Определение нагрузки сыпучего материала на стенки кузова.

[karachun 2 038]

Здравствуйте господа.

Вижу что в соседних темах происходят нешуточные споры по поводу теории МКЭ.

По этому, для соблюдения равновесия, создам тему о практике.

 

Имеем кузов грузовика в который могут насыпаться разные сыпучие грузы (пшеница, песок т.п.). Известна только максимальная паспортная грузоподъемность кузова (или правильнее называть ее вместимостью) короче известно сколько тонн груза будет находиться в кузове.

На сам кузов действует сила тяжести и ускорения при движении (разгон-торможение, повороты).

 

Вопрос заключается в том - как по таким скудным данным можно адекватно нагрузить кузов.

 

Сразу на ум приходит вариант распределить массу груза равномерно по дну и боковым стенкам. Способов здесь много: задать массовый регион, изменить плотность кузовных панелей, использовать Remote Mass (массу на RBE3 элемента в Настране), задать множество сконцентрированных масс.

Небольшим усовершенствование предыдущего метода это задание массы не на всех поверхностях, например при торможении можно не задавать массы на задней стенке.

 

Если бы кузов был неподвижным то можно было бы воспользоваться кодом регулирующим нагрузки на силосы, например EN 1991-4 Eurocode 1: Actions on structures - Part 4: Silos and tanks

https://www.phd.eng.br/wp-content/uploads/2015/12/en.1991.4.2006.pdf (пример расчета идет со страницы 41.)

Согласно этого кода рассчитывается гидростатическое давление (нелинейно меняющееся по высоте) и касательные напряжения, возникающие на стенках емкости от трения.

Но кузов немного отличается от силоса - он постоянно находится в движении, кузов постоянно вибрирует и я сомневаюсь что сыпучие материалы будут оказывать сильное трение.

Меня беспокоит что приложив нагрузку в виде гидростатического давления можно получить суммарную реакцию большую чем m*a, проверять это я конечно же не буду.

 

В общем интересно - кто какие подходы знает, может кто-то знает существующие стандарты на которые можно опереться (я пытался гуглить но ничего не нашел).

[ДОБРЯК 602]

20 минут назад, karachun сказал:

На сам кузов действует сила тяжести и ускорения при движении (разгон-торможение, повороты).

Не только разгон-торможение но и вертикальные ускорения. Но с нагрузками можно как-то определиться.

Как вы собираетесь закреплять голый кузов? Какая методика расчета?

Изменено 19 июня 2021 пользователем ДОБРЯК

[karachun 2 038]

32 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Не только разгон-торможение но и вертикальные ускорения.

Естественно, я же написал что есть сила тяжести. Других верт. нагрузок заданием не предполагается но даже если бы и были то принципиально это ничего не меняет.

 

32 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Как вы собираетесь закреплять голый кузов?

За колеса, закрепления не принципиальны, с ними проблем нет. Закрепления не являются темой вопроса.

 

32 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Какая методика расчета?

МКЭ - линейная статика, определение эквивалентных напряжений.

Изменено 19 июня 2021 пользователем karachun

[ДОБРЯК 602]

5 минут назад, karachun сказал:

Естественно, я же написал что есть сила тяжести. Других верт. нагрузок заданием не предполагается но даже если бы и были то принципиально это ничего не меняет.

То что написали по нагрузке это понятно. Это ваше право какие нагрузки задать. Но только будет кручение кузова.

[karachun 2 038]

@ДОБРЯК Пока меня интересуют только нагрузки. Ускорения не настолько велики чтобы учитывать работу подвески. Так что пока меня устраивает то кручение которое получится от приложения ускорения вбок. как при повороте.

[ДОБРЯК 602]

7 минут назад, karachun сказал:

За колеса, закрепления не принципиальны, с ними проблем нет.

Так вы будете весь автомобиль моделировать? Или только голый кузов?

[karachun 2 038]

Кузов+рама

подвеска упрощенно - жесткими связями

[ДОБРЯК 602]

3 минуты назад, karachun сказал:

Пока меня интересуют только нагрузки.

То есть вопрос закрепления вас пока не интересует. 

1 минуту назад, karachun сказал:

подвеска упрощенно - жесткими связями

В этом вся проблема моделирования таких задач. Подвеска упругая и может быть нелинейная. 

