A method for the account of the impact of local loss of stability on bearing capacity of compressed panels

Abstract

The work is devoted to methods of optimizing the bearing capacity of aircraft skin panels under compressive stresses. The main purpose of the work is to develop proposals for reducing the negative impact of local loss of stability during compression of aircraft structural panels, using analytical methods for taking into account local loss of stability when assessing the static strength of a compressed column, as well as methods for reducing the negative impact of local loss of stability in order to optimize the design of compressed aircraft panels. The most common types of loss of stability in an aircraft structure are analyzed: total loss of stability of a compressed panel, local loss of stability between stringers and ribs under the action of a combination of shear and compressive stresses, inter-fastener loss of stability, as well as crippling, or elastic-plastic loss of stability of short rods is the main novelty of this work. The optimal method for calculating the conditions for loss of local stability has been selected. The practical value of the work lies in the consideration of common structural alloys: aluminum alloy 7075-T6510, steel 30 KhGSA and titanium alloy Ti-Al6-V4. The analysis was carried out for two types of panels. The weight efficiency of the main approaches was determined.

Робота присвячена методам оптимізації несучої здатності панелей обшивки літака в умовах дії стискаючих напружень. Основною метою роботи виступає розробка пропозицій стосовно зменшення негативного впливу місцевої втрати стійкості при стисканні панелей конструкцій літака, за допомогою аналітичних методів врахування місцевої втрати стійкості при оцінці статичної міцності стиснутої колони, а також методів зменшення негативного впливу місцевої втрати стійкості задля оптимізації проектування стиснутих панелей літака. Проаналізовані найпоширеніші типи втрати стійкості авіаційній конструкції: загальна втрата стійкості стиснутої панелі, місцева втрата стійкості між стрингерами та нервюрами під дією комбінації зсувних та стискаючих напружень, міжкріпильна втрата стійкості, а також кріплінг, або пружно-пластична втрата стійкості коротких стрижнів є основною новизною цієї роботи. Обрано оптимальний метод розрахунку умов втрати місцевої стійкості. Практична цінність роботи заключається в розгляді розповсюджених конструктивних сплавів: алюмінієвий сплав 7075-Т6510, сталь 30 ХГСА та титановий сплав Ti-Al6-V4. Аналіз проведено для двох типів панелей. Визначена вагова ефективність використання основних підходів.