Nikolay1994

Расчёт чугунного люка на прочность

447 posts in this topic
Pinned posts

Добрый день! Пытаюсь рассчитать прочность чугунного люка толщиной 10 мм, вместе в обечайку. Результат уж очень неправдоподобный. Прилагаю схему своего расчёта, надеюсь на Вашу помощь. 

Спасибо 

Фраг54мент-min.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites


UnPinned posts

ID: 2   Posted (edited)

Приложите и неправдоподобный результат.

Схема красивая и аккуратная но баз размеров и нагрузок никто не скажет какой результат должен быть.

Можете поискать пример здесь, это будет круглая шарнирно опертая оболочка.

http://pnu.edu.ru/media/filer_public/2013/04/10/5-5_timoshenko_1966.pdf

Возможно надо будет включить большие перемещения, но это если ожидаемая прогибь люка больше его толщины, что маловероятно, люк это же не мембрана.

Edited by karachun

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за ответ. Насчёт результата, получается что тонкий люк толщиной 11 мм выдержит 5000 кг.  Думаю фантастика.  Нагрузку прикладываю ко всему люку - распределенная масса 5000 кг.

Screenshot_4.jpg

Screenshot_5.jpg

Screenshot_6.jpg

Screenshot_8.jpg

9 минут назад, karachun сказал:

Приложите и неправдоподобный результат.

Схема красивая и аккуратная но баз размеров и нагрузок никто не скажет какой результат должен быть.

Можете поискать пример здесь, это будет круглая шарнирно опертая оболочка.

http://pnu.edu.ru/media/filer_public/2013/04/10/5-5_timoshenko_1966.pdf

Возможно я чересчур идеализировал задачу

Share this post


Link to post
Share on other sites

5т 10 мм , легко держат тем более еслим распределенная ! Вот если это пятно 10мм и 5т то да еще можно подумать насчет лажи... и то думаю выдержит.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 5   Posted (edited)

Значит радиус люка 0,618 м, толщина 11 мм, материал чугун - скажите какой приняли модуль упругости и нагрузка равномерная 5000 кг, все верно. Можно для начала сравнить перемещения.

Edited by karachun

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 минуты назад, karachun сказал:

Значит радиус люка 0,618 м, толщина 11 мм, материал чугун - скажите какой приняли модуль упругости и нагрузка равномерная 5000 кг, все верно.

Я ничего не добавлял, всё из базы материалов

Screenshot_9.jpg

3 минуты назад, Maik812 сказал:

5т 10 мм , легко держат тем более еслим распределенная ! Вот если это пятно 10мм и 5т то да еще можно подумать насчет лажи... и то думаю выдержит.

А в целом может что-то добавить для добавления реалистичности картинки?

4 минуты назад, Maik812 сказал:

5т 10 мм , легко держат тем более еслим распределенная ! Вот если это пятно 10мм и 5т то да еще можно подумать насчет лажи... и то думаю выдержит.

А в целом может что-то добавить для добавления реалистичности картинки?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ок, у меня в линейной статике прогибь получается около 6,4 мм в центре - не очень много, учитывать дольшие перемещения не нужно. А эквивалентные напряжения в центре около 160 МПа что порядочно но возможно допустимо для чугуна, зависит от марки чугуна. Похоже что у Вас концы люка зажаты жестко а не шарнирно. И покажите еще сетку.

DXD4bAJ.png

ROYgOaQ.png

 

 

А вот что будет если заневолить вращения на кромке люка. Перемещения стали меньше и максимальные напряжения теперь в местах закрепления. Но увы люк так не работает - это надо его приварить к обечайке и сверху накрыть еще одной обечайкой которую надо прикрутить на болты.

ZeE9zOC.png

Qrow0tM.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
37 минут назад, karachun сказал:

Значит радиус люка 0,618 м, толщина 11 мм, материал чугун - скажите какой приняли модуль упругости и нагрузка равномерная 5000 кг, все верно. Можно для начала сравнить перемещения.