И при повороте работает подвеска. И кручения рамы и кузова у вас не будет.

Но вы расчетчик вам и принимать решение как моделировать.

[karachun 2 038]

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

То есть вопрос закрепления вас пока не интересует.

Нет.

 

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

В этом вся проблема моделирования таких задач. Подвеска упругая и может быть нелинейная. 

И при повороте работает подвеска. И кручения рамы и кузова у вас не будет.

Но вы расчетчик вам и принимать решение как моделировать.

Пока достаточно жесткой подвески - объект расчета сам кузов. считаем что он достаточно удален чтобы пренебречь влияением подвески

[AlexArt 278]

@karachun , могу поделиться своим опытом расчета по ДОПОГ: нефтепродукты.

Нагрузки: сила тяжести + гидростатика + инерционные силы: 2g вперед, 1g набок, 2g вниз, 1g вверх. Ну тут давление паров конечно нету.

Оценивал я по третьей теории прочности. Единственное, что в этом ДОПОГе я так и не нашел по какой теории смотреть допустимость напряжений и как относится к концентраторам. Там просто пишут: выше допустимых не должно. То есть материал как бы хрупкий, ну типа ударные нагрузки что ли. Я так понял.

[karachun 2 038]

10 минут назад, AlexArt сказал:

Нагрузки: сила тяжести + гидростатика + инерционные силы: 2g вперед, 1g набок, 2g вниз, 1g вверх.

Спасибо. Ускорения уже есть. их предоставил заказчик. тут вопрос именно в том какими нагрузками заменить сыпучую среду.

[AlexArt 278]

3 часа назад, karachun сказал:

Но кузов немного отличается от силоса - он постоянно находится в движении, кузов постоянно вибрирует и я сомневаюсь что сыпучие материалы будут оказывать сильное трение.

Согласен.

В качестве подтверждения могу привести пример из практики расчета трубопроводной арматуры на сейсмику: даже при установке под землю и последующей засыпкой, считали так как будто окружающий грунт отсутствовал. Но я тогда не вдавался в справедливость такого подхода. Просто такая расчетная схема.

[ДОБРЯК 602]

1 час назад, karachun сказал:

Ускорения уже есть. их предоставил заказчик. тут вопрос именно в том какими нагрузками заменить сыпучую среду.

Если есть ускорения, то заменяют давлением. Вопрос массы сыпучей среды которая будет давит на борта остается открытым. 

Ведь вся масса не будет давить.

[Victoria 104]

 

Что-то такое по аналогии...

Сыпучие грузы можно задать через DEM

 

[Victoria 104]

Цистерну с водой я моделировал, но без верификации. Нагрузки - сила тяжести и движение по заданному закону. 

КЭ-модели автомобилей (правда в LS-DYNA) можно найти в сети

[Victoria 104]

Вот пример на применение DEM

https://www.linkedin.com/posts/andreas-svanberg-0b727786_simulation-boliden-aitik-activity-6727934635742949376-W8xK/

https://link.springer.com/article/10.1007/s40571-020-00372-z

[karachun 2 038]

2 часа назад, Victoria сказал:

Сыпучие грузы можно задать через DEM

ох, с DEM расчет приобретет космическую цену.

 

2 часа назад, Victoria сказал:

Цистерну с водой я моделировал, но без верификации.

Если она полная то хватит и гидростатики

Изменено 19 июня 2021 пользователем karachun

[Victoria 104]

9 часов назад, karachun сказал:

ох, с DEM расчет приобретет космическую цену

В каком смысле?

По поводу цистерны - она не полная, иначе было-бы не интересно. В этом случае можно было посмотреть изменение моментов инерции, центра масс, прочность перегородок и т.д.

Вода моделировалась SPH.

[Fedor 1 597]

Цитата

Пока меня интересуют только нагрузки.

В условиях вибрации можно считать что нагрузка будет как у жидкости соответствующей плотности с каким-то коэффициентом динамичности свойственным движущимся машинам :)

[Victoria 104]

При вибрации можно попробовать, а при движении по неровной дороге (с перегрузками) выбрать соответствующую плотность, а динамичность появится при движении.

Вот нашлась такая модель...