Przekładki międzydźwigarowe

[Callab]

Witam,

 

Jest już temat dotyczący przekładek międzydźwigarowych, ale w dziale Warsztat dla szybowców. Temat dotyczy modeli ogólnie więc myślę, że może w bieżącym dziale pojawić się kilka moich przemyśleń na ten temat.

Przeprowadziłem obliczenia rozkładu naprężeń w dźwigarze z przekładkami, żeby pokazać jak wycinane w przekładkach otwory wpływają na rozkład tychże naprężeń. Na razie przedstawiam jeden rysunek. Wyników mam więcej ale przedstawię je jak znajdę wolną chwilę na ich opracowanie razem z odpowiednim opisem i wnioskami.

 

 

[utopia]

Wojtku tak z ciekawości czy ten program liczy i wyświetla wizualizacje dla konkretnych materiałów czy jest to bardziej symulacja z wzorów i teorii ?

Pytam z ciekawości bo nienawidziłem w szkole naprężeń ani obliczeń wytrzymałościowych dla konst stalowych bo wszystko trzeba było na piechotę

[darek.3333]

Wojtku tak z ciekawości czy ten program liczy i wyświetla wizualizacje dla konkretnych materiałów czy jest to bardziej symulacja z wzorów i teorii ?

Pytam z ciekawości bo nienawidziłem w szkole naprężeń ani obliczeń wytrzymałościowych dla konst stalowych bo wszystko trzeba było na piechotę

 

No właśnie , czy ta wizualizacja jest dla jednolitego materiału jakim jest np stal czy też może uwzględniać takie materiały jak sklejka , balsa?

 

Właśnie dobrze , że się kiedyś na piechotę liczyło bo teraz to tylko twórcy tych programów się trochę orientują w teorii wytrzymałości a użytkownicy już nie koniecznie... Co to za program? Dobrze by było przy tej wizualizacji też zaznaczyć jak i jakie siły były przyłożone.

 

Darek

 

EDIT - Utopia - nienawiść do naprężeń?... i to u modelarza - gdyby nie one to byś sobie nie polatał... :lol2:

[tom000]

To raczej dla jednolitego materiału obliczenia. Czy te otwory mają uzasadnienie w przypadku słojów pionowych?

[utopia]

EDIT - Utopia - nienawiść do naprężeń?... i to u modelarza - gdyby nie one to byś sobie nie polatał... :lol2:

 

a byś wiedział...całe 5 latałem na wysokości lamperii byle projekty na czas były zrobione

przyszło by Ciebie most stalowy rysować i liczyć to też byś latał a nawet lewitował

 

To raczej dla jednolitego materiału obliczenia. Czy te otwory mają uzasadnienie w przypadku słojów pionowych?

 

mają - estetyczne :rotfl: .. balsa jest materiałem niejednorodnym więc z technicznego punktu widzenia jej wytrzymałość jest zmienna ale często na tyle wysoka że można sobie dziurkę zafundować

[rabbitlkr]

dziurkę

 

otworek;)

[utopia]

nietoperz

[tom000]

W żebrach to tak ale w przekładkach bałbym się robić otwory

[darek.3333]

Skoro są to jak nazwa wskazuje przekładki to nie ma chyba sensu rozpatrywać ich w oderwaniu od głównych pasów dźwigarowych. To dźwigary przenoszą główne obciążenie a przekładki mają tylko je dystansować. Chyba , że w modelarstwie przekładka jest dźwigarem jednocześnie

 

Darek

[instruktor]

"przyszło by Ciebie most stalowy rysować i liczyć"

Metodą Rittera czy Cremony?

A tzw przekładki międzydzwigarowe mają za zadanie zwiazać ze soba pasy górny z dolnym(listwy) i stworzyć jeden dzwigar o kształcie dwuteowym.

[tom000]

No właśnie i one działają na ściskanie i dlatego otwory tam niezbyt pasują

[japim]

Dla jasności dźwigar projektuje się na naprężenia rozciągająco-ścickajace pochodzące od momentów gnących.

 

Kiedyś na studiach zadano nam pracę domową. Tak się akurat złożyło, że umieszczono ją jako przykład obliczeń w Zespole Mechaniki mojego byłego wydziału http://www.is.pw.edu.pl/mechanika/skrypty/download.php?file=wm_cw_belka1.doc

 

Pokazano tam dokładnie jak wygląda rozkład w jednolitym dwuteowym dźwigarze - belce.

