8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 1/22

Министерство образования и науки Украины 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

«ХАРЬКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ» 

Кафедра ТММ и САПР 

Курсовой проект по предмету Основы метода конечных элементов 

на тему «Расчет лонжерона руля высоты самолета Cri-Cri» 

Выполнила : студентка группы ТМ-80Б 

Лисовая Анна 

Харьков 2013 1

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 2/22

Постановка задачи 

• Построить трехмерную модельлонжерона 

• Рассчитать в Siemens PLM Femap

•

Вывести результат • Проанализировать 

2

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 3/22

Введение Самолет Cri-Cri является самым маленьким

двухмоторным пилотируемым самолетом в мире.По конструкции "Кри-Кри" представляет собой 

одноместный цельнометаллический низкоплан ипредназначен для выполнения фигур высшего 

пилотажа.

3

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 4/22

В рамках данного курсового проекта будет рассмотренлонжерон руля высоты и проанализировано его

напряженно-деформированое состояние от действия сил в режиме горизонтальнго полета 

4

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 5/22

Трёхмерная модель хвостового оперения 

Построение модели 

5

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 6/22

Построение модели 

Вид руля хвостового оперения без обшивки 6

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 7/22

Построение модели 

Крепление руля высоты 7

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 8/22

Построение модели 

Закрепление лонжерона 8

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 9/22

На руль высоты в режиме полета на скорости 200 км/ч действуют силылобового сопротивления и максимальная нагрузка на крыло

(подъемная сила) 

Схема нагружения руля высотысилой лобового сопротивления 

Схема нагружения руля высотыподъёмной силой 

Схема нагружения руля высоты 

9

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 10/22

Т.к. руль высоты, и, соответственно, лонжерон симметричныотносительно продольной плоскости самолета, то для расчетаНДС нам понадобится лишь его половина.

Половинная модель лонжерона с кронштейном крепления 

Подготовка 3Д модели к расчету 

10

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 11/22

Для расчета в САЕ системе упростила твердотельную модель до

поверхностной. Для задания толщин и закрепления разделила поверхности согласно деталям в 3Д. (клей и заклепки замениласплошным твердым телом) 

Подготовка 3Д модели к расчету 

11

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 12/22

Метод конечных элементов 

Все расчеты основываются на следующем соотношении: 

[К] *{U} = {F}, где 

[К]– матрица, характеризующая физические свойствамодели (матрица жесткости); 

{U}– узловые перемещения; 

{F}– узловые силы. 

12

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 13/22

Красным показана зона приложения подъемной силы, синим – зонаприложения силы лобового сопротивления. Зеленым – зоназакрепления. Серым – часть лонжерона, на которую в данномрасчете не прикладывалась нагрузка.

Схема задания нагрузок и ограничений 

в системе FEMAP

13

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 14/22

Результаты расчета 

Максимальное напряжение при совместном действии

подъемной силы и силы лобового сопротивления – 13,9 МПа

Напряжения по Мизесу, МПа 

14

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 15/22

Максимальное перемещение при совместном действии

подъемной силы и силы лобового сопротивления – 0,27 мм

Перемещения, мм 

Результаты расчета 

15

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 16/22

Деформация от подъемной силы 

Результаты расчета 

16

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 17/22

Деформация силы лобового сопротивления 

Результаты расчета 

17

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 18/22

Таблица собственных частот 

№ Шага  Значения 1  0.293063 2  0,967864 3  1,115614 4  2,633009 5  2,803832 6  3,11254 7  4,795957 8  5,309911 9  7,426181 10  8,124729 

Результаты расчета 

18

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 19/22

собственные формы колебаний на первой частоте 

Результаты расчета 

19

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 20/22

собственные формы колебаний на десятой частоте 

Результаты расчета 

20

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 21/22

Вывод 

В результате расчета было определено,

что напряжения и перемещения 

лонжерона находятся в допустимых 

пределах. Соответственно при данных нагрузках конструкция будет работать.

Знание собственных частот позволит избежать автоколебания в полете.

21

8/13/2019 s012 Prezent

http://slidepdf.com/reader/full/s012-prezent 22/22

Спасибо за внимание!

22