Ахиллесовой пятой оболочечных конструкций является свободный край, создающий разрыв на
поверхности оболочки и возникающую вследствие этого неоднородность
распределения напряжений. Свободный край необходим при создании люков или когда
в качестве оболочечной конструкции используется часть ее поверхности.
Оболочка, как правило, за счет собственных ресурсов не может справиться с
возникающими осложнениями. На помощь приходит конструктор. Если нарушение сплошности
материала имеет вид отверстий, возникает концентрация напряжений. В этом
«случае требуется усиление, или, как говорят, подкрепление краев окантовкой.
Точно так же поступают и со свободными краями.
Очень сложные
проблемы приходиться решать инженерам при увязке и закреплении оболочки в
общей системе взаимодействующих конструкций. 0дща из таких непростых задач —
передача сосредоточенных усилий. В частности, она возникает при компоновке
двигателя в силовой конструкции самолета или ракеты. Нагрузка от двигательной
установки на стыковочное кольцо — шпангоут оболочки обычно передается с помощью
переходного отсека — рамы, представляющей собой стержневую систему. В местах крепления
стержней ж стыковочному кольцу на оболочку действуют большие сосредоточенные
усилия, которые и являются причиной возникновения в оболочке ярко выраженного
изгибного напряженного состояния. Много инженерной выдумки требуется при
решении этой задачи, чтобы с «наименьшими потерями» избежать опасных
последствий местного изгиба. С помощью различного рода усиления в виде накладок,
фитингов и других подкрепляющих элементов пытаются «рассредоточить» усилия и
тем самым выровнять напряженное состояние, доведя его до безмоментного,
равномерно распределенного по течению оболочки корпуса, к которому крепится
рама. Немало хлопот при проектировании большепролетных покрытий вызывают
распорные усилия, возникающие в местах крепления оболочек к стенам и
фундаменту сооружений. Понятно, что идеально такое закрепление края оболочки, которое
не вносит никаких изменений и возмущений в ее напряженное состояние.