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]

2 минуты назад, karachun сказал:

А в чем разница между ускорением торможения и ускорением свободного падения, если мы их принимаем постоянными по времени?

А какой смысл мне вам по новой всё объяснять. Я вам всё уже объяснил.

А вы мне в ответ.

17 минут назад, karachun сказал:

В общем ничего нового, ничего полезного вы не рассказали, только очевидные вещи.

Не поняли так не поняли. Это не мои проблемы. Но получилось забавно. Как в статическом расчете вибрации влияют на сыпучий груз. Эта тема еще на десять страниц. Но без меня.

[karachun 2 038]

15 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Как в статическом расчете вибрации влияют на сыпучий груз. Но без меня.

так в этом и была вся суть. Спрашивается зачем тогда заходили. Вот это влияние вибрации мне как раз и интересно.

[Victoria 104]

1 час назад, karachun сказал:

А в чем разница между ускорением торможения и ускорением свободного падения, если мы их принимаем постоянными по времени?

Не совсем понятный вопрос. Ускорение торможение (разгона) и ускорение свободного падения имеют разные направление. Первое ускорение (торможения) в общем случае еще и переменное и, по идее, должно добавить нагрузки на конструкцию в направлении движения

Изменено 21 июня 2021 пользователем Victoria

[ДОБРЯК 602]

29 минут назад, karachun сказал:

Спрашивается зачем тогда заходили.

Чтобы объяснить вам что масса груза и ускорения которые вам прислали от этого не изменятся.

Вы на жесткой) подвеске без мостов без жесткости резины без демпфирования и ... ничего не смоделируете... Если вы уже говорите о вертикальных ускорениях...

Моделируйте по треугольнику как вам посоветовали...

 

[karachun 2 038]

25 минут назад, Victoria сказал:

Первое ускорение (торможения) в общем случае еще и переменное

Но если мы предположим что оно постоянное то особой разницы между ускорениями не будет. Это я к тому что Добряк увидев что что-то в ускорениях поменялось сказал что задача поменялась и решить он ее не может.

[ДОБРЯК 602]

2 часа назад, karachun сказал:

Это я к тому что Добряк увидев что что-то в ускорениях поменялось сказал что задача поменялась и решить он ее не может.

Не меняются горизонтальные ускорения. Да никто за вас не будет решать такие задачи. Вам сказали эксперты на этом форуме моделировать по треугольнику который зависит от вертикальных ускорений и моделируйте. 

И вы вертикальные ускорения не определите. Не умеете моделировать автомобиль. Про кабину забыли, про двигатель. Про амортизаторы.... Профиль дороги вы не знаете. Моделируйте...

 

[Nikk24 14]

А чем плохо старое аналитическое решение из механики грунтов? Давление на вертикальную подпорную стенку рассчитывается с учетом внутреннего угла трения среды, форма эпюры давлений - по трапеции. Инерционные ускорения складываете с ускорением свободного падения.

[karachun 2 038]

@Nikk24 А почему трапецией? Я же правильно понимаю - трапецию мы получаем если еще сверху на грунт присутствует дополнительная нагрузка (может там на грунте лежат бетонные плиты или сделана дорога) а если дополнительной нагрузки нет то получаем треугольник, похожий на треугольник от гидростатической нагрузки но рассчитываемый по другим формулам, в зависимости от угла трения.

[Nikk24 14]

@karachun Моя логика такая: кузов засыпается "с горкой", величина этой горки зависит от грузоподъемности машины, объема кузова и угла дилатансии, определяющего ее максимальную величину. Вот эта горка и создает ненулевое давление на уровне верха кузова - из-за нее форма эпюры трапециедальная, а не треугольная. Распределение давления линейное. Все очень просто и примитивно (но точно). Все параметры грунтов можно найти в отечественных СНиП. Все сказанное относится только к вертикальной стенке. 

Единственное - при расчете сыпучих материалов должен учитываться не только угол внутреннего трения, но и коэффициент сцепления между частицами. Все это, опять же, можно найти в СНиП. 

И, если хотите знать мое никому не нужное мнение, - зря вы отказываетесь от учета инерционных нагрузок. Ошибка в опасную сторону. Тем более что учет их очень прост.

[karachun 2 038]

2 часа назад, Nikk24 сказал:

зря вы отказываетесь от учета инерционных нагрузок

Какие нагрузки вы имеете в виду?

[Nikk24 14]

@karachun От ускорений при торможении/разворотах

[karachun 2 038]

Так от них я и не отказывался.

[Nikk24 14]

@karachun Ок, значит, я что-то неверно понял.

[AlexKL 34]

В молодости сыпучий груз в кузове самосвала задавал как гидростатическую нагрузку (по треугольнику).

"Никто жаловаться не приходил" (с) :-) 

[AlexKL 34]

P.S.

Если вообще говорить о расчете поведении самосвала на дороге.

Наша контора считала карьерный самосвал - в ADAMS задали профиль дороги, смоделировали самосвал с гибкой рамой, но жестким кузовом и прогнали на разных скоростях.

Груз в кузове - жестко связан со стенками.

Сейчас копаем EDEM и связь его с ADAMS для моделирования влияния сыпучего груза на движение самосвала  

[karachun 2 038]

@AlexKL Спасибо. В общем большинством голосов приняли решение прикладывать гидростатику. Думаю что это будет недалеко от правды.

[Victoria 104]

@karachun А если кузов не полный (как говорили выше о грузе в виде горки) плюс разного рода ускорения? Как тогда с гидростатикой. Нужно двигаться в направлении, указанному @AlexKL - EDEM и связь его с ADAMS. Или перейти в LS-DYNA.

[karachun 2 038]

@Victoria Нужно оно конечно нужно но у меня заказчик уже предоставил ускорения и сказал что хочет считать статику, исследования с DEM и неровностями дорого не хочет. Так что пока ограничились статикой. Если дальше будет желание и финансы на проведение таких НИОКР то можно будет подключить DEM решатель и ADAMS или другой RBD решатель.

 

Плюс, насколько я знаю, некоторые стандарты (например технический регламент таможенного союза) тоже требуют от транспортных средств и прицепов расчет в статике на воздействие ускорений по основным направлениям.

 

А так я и сам, в свое время, прорабатывал расчет бака с водой в CFD. И там у меня тоже бы наполовину полный бак, резкое торможение и слошинг.

[Jesse 960]

тут выше всплывали предложения моделировать как DEM: тоже изначально показалось излишним, хотя ща смтрю , что песок не так уж и прост ...

 

[AlexArt 278]

@Jesse , приятный ролик. Хотя препод немного кривлялся, но приятно было слушать. Ну а чего тут особого в песке? Тут статика - камни песка образуют арку своеобразную. А вот вибрация, когда всю массу шатает, то и нет никакой арки - получаем уже не камни, а молекулы жидкости в достаточном приближении.