напряжённо-деформированное состояние

Рис. 1. Модель расчёта напряжённо-деформированного состояния крыла малого удлинения.

напряжённо-деформи́рованное состоя́ние (НДС) конструкции — совокупность внутренних напряжений и деформаций, возникающих при действии на неё внешних нагрузок, температурных полей и других факторов. НДС определяется расчётными и экспериментальными методами в виде распределения напряжений, деформаций и перемещений в конструкции и является основанием для оценки статической прочности и ресурса авиационных конструкций на всех этапах жизненного цикла летательного аппарата. При расчётах НДС определенным образом идеализируется расчётная схема (см. Строительная механика, Конструктивно-силовая схема). С внедрением современных универсальных численных методов расчёта сложная авиационная конструкция может рассматриваться как совокупность простых механических элементов (балок, пластин, стержней и пр.). В одной из возможных схем расчёта НДС крыла малого удлинения (рис. 1) стенки лонжеронов (л — л), стенки нервюр (н — н) и обшивка (о — о) моделируются плоскими четырёхугольными элементами, воспринимающими плоское напряжённое состояние, пояса лонжеронов и нервюр (п — п) моделируются стержнями. Различают общее и местное НДС. Общее НДС определяется в силовых элементах конструкции без учёта концентрации напряжений, вызванных местными конструктивно-технологическими особенностями (отверстиями, выточками и пр.). Местное НДС определяется вблизи концентратора напряжений с учётом вида концентратора и приложенной нагрузки. При расчётном методе исследования местного НДС вид нагрузки может быть определён из предшествующего расчёта общего НДС. Например, в расчётной схеме плоского кольцевого шпангоута (рис. 2, а) к общему НДС относятся прогиб упругой линии шпангоута f (рис. 2, б) и нормальное напряжение в наружном волокне верхнего пояса лонжерона σ₀; к местному НДС — распределение напряжений σ_м (рис. 2, в) по сечению С—С отверстия, расположенного в элементе шпангоута А—А, В—В.

В случае линейной упругости материала и малости перемещений (при линейном НДС) расчёт конструкции можно производить на единичные случаи нагружения. Например, НДС фюзеляжа рассчитывается отдельно при действии единичных значений силы p и изгибающего момента m, приложенных к оперению самолёта. НДС различных случаев совместного нагружения определяется сложением результатов расчётов НДС на единичные случаи нагружения с коэффициентами K_p и K_m (суперпозиция результатов расчётов): P = K_pp; M = K_mm.

При нелинейном НДС суперпозиция недопустима. Например, при расчёте несущей способности поперечного сечения фюзеляжа самолёта учитываются нелинейные эффекты — пластичность материала и потери устойчивости элементов конструкции. Результаты расчёта НДС должны подтверждаться экспериментально (см. Тензометрия).

Литература:
Филин А. П., Прикладная механика твердого деформируемого тела, т. 1, М., 1975.

В. Ф. Воробьев.

Рис. 2. Расчётная схема плоского кольцевого шпангоута.