Міцність матеріалів
доброго вечора всім,
Зараз я вивчаю можливість бушприту для асиметричного шпигуна. Я хочу знати вплив діаметра трубки на опір вигину (для лінії, утримуваної в кільці збоку носової частини та за допомогою ланцюгової пластини на мосту. В основному, моє запитання таке: чи буде трубка D = 50 (товщина 5 мм) бути більш стійким, ніж один з D = 70 (товщина 3 мм)? Враховуючи мій вік, я більше не пам’ятаю розрахунки, що дозволяють робити порівняння між 2
Дякую за відповіді
Ів
70x3 буде в 3,5 рази стійкішим, ніж 50x5 .
це залежить .
"вплив діаметра трубки на опір вигину"
Питання незрозуміле: що вас цікавить? жорсткість на вигин або міцність на вигин ?
При однаковій вазі жорсткість на вигин збільшується, коли ви збільшуєте діаметр порожнистої трубки, зменшуючи товщину, щоб підтримувати вагу постійною.
Але. чим більше співвідношення діаметра до товщини, тим більша нестабільність вигинання стін і руйнування при малих напругах.
Таким чином, у вас виникає дилема з постійною вагою між великою жорсткістю і згинанням та розривом шляхом вигинання, яке змінюється в протилежному напрямку при діаметрі при однаковій вазі. В основному, збільшуючи діаметр, ваша трубка буде дуже жорсткою, але зламається дуже рано при згинанні.
За цим принципом ми можемо провести дивовижні експерименти з паперовими трубами, які надзвичайно жорсткі на вигин, якщо вантаж ідеально осьовий, але ламаються, як тільки вантаж містить найменший компонент вигину.
виправити
"між великою жорсткістю і згинанням і розривом"
читати: "між великою жорсткістю при згинанні та розривом"
насправді, що для цього знадобиться
перш за все, це знання величини максимальної сили, яку повинен витримувати кінець бушприту, щоб мати можливість розрахувати діаметр і товщину трубки. Але там, я поняття не маю (100daN, 200daN, 500daN?). Після досліджень учора ввечері я все ще міг переконатися, що різниця в масі трубки 50 X 5 та іншої 80 X 3 була незначною, але момент інерції секунди був набагато сприятливішим для цього жанру. Але чи достатньо 80 X 3 ?
Примітка: на даний момент я не думаю додавати під бороду. Проблема виникне, якщо обчислення роблять це необхідним.
лук перерва
Всім доброго ранку,
Ів, ти бачиш, як твій лук облягає, цей бушприт також мене цікавить, але у мене досить просунутий балкон, бо побоюється бути кріпленням під манжетою через балкон.
Джоель
привіт, Джоеле
ах, прекрасний аперитивний вечір під палючим сонцем Лезардрі в кінці минулого серпня (доставка жилетки "Erendil")
що стосується арматури, то на даний момент це буде труба з нержавіючої сталі, приварена на пластині, яка сама кріпиться болтами з боку давида біля основи балкона. але ще нічого точно не визначено .
ми можемо сприймати проблему інакше
поверхня вітрила? використовувати до F 3/4/5. що дає тиск вітру на квадратний метр .
тоді ми вважаємо, що цю силу забирають 3 бали: лінія, прослуховування, гальма. це надає величі в кінці бушприту.
беремо коеф 3.
тоді маленьким ескізом ми розкладаємо цю силу на дві векторні сили; один у напрямку труби (стиснення) інший перпендикулярно (вигин)
звідти просто знайти необхідну інерцію трубки, призначаючи робочу швидкість 10 кг.мм2, застосовуючи компресію напруги складання + вигин,
залишається знати вільну довжину бушприту.
тоді ви повинні побачити, що у вас є під рукою для виготовлення (трубка з нержавіючої сталі, алюміній, вуглець.
сила на вітрило
Ми оцінюємо в ковші 20 кгс/м2 на вітрилі на 6B.
для тиску
є таблиці
f2 = 0,4
f3 = 1,2
f4 = 2,9
f5 = 5,4
f6 = 9,5
f7 = 15,2
f8 = 22,8
f9 = 32,2
f10 = 44,2
f11 = 58,7 кг/м2
Я починаю все чіткіше бачити
Дякую Каліпсо 2. Завдяки підходу, який ви пропонуєте, поняття механіки повертаються до мене потроху (я не робив цього щонайменше протягом 30 років). Я зможу просунутися в своїх розрахунках. Мені доведеться їхати на човні, щоб взяти необхідні розміри, щоб знати кут, який кінець кріплення точки броні робить з бушпритом. Але яка формула визначає, як тиск вітру на квадратний метр (візьмемо силу 4, наприклад) ?
