Думаю, вам доводилось встречать такие «дырявые» конструкции. Не секрет, что делается это ради снижения массы, а уж в авиации это на каждом шагу, но почему разгрузка не используется повсеместно?
Материалы воспринимают нагрузку в зависимости от направления. Болты и трубы работают на сжатие и растяжение, но неустойчивы к срезу и изгибу, причем полнотелый прут воспринимает нагрузки еще хуже, чем труба аналогичного диаметра.
Детали из листового металла имеют не нагруженные области, и если удалить оттуда материал, то деталь еще и прибавит в жесткости за счет образующихся перемычек, потеряв массу.
Конструкторы используют определенные соотношения величин разгрузки и перемычек. При разработке детали достаточно воспользоваться следующим соотношением:
Когда конструктор передаст деталь в щепетильные руки прочнистов - инженеров, которые занимаются расчетами на прочность, она сбросит еще часть массы, не в ущерб прочности. Интересно, что хорошо оптимизированная деталь, с минимальной массой при заданной прочности и жесткости, может выглядеть хлипкой.
Форма разгрузки зависит от направления нагрузки, формы самой детали, требований технологичности. Например, разгрузка может быть технологическим окном, чтобы получить доступ к деталям позади.
Разгрузка может быть и квадратной, но углы у него должны быть закругленные. Угол - это место концентрации напряжений, и листовой металл там рвется.
Деталь с разгрузкой дороже, поскольку разработка занимает больше времени и требует более квалифицированных инженеров. Больше времени уходит и на удаление лишнего металла. Поэтому разгрузка встречается не везде, а там где требуется снижение массы. В основном, это транспорт и спецтехника.
При использовании аддитивных технологий производства, когда деталь создается не удалением, а добавлением материала, использование разгрузки позволяет еще и сэкономить на сырье. Поэтому в перспективе ожидается расширение применения разгрузки.
Ставьте лайк, чтобы качественные статьи чаще попадали в вашу ленту, и подписывайтесь, чтобы не пропустить обновления.
Как отличить Boeing от Airbus.
Худшее, что можно сделать по команде "от винта".
Лучший способ испытать перегрузку, если поздно идти в космонавты.