Крепление светильника к фонарному столбу - помогите подготовить расчет

[djtim 5]

Добрый день.

 

Нарисовал такой дизайн -на фонарном столбе установлен осветительный прибор с помощью балки и кронштейна.

Посоветуйте, пожалуйста, как сделать приблизительный статический расчет перед натурными испытаниями.
На данный момент, по моим личным ощущениям, прочность конструкции избыточна. (Толщина листа: кронштейн - 3 мм, балка - 3 мм). Хотелось бы оценить, возможно ли использовать лист толщиной 2 мм.
Материал - оцинк.сталь.

У меня есть только встроенные инструменты линейного FEA в Catia v5. Посоветуйте, пожалуйста, как настроить расчет для данной конструкции.

 

Какого типа ограничения следует применять на:

1. Поверхности контакта (Столб/Кронштейн) - ???

2. Поверхности контакта (U-болты/Кронштейн) - ???

 

Болты/гайки

Тут вообще не знаю. Есть ли способ замены болтов на гладкие стержни меньшего диаметра?

 

И вопрос общего характера. Насколько адекватно линейный FEA считает сборки такого плана?

 

p.s. Прекрасно понимаю что конечный элемент - это не просто. Понимаю что нужны годы практики по FEA и что должны быть свежие базовые знания (сопромат как минимум). Тем не менее прошу ответить по существу.

Спасибо заранее.

[Orchestra2603 250]

@djtim : В целом,  с определнными упрощениями эта задачка считается на бумажке.

 

Если очень хочется посчитать по МКЭ, то в любом случае нужно работать с геометрией сначала. Никто не считает такие сборки "как есть". Вы получите много геморроя с построением сетки, всякие малюсенькие элементики, да еще и много локальных сингулярностей, с которами потом непонятно, что делать (на самом деле, более-менее понятно, но это отдельный разговор). Как минимум, нужно свести в оболочечным элементам это все.

 

Отверстия под болты с у двух соответвующих соединенных деталей я бы просто соединил бы жесктой кинематической связью. Сами болты и гайки из модели я бы викинул. Потом в соответствующих узлах можно вытащить реакции, и не несложным расчетом посмотреть выдерживают ли болты нагрузку на разрыв, срез, момент изгибающий/крутящий или их комбинацию.

 

Красный профиль я бы вообще балкой бы моделировал (известны же параметры сечения: момент инерции, площадь, центр тяжести и т.д.?). Я не вижу никакой особой выгоды от отлавливания всех этих загибов внутри, только очень много боли. В крайнем случае, можно просто сделать типа такой приведенный трапецивидный коробчатый профиль с внутренними перегородками, если совсем тяжело.

 

Контакт кронштейна со скобой... Не вижу, почему нельзя просто задать абсолютно жесткое соединение bonded. 

 

Контакт скобы со столбом... Вот тут я вижу проблемы. Я не вижу никаких посадочных мест под скобу на трубе или других креплений с трубой, а значит весь кронштейн с фонарем можем свободно вращаться и скользить по столбу. Выглядит это не очень хорошо. Если считать контакт без трения, то в расчете вся верхняя часть просто "улетит", и расчет не получится. Можно считать как bonded (не знаю, как в Catia это называется), но это будет соответствовать приваренной к трубе скобе, а это не ваш случай (или нет?). Я бы пересмотрел ваш дизайн вообще в этой части.

 

Кроме этого... Вас интересвет только один расчетный случай, как на картинке? вы не рассматриваете ветер "сбоку" или какие-то комбинации расчетных случаев? Имхо, то что вы на картинке изобразили - это вероятно не самый консервативный расчетный сценарий, вполне можно себе представить случаи более опасные, чем этот.

 

Это вполе себе типичный расчет. В стандартных инженерным приложениях такого плана, линейно-упругого анализа должно быть достаточно. Это же не какой-то сложный производственный процесс с нелтнейностями. Если его недостаточно (пластические деформации, большие перемещения, контакты меняют статус от нагрузки) , то чаще всего это свидетельствует об ошибках при проектировании. При понимании того, что делаешь, и как работать с результатами, все получится нормально. В целом же, адекватность результатов зависит от адекватности пользователя.