сила на кінці трубки і момент інерції.
noroit, з огляду на твій малюнок, на мою думку, важливим є не загальний момент інерції, а опір вигину стіни. Дійсно, саме в точці утримання носової частини слабкість полягає в подрібненні трубки, піднятої і утримуваної фланцем. Тонкостінна порожниста трубка розривається в точці закладення шляхом вигинання.
Я думаю, що в такій ситуації найпростіший спосіб - піти і подивитися, як робиться ця трубка на подібному човні, який має оригінальний.
стиснення і згинання
Трубка буде мати осьове стиснення, якщо є суб-колючка, і згинання, якщо її немає. Тож розрахунок трубки призведе до суттєво іншого результату залежно від того, чи є, чи немає, недобор.
Тому необхідно спочатку зробити такий вибір нижньої частини бороди, а не розглядати нижню бороду як армування трубки, передбаченої для згинання і помилково зрощеної, яка з нижньою бородою буде працювати в стиску.
У будь-якому випадку, все це трохи абстрактно, і копіювання реального випадку, який працює добре, все одно буде кращим;-)
але за умови, що справді є "вигинання", а не "стиснення" .
В принципі, який я пропоную, коли трубка, визначена в першому підході, перевіряється з характеристиками трубки (радіус обертання та стрункість), чи є вона в деформації чи стиску. Оскільки формула Ейлера щодо вигинання повинна відповідати умовам нанесення (радіус обертання/співвідношення стрункості), і без цього методу ми нікуди не дінемося, ми завжди маємо невідоме, що ця прогулянка. Трубка, і ми перевіряємо, чи йде вона на вигинання .
амха, враховуючи довжину, там не повинно бути вигинів, але це добре контролювати.
Існує максимальний згин у точці, яку ви розміщуєте, при вбудовуванні. Якщо бушприт згинається перед вбудовуванням, ми маємо справу з вигином.
вигинання або фіксація
За формулами, які я знаходжу. чим більше балка великого діаметру і тонких стінок, тим менше вона пряжки. Тож це не відповідає на питання.
Для мене питання: чи достатньо стіни в 3 мм, щоб протистояти навантаженню кріпильних болтів?
Крім цього, краще 70x3, ніж 50x5.
Щодо міцності на вигин, ось формули, застосовані до цього випадку:
Напруга повинна бути меншою, ніж межа текучості матеріалу.
обмеження: T = Tf + Tc
стискаюче напруження: Tc = Fx/S
Осьова сила: Fx = F cos (a)
F: сила, прикладена до кінця балки
a: кут F з пучком
Перетин балки: S = pi (D ^ 2-d ^ 2)/4
D: зовнішній діаметр
d: внутрішній діаметр
Напруга на вигин: Tf = (1/I) (D/2) m
Квадратичний момент: I = pi (D ^ 4-d ^ 4)/64
Згинальний момент: m = Fy L
L: довжина балки
Радіальна сила: Fy = F sin (a)
Ось.
Увага, не застосовуйте інші випадки без знання теорії.
"чим більше балка великого діаметру і тонких стінок, тим менше вона полум'я"
Так, але це лише один аспект вигину: вигин балки в цілому.
Що бояться, коли стінка тонка, це не вигин балки в цілому, а локальне вигин стіни, що розвиває локальну нестабільність і викликає розрив перед загальним вигином балки.
" надзвичайно жорстке згинання, якщо навантаження " ідеально осьове "
Так, маріонфред, це була неправильна мова через те, що я "писав, як хтось говорить".
В іншому ви прекрасно резюмували мої думки в а), б), в) та коментарі, що послідували далі. І все це йде в одному напрямку: краще скопіювати рішення, яке, як ми знаємо, працює, а не винаходити таке, яке може не працювати: er:
Ще одне пояснення
"надзвичайно жорстке згинання, якщо навантаження ідеально осьове"
Як можна говорити про жорсткість на вигин, коли трубка знаходиться в чистому стиску: ідеально осьове навантаження.
Роберту слід говорити про жорсткість при стисненні.
Ваша трубка піддається стиску та згинанню. Стискаюче напруження (зване Sigma a) постійне на всій ділянці трубки. Напруження при згинанні (так зване Sigma b) є позитивним з одного боку (тим, який ви схильні стискати при згинанні трубки), негативним з іншого боку (тим, який ви прагнете розтягнути.) І нулем в середині (ми говоримо про нейтральне волокно). Сумарне напруження - це сума напруги стиску та напруги згинання.
Яким буде режим розриву ?