Jak widać przekładka między dźwigarowa pracuje przede wszystkim na ścinanie

 

Jak napisał Szczepan ona wiąże ze sobą górny i dolny dźwigar - po to aby się między sobą nie przesuwały. I tylko na takie obciążenia należy je projektować. Ten przykład graficzny z postu Callab'a nie za bardzo oddaje istotę dźwigarów. Zrób przykład z dwuteownikiem - albo zginanym ceownikiem to pokażesz w czym rzecz. Przy budowie skrzydeł nigdzie nie mamy do czynienia z prostokątymi dźwigarami. A przynajmniej nie w skali w której możemy zrobić otwory w przekładkach...

 

Szczepan - wolę Rittera

Zresztą przykład kratownicy i belki mojego autorstwa także można znaleźć na tej stronie.

[utopia]

Metodą Rittera czy Cremony?

metodą kalki technicznej i ołówka ....gumka grzechem śmiertelnym

jak byłeś pewny że już ok wtedy brało się drugą kaleczę ,tusz , rapidograf i......... po nocach się to śniło

[instruktor]

Tak jak napisał Przemek ,tylko Ritter żadnych kalek :!:

[Callab]

Wkrótce uzupełnię relację o dane dotyczące parametrów modelu obliczeniowego. Tak więc, nie piszcie co wam się "wydaje" ;-) tylko poczekajcie na resztę sprawozdania z obliczeń.

 

Ten przykład graficzny z postu Callab'a nie za bardzo oddaje istotę dźwigarów. Zrób przykład z dwuteownikiem - albo zginanym ceownikiem to pokażesz w czym rzecz.

 

Oddaje dokładnie - to jest model dźwigara jaki stosuje się w modelach. Poczekaj na resztę relacji to zobaczysz. Na rysunku przedstawiłem tylko fragment modelu, żeby uwypuklić najważniejsze obszary i nie zaciemniać rysunku zbędnymi szczegółami.

 

Akurat na tego typu obliczeniach się znam więc obiecuję, że zrobię to dobrze :-)

[japim]

To czekamy na bardziej szczegółowy opis:

Co to za naprężenia - ich kierunek.

Czy to całkowite wytężenie materiału?

Wartości przyłożonych sił.

Warto dodać także rysunek siatki.

No i napisać co to za program. Ja mogę zrobić podobne obliczenia także w Ansysie - porównamy wyniki

 

Poza tym patrząc na proporcje to jednak nijak nie przypomina on dźwigaru modelarskiego: jest za gruby... Albo za niski przy tej grubości aby wykonywać w nim otwory...

 

Miałem coś jeszcze napisać - ale zaczekajmy na bardziej szczegółowy opis. Inaczej będą to nic nie znaczące dywagacje

[utopia]

Szczepan ty pytasz o metodę projektowania ja mówię o rysunku

kalka techniczna albo kalka kreślarska to rodzaj papieru a nie przekładka do szybkich odbitek jak kalka biurwowa ale rozumiem że się droczysz ze mną.

A zarówno metoda Rittera jak i plany sił Cremony to każdy dostawał wg zasług . Ja zawsze dostawałem coś extra ... w nagrodę oczywiście :mrgreen:

[Callab]

"Kruca bomba mało casu" ;-)

 

(Więcej rysynków tutaj)

 

Przedstawione wyniki obliczeń pokazują jaki wpływ na rozkład naprężeń w przekładkach międzydźwigarowych ma ich ażurowanie. Obliczenia przeprowadziłem metodą elementów skończonych.

 

Przyjąłem parametry materiałowe odpowiadające zróżnicowanym własnościom mechanicznym poszczególnych elementów układu:

- dźwigary - materiał sztywny (sosna), izotropowy. E = 12GPa

- przekładki - materiał miękki (balsa), anizotropowy. Sztywność wzdłuż osi pionowej E=10GPa, w pozostałych kierunkach E=4GPa

- żebra - materiał miękki izotropowy E=10GPa

- pierwsza przekładka (od strony utwierdzenia) - materiał sztywny E = 12GPa

 

Ze względu na dużą rozbieżność parametrów mechanicznych materiału jakim jest drewno, wartości powyższych parametrów mogą odbiegać od rzeczywistych. W przedstawionych wynikach obliczeń skupiłem się tylko na jakościowej analizie rozkładu naprężeń, która umożliwia zlokalizowanie miejsc ich koncentracji. Aby można było przeprowadzić analizę ilościową, czyli wyliczyć konkretne wartości naprężeń w danych obszarach, należałby przyjąć wartości parametrów materiałowych zgodne z rzeczywistością - to wymaga badań eksperymentalnych.

