Крепление светильника к фонарному столбу - помогите подготовить расчет

[djtim 2]

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 237]

@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 280]

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

[maxx2000 614]

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

[Jesse 969]

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 1 479]

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 2 130]

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