Ну чугун боюсь на 6 мм не прогнется, он ведь хрупкий. А при какой нагрузке у вас он ломается? 

Не совсем понял зачем сварка и болты. В реальности то он просто ложится и лежит )

Что я принципиально делаю не так?

Share this post


Link to post
Share on other sites

А каким местом обечайка кладется на фундамент ?

4 минуты назад, Nikolay1994 сказал:

Что я принципиально делаю не так?

Скорее всего неправильно задаете граничные условия на кромке люка.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 минуты назад, Борман сказал:

А каким местом обечайка кладется на фундамент ?

Скорее всего неправильно задаете граничные условия на кромке люка.

Цифра 1 - на колодец и на растворEE603E58-D83F-4EE0-B888-21A81ED33EDF.jpeg.4b11f157ec494b33243a0ed69757efae.jpeg, цифра 2 на земле. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 минут назад, Nikolay1994 сказал:

А при какой нагрузке у вас он ломается?

А он у меня не ломается, допустимые напряжения должны выбирать уже Вы в соответствии с доступным материалом.

9 минут назад, Nikolay1994 сказал:

Не совсем понял зачем сварка и болты. В реальности то он просто ложится и лежит )

Я привел два примера. Первый как надо (160 МПа) а второй как у Вас (80 МПа). Это у Вас в модели люк неправильно закреплен и результаты такие как будто его приварили.

1 минуту назад, Nikolay1994 сказал:

Цифра 1 - на колодец и на раствор, цифра 2 на земле. 

Это что контакт или по этим граням люк склеен с обечайкой (контакт bonded). судя по результатам похоже что склеен.

Попробуйте выкинуть обечайку и закрепить только эту кромку люка, именно кромку а не плоскость.

5.png

Или делайте люк оболочкой.

Share this post


Link to post
Share on other sites
55 минут назад, Nikolay1994 сказал:

Я ничего не добавлял, всё из базы материалов

ну так предел текучести на 1м2 сколько тон ???? вы видете цифру какая она охрененная 55000т на 1м2 предел. а вы 5т кладете на 0.6 м2

что Вас удивило?

И почему у люка нет ребер жесткости ? Сколько видел литых люков у всех ребра жесткости. Чтоб не прогибался.

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 минут назад, Maik812 сказал:

вы видете цифру какая она охрененная 55000т на 1м2 предел. а вы 5т кладете на 0.6 м2

Оно немного не так работает.

Но вообще тот предел текучести просто для понту. На результат расчета он не влияет, никто не запрещает потом самому сравнить предел текучести со справочными данными из другого источника.

8 минут назад, Maik812 сказал:

И почему у люка нет ребер жесткости ? Сколько видел литых люков у всех ребра жесткости. Чтоб не прогибался.

Похоже здесь ребра жесткости залили металлом.

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 минут назад, Maik812 сказал:

ну так предел текучести на 1м2 сколько тон ???? вы видете цифру какая она охрененная 55000т на 1м2 предел. а вы 5т кладете на 0.6 м2

что Вас удивило?

И почему у люка нет ребер жесткости ? Сколько видел литых люков у всех ребра жесткости. Чтоб не прогибался.

Это декоративный люк, он такой и есть. Ну вы хотите сказать что он выдержит 55000 т?

2 минуты назад, karachun сказал:

Оно немного не так работает.

Но вообще тот предел текучести просто для понту. На результат расчета он не влияет, никто не запрещает потом самому сравнить предел текучести со справочными данными из другого источника.

Может попробовать динамику ? 

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 15   Posted (edited)

@Nikolay1994 Я открыл у себя солид и честно попытался сделать похожий расчет но так и не понял как зафиксировать ребро а не грань но так и не разобрался с этим. Так что придется Вам додумываться до этого самому.

@Nikolay1994 Ууу... Вам уже два человека говорят что нужно кромку люка зафиксировать шарнирно (только перемещения) а у Вас она зафиксирована жестко (перемещения и провороты), что не ясно? Может еще позвонить в битву экстрасенсов?