Це залежить від іншого.
а) Якщо ваша трубка дуже довга в порівнянні з її діаметром: трубка загалом "спалахне". Це те, що відбувається, коли ти натискаєш правило.
б) Якщо трубка дуже тонка в порівнянні з її діаметром: трубка локально «розвалиться». Досвід: ви піднімаєтесь на порожню банку коксу. Вона підтримує вашу вагу. Ви ставите пітченет на стіну: бідон руйнується.
в) Якщо немає ні у випадку а), ні у випадку б) режим розриву буде пов'язаний не з пружною нестабільністю, а з розривом матеріалу пластичною деформацією.
У вашому випадку це ні а), ні б), ні в)
Насправді трубка утримується кільцем на носі. Слабке місце тут. Це кільце подрібнює трубку, яка, як правило, стає овальною. Це знову ж таки співвідношення між діаметром і товщиною, що є розміром (D/t = 10 в одному випадку, 20 в іншому). Отже, саме трубка 505 стане переможцем у порівнянні з трубкою 753,5, незважаючи на те, що її міцність на вигин у 1,85 рази нижча (і не в 3,5 рази нижче, як зазначено вище ...)
Дійсно (для відповіді на початкове питання) модуль опору згинання розраховується для трубки як: pi x (Re ^ 4-Ri ^ 4)/(4xRe)
Re - зовнішній радіус, а Ri - внутрішній радіус (в см)
Отже, 7,24 см3 для 50x5 та 13,42 см3 для 70x3,5.
"чим більше балка великого діаметру і тонких стінок, тим менше вона полум'я"
це не зовсім так. ми можемо сказати, що це не тому, що трубка товста, вона є більш стійкою, ніж більш тонка трубка.
якщо дотримуватися всієї формули Ейлера щодо вигину, то знаходять ці межі вигинання/стиснення, товщини, інерції, стрункості.
велике - саме знайти оптимальну вагу, правильну товщину.
з іншого боку, є хитрість, але потрібно працювати: це знайти "шлюб" двох або більше трубок, які одна врізає одна в іншу і яку одна тримає на відстані одна від одної кільцями, отримуючи таким чином максимальна інерція при мінімальній вазі .
Стійкість до защемлення
Для цього складніше знайти формулу.
З хорошим програмним забезпеченням ми виявляємо, що трубка
50x5 має напруження близько 0,2 МПа для сили затиску 1 кгс, з іншого боку, трубка 70x3 має напругу 0,6 МПа для тієї ж сили (див. Креслення).
Алюміній має максимальне напруження від 70 до 400 МПа. Нержавіюча сталь працює від 300 до 600 МПа.
Овалізація
Насправді ми більше говоримо про овалізацію: «зріз» труби, підданий дії радіальної сили, має тенденцію ставати овальним. Ви повинні уявити, що цей зріз трубки - це «промінь», який ми б згорнули.
Це обчислюється аналітично за формулами ROARK.
Таблиця Excel для MP для зацікавлених.
точно
якщо ми хочемо бути нікелем, коли ми зустрічаємо радіальні сили, в принципі, ми вкладаємо гільзу. Це не легко.
Там також є новина. Ми просвердлюємо прямо через трубку, вертикальний отвір і ще один горизонтальний можуть зсуватися, і ми розміщуємо круг (діаметр 10), який ми приварюємо до трубки. Це просто, і, таким чином, трубка не руйнується і патрони поглинають радіальні сили.
Структурні .
Ів,
На сайті є конструктори: Каліпсо2, Роберт, Толкан.
Хлопці, які говорять про механіку матеріалів.
Я його частина:
Я інженер Arts & Métiers, і працюю в Saipem-Sa, щоб будувати нафтові платформи для Total, BP, Exxon, ...
Тому я можу допомогти вам у вирішенні вашої проблеми.
Мені просто потрібні розміри вашого бушприту.
Ми оцінимо зусилля з Робертом та Каліпсо2: це найскладніше !
Тоді я буду рахувати за вас математику. У мене працює програмне забезпечення, щоб це зробити.
І я роблю статтю для інших ...
яке задоволення
після сніданку виявити, що приємні хлопці готові допомогти вам у вирішенні вправи, яка не обов’язково проста, але яка залишається певною. Я вирушаю на човні цього тижня, беру необхідні розміри (висота щогли, відстань стопи щогли - кінець кінця, довжина кінця "назовні") і висаджую все у суботу ввечері або в неділю. Я думаю, що така проблема може зацікавити й інші вітрогенератори, які, ймовірно, можуть створити бушприт.
Дякую всім, і молодці Гей
Ів