 

Do pre- i postprocessingu wykorzystałem program MSC/Patran. Jako solver wykorzystałem program MSC/Nastran.

 

Wymiary modelu:

- Długość 350 mm, wysokość 21 mm, szerokość 8mm

- Dźwigary: 3x8x350mm

- Przekładki międzydźwigarowe: 2x15x50mm

- Otwory w przekładkach: fi 10mm

 

 

Model dźwigara z ażurowanymi przekładkami:

 

 

Warunki brzegowe: węzłom leżącym na jednym z końców dźwigara zostały odebrane wszystkie stopnie swobody

Obciążenie: Przyjęto obciążenie rozłożone na dolnej powierzchni dźwigara

 

Rozkład naprężeń zredukowanych w dźwigarze z nieażurowanymi przekładkami:

 

 

Rozkład naprężeń zredukowanych w dźwigarze z ażurowanymi przekładkami:

 

 

Celowo nie przestawiam wartości naprężeń ponieważ w tym przypadku nie jest to informacja użyteczna. Nas interesuje jak się one rozkładają w dźwigarze. Oczywiście poza naprężeniami zredukowanymi użyteczną informacją jest też rozkład i wartości całego tensora naprężeń. Nie przedstawiam ich, gdyż wykracza to poza zakres naszych dywagacji. Przedstawiona przeze mnie analiza z założenia miała być tylko jakościowa.

 

Wniosek nasuwa mi się następujący: wycinanie jakichkolwiek otworów w przekładkach wprowadza niepotrzebne koncentracje naprężeń nie powodując znaczącej zmiany masy tego elementu. Koncentracja naprężeń występuje na krawędzi wyciętych otworów i może powodować pękanie tego elementu.

 

A dlaczego nie pęka i modele latają? Dlatego, że w większości przypadków szkielet modelu jest przewymiarowany i wycięcie otworów nie powoduje przekroczenia dopuszczalnych wartości naprężeń. Bardziej rozsądnym, moim zdaniem, rozwiązaniem, jest wykonanie przekładki z cieńszej deseczki.

 

W przedstawionym przeze mnie przykładzie, wycięcie otworów spowodowało zmniejszenie masy przekładek o około 30%. Ile to jest gram? Niewiele. Lepszy efekt wytrzymałościowo-masowy można uzyskać zmniejszając grubość przekładek z 2 do 1,5mm. Masy zdejmiemy tyle samo (mniej więcej) a nie obniżymy praktycznie wcale wytrzymałości. Zmniejszy się też czas pracy lasera czyli same oszczędności ;-)

[hubert_tata]

Bardzo fajne są teraz narzędzia, za moich czasów wszystko liczyło się na piechotę.

 

- przekładki - materiał miękki (balsa), anizotropowy. Sztywność wzdłuż osi pionowej E=10GPa, w pozostałych kierunkach E=4GPa

Czyli słoje pionowo - prawidłowo.

A możesz łatwo pokazać wizualizację przy słojach przekładek biegnacych poziomo?

[Callab]

Hubert oczywiście mogę i chętnie zrobię jeszcze wiele testów. Moje obliczenie i przedstawione z nich sprawozdanie jest raczej "popularno naukowe". Gdybym je robił np. dla PZL Świdnik (swego czasu współpracowałem z ich działem obliczeniowym) to sprawozdanie wyglądałoby trochę inaczej. Ale niestety to wszystko wymaga jednak czasu. Można tutaj przeprowadzić np. analizę wrażliwości, która by dużo pokazała, przedstawić wyniki w różnych płaszczyznach, zoptymalizować to czy tamto. Tylko przygotowanie modelu do analiz, opracowanie wyników i inne prace z tym związane to kilka, kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt godzin. Ja na razie wysiadam. Jak ktoś (Przemek "Japim"?) ma czas, ochotę i możliwości to zachęcam do kontynuowania wątku.

 

Z przekładkami problem jest taki, że idące pionowo słoje są ścinane. Gdyby były poziomo (te słoje) materiał by się mógł rozwarstwić.. Poza tym przekładki są ściskane między dźwigarami, dlatego należy kierunek największej sztywności ustawić pionowo. A najlepiej po skosie i to dwie warstwy ułożone pod kątem prostym. Dla słoi ułożonych inaczej niż pionowo charakter naprężeń pozostanie taki sam. Zmieni się sztywność układu.

 

Wycinając otwory wprowadzamy do konstrukcji niebezpieczeństwo rozwarstwienia się materiału na krawędziach otworów.