Вот это как у Вас

Qrow0tM.png

А вот так надо - люк сделан оболочкой и  узлы на кромке могут свободно проворачиваться как в жизни.

ROYgOaQ.png

Если для Вас это не понятно то закройте солид и не занимайтесь больше расчетами.

Edited by karachun

Share this post


Link to post
Share on other sites

По идее, самый правильный путь - через контактную задачу без каких-либо закрепления люка, 

но с закрепленной обечайкой. Тогда и картина деформирования будет другой. 

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Что скажете насчёт такого варианта? Мне кажется он самый верный. Обечайку я исключил. Но результат опять не очень.

Screenshot_10.jpg

ё.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

@Nikolay1994 Выведите перемещения, в центре должно быть около 6 мм. Если нет то дальше можно не смотреть.

Можно вернуть обратно обечайку, и смоделировать настоящий контакт. Выйдет считать надо будет дольше но я другого варианта не вижу.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Что-то совсем плохо, перемещение 40 метров, похоже деталь куда-то улетела.

Сейчас попробую сделать в солиде но ничего не обещаю.

Share this post


Link to post
Share on other sites

@Nikolay1994 В общем вот так у нас в деревне горбатых правят. Пришлось забубенить все в 3Д. Я моделировал четверть не только потому что у меня компьютер слабый но этим я зафиксировал модель по двум горизонтальным направлениям. Чтобы считалось включил слабые пружины https://www.javelin-tech.com/blog/2019/05/solidworks-simulation-soft-spring-inertial-relief/ и глобальный контакт задал как No Penetration вместо Bonded. Результаты уже похожи на правду. Перемещения 5.1 мм, при том что в Femap я брал весь люк и фиксировал кромку то есть пролет 618 мм а не 590. Нагрузку приложил как давление. Напряжения тоже похожи 140 МПа.

При желании можно посчитать во втором приближении нелинейщину с учетом больших перемещений но там разница 10-15%.

1.png

2.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

А какой у вас коэф. запаса прочности получился? При нагрузке 5000 кг у меня получилось 3

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 24   Posted (edited)

@Nikolay1994 Никакой, я не задавался допускаемыми напряжениями для чугуна. Чугуны ведь разные и я не могу знать из чего Вы собираетесь лить этот люк. Но уже два расчета показывают что эквивалентные напряжения будут около 140-160 МПа. Дальше запас можете посчитать сами.

Мое дело только указать путь и сойтись с теоретическим решением)

Edited by karachun

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 25   Posted (edited)

@Nikolay1994 В любом случае я не доверял бы данным из солидворка. Для обычной чугунины предел текучести 550 МПа и предел прочности при растяжении 860 МПа это очень завышенные показатели. Такие пределы прочности и текучести больше подходят для хорошей легированной конструкционной стали. Из такой стали не то что люк, вал для судна сделать будет не зазорно.

Edited by karachun

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 часа назад, karachun сказал:

Выйдет считать надо будет дольше но я другого варианта не вижу.

вот же вариант:

16 часов назад, karachun сказал:

Если для Вас это не понятно то закройте солид и не занимайтесь больше расчетами.

 

2 people like this

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 27   Posted (edited)

@soklakov Ну это тривиальное решение. У меня такое ощущение что автору интересен только запас прочности, без разницы как он насчитан - для какого материала.

Посчитал еще один вариант - если нагрузка приложена не равномерно а на окружность радиусом 100 мм в центре люка то все становиться намного хуже. 480 МПа в линейной постановке и 420 МПа после уточнения в нелинейщине.

1.png

2.png

Я бы на такой люк на перегруженной фуре не наезжал бы. Даже если он и не сломается то сильно погнется, будь он из ВЧ45 или ВЧ50.

