Em que medida a pressurização aumenta a rigidez de uma célula?

Question

Em que medida a pressurização aumenta a rigidez de uma célula?

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Um vaso, como um balão ou a célula de ar de borracha de um barco inflável, se tornará mais rígido quando pressurizado.

O mesmo deve acontecer com a fuselagem de uma aeronave pressurizada - mas em que medida?

Ao contrário de balões e barcos infláveis, as aeronaves não são flácidas quando não estão pressurizadas ...

Imagino que o efeito deva ser tão pequeno que não seja apenas desprezível, mas literalmente impossível de medir; é possível, no entanto, calcular teoricamente (e em caso afirmativo, de que ordem é provável que seja)?

cabin-pressure

por Daniele Procida 28.09.2017 / 23:09

2 respostas

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Um observador externo pode dizer se uma aeronave está voando por turbulência? lareira está um pouco enferrujada - é seguro usar?

score 4 · Answer 1

Disclaimer: Eu não sou piloto, nem tenho nada com aviões. Eu sou um estudante de engenharia mecânica, então eu sei um pouco sobre a força dos materiais.

O que você deve saber é que sempre que algo está cheio de ar, esse ar está tentando alcançar um estado no qual ele tem a pressão mais baixa, o que significa que está tentando aumentar o volume. Esta é a razão pela qual os balões são aproximadamente redondos, porque uma esfera tem o maior volume para a menor área de superfície. O mesmo se aplica aos aviões. O que geralmente acontece quando você dobra um tubo (e a fuselagem é essencialmente um tubo grande) é que os dois lados estão se aproximando, facilitando a flexão porque o segundo momento de área diminui. Isto significa, no entanto, que o casco se torna menos redondo, diminuindo assim o volume. O ar interno tentará impedir essa alteração de volume, o que dificulta a curvatura do tubo, o que significa que a rigidez aumenta. Note, no entanto, que mais rigidez não significa necessariamente que também seja mais strong.

score 2 · Answer 2

A pressurização aumenta a rigidez da estrutura. A pressão do ar expande a fuselagem e aplica uma tensão uniforme uniformemente em toda a fuselagem da pele.

Quando no ar, a aeronave é suspensa pelas asas e a garvity tenta dobrar a fuselagem para baixo. O mecanismo de falha de dobrar um tubo é deformar-se: o lado superior tem tensão de tração, o esforço de compressão do lado inferior, e esse é o lado que se deforma. A pressão interna do ar ajuda de duas maneiras:

O lado inferior tem tensão de pré-tensão aplicada pela pressão do ar. A curvatura por gravidade agora é resistida por uma redução no estresse de tensão, em vez de um aumento no estresse de compressão. Isso resulta em menos diferença de deflexão entre a superfície superior e inferior - maior rigidez.
A fuselagem se expande como resultado da sobrepressão, aumentando a distância entre a superfície superior e inferior e, portanto, reduzindo as tensões de reação da flexão.

Não queremos comprimir chapas metálicas, elas cedem rapidamente. No entanto, se o ar pressiona contra ele, isso ajuda a evitar esse tipo de falha em particular.