной среды. Это объясняется единством методологии классических методов строительной механики и МКЭ, которая сводится к расчленению исходной конструкции на отдельные части, как правило более простой структуры, механическое поведение (процесс деформирования) которых легко описывается, а затем к объединению их вновь в единую конструкцию путем выполнения условий равновесия и сплошности. С другой стороны, МКЭ можно трактовать как специфическую форму метода Ритца приближенного решения задач механики деформируемого твердого тела, что дает ключ к теоретическому обоснованию его основных положений. В настоящей работе будем придерживаться вариационной постановки задач МКЭ: либо как задач минимизации функционала энергии, либо как решение вариационных уравнений равновесия (движения).

Вариационная постановка задач теории упругости

Для единицы объема упругого тела, ориентированного вдоль произвольно выбранной декартовой системы координат , , , удельная потенциальная энергия деформации записывается в виде

(1.1)

Введем вектор деформаций и вектор напряжений

. (1.2)

Тогда выражение (1.1) можно записать

(1.3)

Потенциальная энергия деформации, накопленная телом, определяется в виде интеграла по всему объему тела

(1.4)

Закон Гука запишем в матричном виде через матрицу упругости (матрицу упругих постоянных) :

. (1.5)

Тогда выражение потенциальной энергии деформации можем записать

. (1.6)

Работу внешних сил запишем в матричном виде. Для этого введем вектор перемещений

(1.7)

Где - проекции вектора перемещений вдоль осей , , , вектор массовых сил

(1.8)

и вектор поверхностных сил , действующий на части поверхности ,