Вот еще скидываю архив с проектом солида, может кому пригодиться.

https://fex.net/s/aso4mxm

21 минуту назад, soklakov сказал:

вот же вариант:

Есть вариант получше - позвать @jtok и он объяснит как правильно превратить твердотельную деталь в оболочку и как правильно эту оболочку нагрузить и закрепить.

А вообще на люки есть свой ГОСТ 3634-99. Там есть и типовые конструкции (не плоские как здесь а сферические) и применяемые материалы.

Edited by karachun

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если включить пластику (я принял параметры как для ВЧ50) то напряжения будут поменьше но будет пластика (сигма_т=320 МПа). Это для варианта где сила приложена только в центре, на пятачок диаметром 200 мм.

3.png

4.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
37 минут назад, karachun сказал:

А вообще на люки есть свой ГОСТ 3634-99. Там есть и типовые конструкции (не плоские как здесь а сферические) и применяемые материалы.

это вот вообще хорошо) уж глядя на картинки этой ветки, это становится очевидным даже тем, кто был не в курсе, - в середине хорошо бы потолще.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый день!

Несколько лет назад решал задачу такую же задачу, только не с люком, а с чугунной решеткой для ливневой канализации (тоже начинал с простой постановки).

Боюсь Вас расстроить, но:

1. Чугун - материал, имеющий существенно разные свойства при растяжении и сжатии, что приводит к значительной недооценке прочности. Например, в Ансисе для этого есть специальная модель материала CAST IRON

2. Решать лучше контактную задачу в больших перемещениях.

3. Критерий прочности - для хрупких материалов модифицированный Кулона-Мора (кажется, так называется).

Результаты решения и выводы в простой постановке существенно отличаются.

Для простой постановки, скорее всего, нужны хотя бы несколько испытаний на прочность похожих конструкций, чтобы иметь более менее правдободобный прогноз (наверное,можно прорешать несколько ГОСТовских конструкций)

4 people like this

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 часа назад, karachun сказал:

@Nikolay1994 В любом случае я не доверял бы данным из солидворка. Для обычной чугунины предел текучести 550 МПа и предел прочности при растяжении 860 МПа это очень завышенные показатели. Такие пределы прочности и текучести больше подходят для хорошей легированной конструкционной стали. Из такой стали не то что люк, вал для судна сделать будет не зазорно.

Я кстати вчера покопался, попробовал тоже пружину в обечайке и в крышке (в поле их контакта). Также сделал зазор между крышкой и обечайкой, т.е. уменьшил диаметр крышки. Обечайку зафиксировал снизу. Результат, как мне кажется хороший, но может можно еще лучше? Покритикуйте)

1.jpg

2.jpg

3.jpg

6 минут назад, imt сказал:

Добрый день!

Несколько лет назад решал задачу такую же задачу, только не с люком, а с чугунной решеткой для ливневой канализации (тоже начинал с простой постановки).

Боюсь Вас расстроить, но:

1. Чугун - материал, имеющий существенно разные свойства при растяжении и сжатии, что приводит к значительной недооценке прочности. Например, в Ансисе для этого есть специальная модель материала CAST IRON

2. Решать лучше контактную задачу в больших перемещениях.

3. Критерий прочности - для хрупких материалов модифицированный Кулона-Мора (кажется, так называется).

Результаты решения и выводы в простой постановке существенно отличаются.

Для простой постановки, скорее всего, нужны хотя бы несколько испытаний на прочность похожих конструкций, чтобы иметь более менее правдободобный прогноз (наверное,можно прорешать несколько ГОСТовских конструкций)

Ну ГОСТовские люки гарантированно выдерживают, например 1.5 тонны. Но никто же не знает, какой запас прочности там заложен. Может действительно попробовать в ansys поковыряться. Просто хотелось более менее нетрудозатратно посчитать) 

По поводу расчёта в solidworks можете что-нибудь посоветовать? 