 

[AlexArt 282]

Сидят у меня на работе такие дизайнеры, я им под диктовку школьный курс физики рассказал. Сцуко.

[maxx2000 818]

зачем вообще считать то что априори не требует расчёта? Там чтобы что-то согнуть веса будут к тонне приближаться

[Jesse 980]

8 часов назад, djtim сказал:

Посоветуйте, пожалуйста, как сделать приблизительный статический расчет перед натурными испытаниями.

а натурные испытания как будут проводить? "Обдувать" фонарь будут?
Просто ИМХО основное от чего страдают фонари - это ветер. Так что тут статики мало явно.
Надо проверять на резонансы от ветра, от срыва вихрей.
https://www.youtube.com/shorts/vRCqWGXA2hQ

https://www.youtube.com/shorts/70HmsF0NTts

 

 

[soklakov 1,485]

28.06.2024 в 20:54, Jesse сказал:

Так что тут статики мало явно.
Надо проверять на резонансы от ветра, от срыва вихрей.

 

28.06.2024 в 16:01, maxx2000 сказал:

зачем вообще считать то что априори не требует расчёта? Там чтобы что-то согнуть веса будут к тонне приближаться

вот надо что-то среднее)))

 

"чтобы согнуть" быстро станет "чуть-чуть" вместо тонны, когда сталь станет тоньше. но и резонанс в ветром считать не в дугу.

28.06.2024 в 11:50, djtim сказал:

Спасибо заранее.

вы для начала хоть раз еще тут появитесь. а то отвечать западло.

28.06.2024 в 11:50, djtim сказал:

Хотелось бы оценить, возможно ли использовать лист толщиной 2 мм.

МОжно.

А 1 мм стремно.

А между 1 и 2 значения не интересны.

итого используйте 2 и не парьтесь расчетами.

[Ветерок 2,193]

Можно заменить гнутый швеллер на прямоугольную тонкостенную трубу. Если не стоит задача всё гнуть самостоятельно.

[djtim 5]

On 6/28/2024 at 1:32 PM, Orchestra2603 said:

Как минимум, нужно свести в оболочечным элементам это все.

Да, забыл написать что расчет нужен только для листовых деталей - кронштейна и балки.

 

On 6/28/2024 at 1:32 PM, Orchestra2603 said:

Красный профиль я бы вообще балкой бы моделировал (известны же параметры сечения: момент инерции, площадь, центр тяжести и т.д.?). Я не вижу никакой особой выгоды от отлавливания всех этих загибов внутри, только очень много боли. В крайнем случае, можно просто сделать типа такой приведенный трапецивидный коробчатый профиль с внутренними перегородками, если совсем тяжело.

Это моя ошибка опять же, красный профиль - просто для картинки, его считать не нужно. Это готовый компонент с известной массой и материалом. Крепление к балке у него через резьбовые заклепки (поставленные в балку в двух местах)

On 6/28/2024 at 1:32 PM, Orchestra2603 said:

Контакт скобы со столбом... Вот тут я вижу проблемы. Я не вижу никаких посадочных мест под скобу на трубе или других креплений с трубой, а значит весь кронштейн с фонарем можем свободно вращаться и скользить по столбу. Выглядит это не очень хорошо. Если считать контакт без трения, то в расчете вся верхняя часть просто "улетит", и расчет не получится. Можно считать как bonded (не знаю, как в Catia это называется), но это будет соответствовать приваренной к трубе скобе, а это не ваш случай (или нет?). Я бы пересмотрел ваш дизайн вообще в этой части.

 

Нет, он не приваренный. Держится за счет затяжки гаек на скобе.

Уточните пож что подразумевается под "будет соответствовать сварке трубы со скобой". Они сопоставимы по прочности?

On 6/28/2024 at 1:32 PM, Orchestra2603 said:

Кроме этого... Вас интересвет только один расчетный случай, как на картинке? вы не рассматриваете ветер "сбоку" или какие-то комбинации расчетных случаев? Имхо, то что вы на картинке изобразили - это вероятно не самый консервативный расчетный сценарий, вполне можно себе представить случаи более опасные, чем этот.

