УСТОЙЧИВОСТЬ ПОДКРЕПЛЕННЫХ ОБОЛОЧЕК

Для повышения устойчивости оболочки целесообразно не увеличивать толщину оболочки, а применять кольцевые и продольные подкрепления (рис. 23).

Кольцевые ребра (кольца) часто называют шпангоутами, а продольные ребра — стрингерами.

Внешнее давление. Критическое давление для оболочки средней длины

где — жесткость на растяжение в продольном направлении; — жесткость на нзгнб в окружном направлении,

где — модуле упругости, толщина обшивки, коэффициент Пуассона; — модуль упругости, площадь поперечного сечения, шаг по окружности продольных ребер (стрингеров),

где — общее число продольных ребер; — модуль упругости, моменты инерции, шаг по длине кольцевого подкрепления (шпангоута);

Рис. 23. Оболочка, подкрепленная продольными и кольцевыми ребрами

число шпангоутов.

Моменты инерции сеченнй шпангоутов вычисляют (в запас устойчивости) относительно осей, проходящих через их центры тяжести.

Из равенства (89) следует, что при действии внешнего давления целесообразно применять кольцевые подкрепления (шпангоуты), продольные ребра неэффективны.

Если оболочка подкреплена только кольцами (шпангоутами), то

— момент инерции продольного сечения оболочки; — коэффициент Пуассона

Устойчивость при действии осевых сил. Критическое значение общей осевой силы при несимметричной потере устойчивости для оболочек средней длины

где — см. формулы (90) и (91).

При симметричной форме потери устойчивости

где — жесткость на растяжение в окружном направлении; — жесткость на изгиб в продольном направлении,

где — модуль упругости, площадь сечения и шаг кольцевых

Следует проверить устойчивость пролета оболочки между двумя шпангоутами по формуле

Наименьшая масса оболочки получается при равенстве

что приводит к моменту инерции шпангоута

С уменьшением длины пролета (увеличением оптимальная площадь шпангоутов возрастает, что обеспечивает общую устойчивость не ниже устойчивости каждого пролета в отдельности.

Значения в соответствии с равенством (97) будут такими;

подкреплений (шпангоутов); — модуль упругости, момент инерции и шаг продольных подкреплений (стрингеров).

В качестве расчетного критического усилия принимают наименьшее двух указанных значений [формулы (98) и (99)].

При рациональном подкреплении должно выполняться условие

или

Для повышения устойчивости оболочки при действии сжимающих осевых сил целесообразно подкреплять ее одинаковым образом в продольном и окружном направлениях. Условие (103) будет выполнено, если

При наличии подкреплений следует проверить устойчивость панели между

двумя стрингерами и шпангоутами.

Критическое осевое усилие, воспринимаемое пологой панелью.

Предполагая, что общее осевое усилие распределяется равномерно по площади обшивки (оболочки) и стрингеров (продольных подкреплений), получим

где — общее осевое усилие на оболочку, при котором происходит потеря устойчивости отдельных панелей.

Наименьшая масса конструкции будет при

что приводит к условию

Последнее соотношение вместе с равенством (104) служит для выбора оптимального значения шага продольных подкреплений и других параметров подкрепления.