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 32   Posted (edited)

@Nikolay1994 Похоже на правду, только напряжения немного выше и перемещения тоже. Пружина это в смысле Weak spring? От обечайки можно вообще оставить только нижнюю часть - которая не дает люку провалиться вниз. Как здесь

2.png

10 минут назад, Nikolay1994 сказал:

Просто хотелось более менее нетрудозатратно посчитать) 

Возьмите ГОСТовский люк. Там толщина начинается от 12 мм и он сферический - даже без расчетов ясно что он прочнее вашего.

И самое главное - что по материалу? Вы знаете марку чугуна из которого будут делать Ваш люк? Без марки все эти численные упражнения бесполезны.

ГОСТ немного не тот, нужен ГОСТ 3634-89 от 1989-01-07. Люки чугунные для смотровых колодцев. Технические условия.

Edited by karachun

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 33   Posted (edited)

@Nikolay1994Feel the difference...

Плоский люк и люк сферической формы с радиусом 2 м.

1.png

2.png

Edited by karachun

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, imt сказал:

Чугун - материал, имеющий существенно разные свойства при растяжении и сжатии, что приводит к значительной недооценке прочности.

мне кажется дело даже не в материале, а в характере нагрузки: для люка или решётки, расположенной на оживлённой дороге, одного лишь статич линейного анализа будет явно недостаточно.. 
на усталость смотреть над)

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 часов назад, karachun сказал:

В общем вот так у нас в деревне горбатых правят. Пришлось забубенить все в 3Д. Я моделировал четверть не только потому что у меня компьютер слабый но этим я зафиксировал модель по двум горизонтальным направлениям. Чтобы считалось включил слабые пружины

А зачем какие-то пружинки нужны. Чего не хватает для закрепления в этом расчете? )))

Share this post


Link to post
Share on other sites

@ДОБРЯК Посчитайте - увидите. По вертикали закреплением выступает контакт а это такая штука что может заработать а если не заработает то будет вылет.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 минуту назад, karachun сказал:

@ДОБРЯК Посчитайте - увидите. По вертикали закреплением выступает контакт а это такая штука что может заработать а если не заработает то будет вылет.

Чугун марки СЧ20. Он будет устанавливаться в пешеходной зоне, а не на оживленной дороге. Насчёт пружины - ответ во вложении. Изменять конструкцию смысла нет. Суть задачи в том, что данная крышка люка уже спроектирована и неоднократно отлита. Нужно всего лишь прикинуть сколько статической нагрузки она выдержит. Насчёт материала, да, я сравню механические свойства со справочными. Главное, чтобы модель была более менее адекватная. 

Screenshot_13.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 часа назад, Nikolay1994 сказал:

Ну ГОСТовские люки гарантированно выдерживают, например 1.5 тонны. Но никто же не знает, какой запас прочности там заложен.

Для этого и надо посчитать 2...3 ГОСТовских люка. Сравнив расчетные напряжения с допускаемыми, примерно определится с "ГОСТовским" запасом прочности.

А разве в Solide нет критерия Кулона-Мора?

 

1 час назад, Jesse сказал:

мне кажется дело даже не в материале, а в характере нагрузки: для люка или решётки, расположенной на оживлённой дороге, одного лишь статич линейного анализа будет явно недостаточно.. 
на усталость смотреть над)

Почему важен материал. Чугун имеет не только разные предельные напряжения, но и модули Юнга Е на сжатие и растяжения - разные.

Если посмотрим простую задачу на изгиб балки с разным Ераст Есжат, то увидим, что нейтральная линия не проходит по середине балки и расчетные напряжения, не учитывающие этот факт, будут другими.

Что касается усталости, в моем случае производитель говорил о предельных статических нагрузках.

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 минут назад, Nikolay1994 сказал:

Чугун марки СЧ20

Слабовато, предел прочности 200 МПа. А здесь у Вас напряжения в центре пластины почти 190 МПа. Тот же ГОСТ 3634-89 рекомендует не слабее ВЧ45.

1.jpg

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
38 минут назад, karachun сказал:

@ДОБРЯК Посчитайте - увидите. По вертикали закреплением выступает контакт а это такая штука что может заработать а если не заработает то будет вылет.