 

Ошибку понял. Указал ветер снизу потому что в этом направлении больше парусности у самого светильника.  Вы не подскажете какую усредненную нагрузку берут для ветра обычно?

 

 

Благодарю за развернутый ответ, буду пробовать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

On 6/28/2024 at 1:32 PM, Orchestra2603 said:

В целом,  с определнными упрощениями эта задачка считается на бумажке.

 

Верно. Но я не стресс инженер,хотя очень хотел бы им быть честно говоря. Сопромат был только в вузе (20л назад), на практике аналитические расчеты никогда не делал.

On 6/28/2024 at 2:53 PM, AlexArt said:

Сидят у меня на работе такие дизайнеры, я им под диктовку школьный курс физики рассказал. Сцуко.

 

Хотите предложить свои услуги? Или зашли просто воздух испортить?)

[djtim 5]

On 6/28/2024 at 8:54 PM, Jesse said:

Надо проверять на резонансы от ветра, от срыва вихрей.

 

Вот вы говорите про аэродинамический эффект, но в данном случае хотелось бы научиться делать прикидочный расчет - чтоб не упало на голову.

Ссылки пока не посмотрел.  Кстати говоря совершенно правильно пишете про ветер. Этот светильник (только с другим силовым узлом) при ураганном ветре завернуло так как будто он из мягкой проволоки сделан. Если хотите, могу показать фото.

 

On 6/28/2024 at 4:01 PM, maxx2000 said:

зачем вообще считать то что априори не требует расчёта? Там чтобы что-то согнуть веса будут к тонне приближаться

 

Строго говоря нЕзачем. Здесь любые подобные расчеты заменяются "заведомо избыточной прочностью".

Так что, по собственному желанию, давний интерес.

On 6/30/2024 at 6:28 PM, Ветерок said:

Можно заменить гнутый швеллер на прямоугольную тонкостенную трубу. Если не стоит задача всё гнуть самостоятельно.

 

Не получится. Во первых гнется своими силами, во вторых есть партия этих швеллеров готовая.

On 6/30/2024 at 5:58 PM, soklakov said:

вы для начала хоть раз еще тут появитесь. а то отвечать западло.

 

На днях попробую настроить расчет и приду уже с более конкретными вопросами.

 

На самом деле спасибо большое всем за внимание к теме.

Edited July 2, 2024 by djtim

[ak762 323]

1 hour ago, djtim said:

Вы не подскажете какую усредненную нагрузку берут для ветра обычно?

 

36 minutes ago, djtim said:

Этот светильник (только с другим силовым узлом) при ураганном ветре завернуло так как будто он из мягкой проволоки сделан. Если хотите, могу показать фото.

так вот эту нагрузку урагана и возьмите если у вас там такое случается

[Fedor 1,635]

Цитата

Вы не подскажете какую усредненную нагрузку берут для ветра обычно?

Есть СП Нагрузки и воздействия.   Там описана ветровая нагрузка. Зависит от того где находится  объект ...

https://3d-bim.ru/downloads/sp-20.pdf   

 

Цитата

Нарисовал такой дизайн -на фонарном столбе

На таком дизайне даже вешать побрезгуют во время какой-нибудь революции  :) 

Купите что-нибудь приличное готовое   https://euroled.pro/shop/street   :) 

Edited July 2, 2024 by Fedor

[maxx2000 818]

1 час назад, Fedor сказал:

На таком дизайне даже вешать побрезгуют во время какой-нибудь революции  :) 

 

Тогда уж

[Fedor 1,635]

Кино про неуловимых напоминает - И мертвые с косами стоят :)

Edited July 2, 2024 by Fedor

[djtim 5]

On 7/2/2024 at 7:51 PM, Fedor said:

На таком дизайне даже вешать побрезгуют во время какой-нибудь революции

 

а в чем видите ошибку?)

[Fedor 1,635]

Ошибки не вижу. Вижу что некрасиво. Для таких изделий стоит обратиться к архитекторам. Делать красиво их учат :) 

[djtim 5]

7 minutes ago, Fedor said:

Ошибки не вижу. Вижу что некрасиво.

 

а, так это просто эскиз силовых элементов. В готовом изделии все закрывается декоративной панелью/корпусом