Сопромат-ликбез
теория сопротивления материалов ---автор Книжников ВВ
сопромат---это подраздел механики описывающий законы прочности конструкций и сохранения устойчивости формы и вплотную связан с хар-ками строительных материалов применяемых в дронах!!! смотри статью "физическая химия"
силовая деталь может работать на сжатие, разрыв, изгиб, кручение,срез,сдвиг!!! предел прочности на конкретное противодействие внешним приложенным силам и моментам определяется необходимой площадью сечения детали!
замкнутый поперечный контур силовой обшивки называемый кессоном и имеет максимальную жесткость формы ----разновидность это монокок!
при жесткой посадке ла(нагрузка ударного вида) для сохранение формы жестких элементов конструкции всегда надо использовать гасящий энергию удара буфер из эластичного материала типа пенорезина и подобного при этом перегрузка уменьшается на порядок ---например кок,бампер,посадочная лыжа,колёса,боковые ограничители!
самая распространенная нагрузка это изгиб ----когда силовая балка противодействует поперечному моменту сил, при этом одна полка работает на сжатие и противоположная на разрыв-----например труба(кессон круглый, квадратный, треугольный, формы лобика крыла), двухтавр как силовой элемент крыла типа лонжерон, лучи в мультироторах, рессоры в автомобилях!
на разрыв работают растяжки в виде тросов,спиц,строп, резьбовых винтов,ткани и плёнки!
на сжатие подкосы,тяги в виде стержней или профилированных труб!
на срез работают монолитные стержни в виде арматуры, проволки, болтов, саморезов, заклёпок!
на кручение работают торсионы типа валов, труб!
на сдвиг двух элементов работают клея -----жесткие типа эпоксид,полиэфир,цианокрилата и эластичные типа казеиновый,ПВА,полиуретан,каучуковый!
расчёт всегда ведётся в пределах упругих деформаций конструкции---модуль упругости, которая позволяет полностью восстановить предыдущее состояние материала без непоправимого пластического изменения формы детали или разрушения!----
поэтому всегда используется коэф.запаса прочности 1.5-2 для пиковых нагрузок!!!
основные материалы применяемые в робототехнике----это металлические сплавы, термопласты и реактопласты, дерево вдоль волокон, резина и клея !
например рассчитать лонжерон для трапецевидного крыла микродрона композитного изготовления типа пено-ядро ламинированное скотчем----принимаем максимальную перегрузку 5же,тогда при полётной массе 1кг вес будет уже 5кгс,при размахе 100см плёчо САХ защемлённой консоли около 20см и поперечный момент силы на изгиб 50кгс х см, при толщине профиля в корне полукрыла в 2.5 см , сила сжатия верхней полки 20 кгс ! если использовать сосновую рейку с модулем 350кгс/см2 то сечение всего 0.06см2 или 2х3 мм2, с учётом сопротивления самого пенопласта и обшивки коэф запаса прочности в полтора раза гарантирован!!! нижняя полка обычно имеет сечение в полтора раза меньше и работает на разрыв, то есть 2х2мм2!!!
дерево с пенопластом хорошо клеится на столярный ПВА!
в сложных конструкциях важно понятие терморасширение разных материалов---термический коэф.расширения должен быть одинаковый, иначе возможно прослабление соединений или деформация поверхностей при перепадах температуры !!!
изначально живучесть ла или ресурс в целом определяет выбор материалов в зависимости от класса----например
1)микродрон----пенопластовый планер ламинированный прочной плёнкой,бутылочный фюзеляж самолёта, деревянная рама и лучи квадрокоптера показывают феноменальную живучесть при каждодневной эксплуатации, ( мой птицелёт-орёл полётной массой 600г за 12 лет налетал 5000км при общем ресурсе 120часов) !!!
2) минидрон-----лк -бесхвостка выполненный по позитивной композитной технологии (пенопластовое ядро обклееное тонким стеклопластиком толщиной 0.1-0.2мм),карбоновая рама и лучи для мультикоптера!
3)мидидрон-----композитный бпла матричного исполнения с сотовым наполнителем сендвича толщиной 3-5мм!
4)максидрон-----стеклопластиковый самолёт по листовой технологии с толщиной промышленного стеклотекстолита 0.5-1,5мм(биплан АЭРОБАЙК)!
5)мегадрон-----металлический дрон по листовой технологии из алюминиевого проката толщиной 0.3-0.5мм!
более подробно смотри статью "композит"
Живучесть
Конструкция несущей платформы дрона и отдельных выступающих узлов устойчивая к импульсным(ударным) нагрузкам называется адаптивной и многократно поднимает ресурс всего дрона!!!
Есть некоторые противоречия с точки зрения сопромата,аэродинамики и массы ла-----например жесткая гладкая поверхность дрона имеет минимальное сопротивление трению об воздух или воду