Так много раз считал. Никакого вылета быть не может.  Поэтому и спросил. )

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



  • Сообщения

    • VladislavK
      Доброго времени суток,подскажите,как убрать отрисовку скруглений на чертежах?
    • ДОБРЯК
      Жесткость задана, перемещения посчитаны. Можно и силы найти. Было бы желание... ) Задача имеет физический смысл... )
    • lobzik
      Ну это уже что то не то..  Такого ни разу не было. Максимум за чам - 1 кг, обычно 0,5 кг.
      6 - это совсем перебор. 
      Индекс массы тела считают весы и прога..
      И мне еще есть куда работать, я его опустил всего на 2,5 единицы. Надо еще столько же..
       
    • Sergei
      Охлаждайте знаки, которые справа подведя воду прямо к ним. Два резиновых колечка чтоб не текло. Напрашивается рычажная форма.
    • Sergei
      Бывает, не переживай. :-))))) Вы ещё не видели чертежи фармацевтов на таблетки. :-))))))
    • chatjokey
      знаете с чем я постоянно сталкиваюсь? с чертежами, по которым невозможно изготовить деталь. и мне как то все равно, кто там. технолог или конструктор или целый отдел технологов и конструкторов.  талрепы на московский метрополитен. см ниже.  дальше. завод, который делает тортики вафельные. конвеер у них.  спрашиваю, из каких соображений сталь 45. в ответ. "самая распространенная сталь". это без шуток.  или более интересная невыполнимая задача.  в чертеже в виде заготовки заложена прецизионная раскатанная труба по H7. импортная нормализованная. сталь e355. стенка 10 в заготовке. дальше нужно сделать наружку с боем в 3 сотки от нутра и допуском в 4 сотки. и стенка 7 остается.  и паз на всю длину с допуском в 2 сотки.  мне вот интересно. кто это рисовал? как вы думаете, технолог в этом участвовал? и в чем проблема сделать такое? внутри H7 останется? если нет, то почему?    знаете что я хочу? чтобы работу свою делали профессионалы. и мне еще раз, плевать, хоть это целый отдел, хоть это конструктор и технолог в одном лице. и что такого, если это одно лицо? мне кажется что такое вполне может быть. только зп соответствующая.  нате, полюбуйтесь.  напоминаю. это метрострой.   
    • Вне зоны доступа
    • karachun
      @Rodriguezz А что касается эффективности то вот что пишет википедия о дизелях. А вот что пишет General Electric о своем ГТД промышленного класса (117 МВт/160 000 лошадиных сил - хватит на два-три контейнеровоза). Этот двигатель можно считать одним из самых эффективных ГТД в мире на данный момент. С уменьшением размеров КПД тоже падает. https://www.ge.com/power/gas/gas-turbines/lms100 То есть ДВС из обыкновенного грузовика может уделать по эффективности один из самых эффективных ГТД промышленного класса. У маленького двигателя КПД может быть 20-30%. В коммерческих целях применять его будет невыгодно. Еще вопросы есть?
    • catiauser
      Похоже на какую то чать ЖД вагона...
      Партия должна быть очень большой, что бы такой штамп и пресс окупились.
    • KsunReh
      @ЖЭК на какие циклы Вы (или заказчик) рассчитывает на новой форме? Давно это было, но то что я видел работало в среднем 38-50 секунд на ПЭ и ПОМе. Конечно, если у Вас хотят раза в два быстрее, то задуматься об охлаждении необходимо. Фото к сожалению нет.    Фонтанирующие трубки в данном случае не подходят так как в конструкциях ПФ на подобные изделия знаки обычно испытывают определенные нагрузки при смыкании формы и особенно при извлечении из отливки, учитывая их небольшой рабочий диаметр, трубки слишком сильно их ослабят. НО я бы прикинул возможность установки короткой трубки в расширенной части знака, это будет эффективнее, чем охлаждение через торец хвоста...