Расчет на прочность тумбы шлагбаума

[Mercatore 0]

Приветствую всех уважаемых расчетчиков, 

 

Помогите пожалуйста с решением проблемы. (Заранее извиняюсь если буду использовать терминологию, не совсем привычныю для вас, получал образование не на русском языке, многие термины не знаю как правильно звучат на русском языке)

 

Имеется тумба шлагбаума. Мотор, который устанавливается на нее и сам шлагбаум были заменены на узлом, в которой я приложил вес этого мотора и шлагбаума. Так же в этой точке действует крутящий момент по направлению оси Z. (Представьте что на шлагбаум дует сильный ветер, и он крутит эту тумбу вокруг своей оси. (Торсионная нагрузка))

 

Картинка 1: Общий вид конструкции

Картинка 2: Левый нижний угол (там где система координат) / Von-Mises

Картинка 3: То же самое место / Max Principal stress

Программа : NX Nastran SOL601-106

 

Сталь

Предел прочности - 490 МПа

Предел текучести - 315 МПа

Относительное удлиненние (?) - 20% 

 

На скриншотах показано то место, которое важно оценить на прочность. Как мы видим напряжение Von Mises, и главное напряжение показывают величины над пределом текучести. Nonlinear strain в тех местах выходит 2-4%. 

Вопрос: Выдерживает ли конструкция данный момент? Есть ли какие-то источники на которые можно сослаться при написании заключения к этой конструкции? 

 

Любые дополнительные необходимые данные с удовольствием приложу.

 

Заранее спасибо.

 

[Oxigen 7]

Не совсем понятен способ крепления уголка с отверстием к стенкам. Приложите картинку исследуемой зоны в меньшем масштабе. Есть ли там сварка и болтовое крепление?

В любом случае я бы посоветовал измельчить сетку на смежных с уголком участках. Даже если у Вас glued контакт - несоответствие элементов велико, и нагрузка распределяется некорректно. 

Насчет пластических деформаций - посмотрите насколько глубоко по сечению они распространяются. Быть может просто произойдет упрочнение верхнего слоя, а сечение не разрушится. В таких случаях подход каждый раз индивидуальный))))

[JAR 28]

А если "руками" посчитать, какие сдвиговые напряжения получаются?

[Mercatore 0]

3 hours ago, Oxigen said:

Не совсем понятен способ крепления уголка с отверстием к стенкам. Приложите картинку исследуемой зоны в меньшем масштабе. Есть ли там сварка и болтовое крепление?

В любом случае я бы посоветовал измельчить сетку на смежных с уголком участках. Даже если у Вас glued контакт - несоответствие элементов велико, и нагрузка распределяется некорректно. 

Насчет пластических деформаций - посмотрите насколько глубоко по сечению они распространяются. Быть может просто произойдет упрочнение верхнего слоя, а сечение не разрушится. В таких случаях подход каждый раз индивидуальный))))

Изображение 4: Изгиб

 

Спасибо за ответ.

Сварочный шов видно на картинке, он из красных PENTA элементов состоит. Другие места где есть сварочное соединение, но нет самого шва, там сеть узел-на-узел, которая потом соединена через функцию duplicate nodes. 

Конкретно внизу, где отверстие для болта. Там glue contact (склеены области, диаметром 1,7*диаметр отверстия). 

Когда иду по слоям в глубь, то особо сильно напряжение не снижается (Примерно по 5% каждый слой).

Какому напряжению в этом случае верить больше? Von-Mises? Max Principal?

 

1 hour ago, JAR said:

А если "руками" посчитать, какие сдвиговые напряжения получаются?

Очень не точные результаты получатся.

Изменено 25 мая 2017 пользователем Mercatore

[Oxigen 7]

В 25.05.2017 в 12:40, Mercatore сказал:

Сварочный шов видно на картинке, он из красных PENTA элементов состоит. Другие места где есть сварочное соединение, но нет самого шва, там сеть узел-на-узел, которая потом соединена через функцию duplicate nodes. 

Конкретно внизу, где отверстие для болта. Там glue contact (склеены области, диаметром 1,7*диаметр отверстия). 

Когда иду по слоям в глубь, то особо сильно напряжение не снижается (Примерно по 5% каждый слой).

Какому напряжению в этом случае верить больше? Von-Mises? Max Principal?

 

Обычно, подобные напряженные места усиляют дополнительными ребрами, но так как у Вас рядом располагается отверстие, то, вероятно, этот вариант не проходит. Поэтому могу посоветовать заменить контакт GLUE на полноценный контакт с трением, а также добавить модель болтового стыка (элемент BEAM + RBE). Таким образом сочленение уголка с нижней плитой будет более податливым, и напряжения "размажутся" по большей области, а то у Вас получается по сути консоль.

По поводу оценки напряжений. Так как у Вас возникает сложное напряженное состояние (ввиду особенностей конструкции), то оценку стоит производить по эквивалентным напряжениям von Mises Stress.

Если пластические напряжения распространяются вглубь сечения на 20-30%, то образования трещин и их лавинообразное распространение маловероятно. Однако, при длительной эксплуатации с постоянным закручиванием тумбы возникают вопросы оценки усталости.

[Mercatore 0]

On 5/26/2017 at 8:42 PM, Oxigen said:

Обычно, подобные напряженные места усиляют дополнительными ребрами, но так как у Вас рядом располагается отверстие, то, вероятно, этот вариант не проходит. Поэтому могу посоветовать заменить контакт GLUE на полноценный контакт с трением, а также добавить модель болтового стыка (элемент BEAM + RBE). Таким образом сочленение уголка с нижней плитой будет более податливым, и напряжения "размажутся" по большей области, а то у Вас получается по сути консоль.

По поводу оценки напряжений. Так как у Вас возникает сложное напряженное состояние (ввиду особенностей конструкции), то оценку стоит производить по эквивалентным напряжениям von Mises Stress.

Если пластические напряжения распространяются вглубь сечения на 20-30%, то образования трещин и их лавинообразное распространение маловероятно. Однако, при длительной эксплуатации с постоянным закручиванием тумбы возникают вопросы оценки усталости.

Спасибо за ответ.

 

В первой модели мы использовали как раз модель болтового стыка, который первые 5 секунд до начала расчета "закручивался" Bolt Pre-Load. Но там была сеть узел на узел (между верхней и нижней плитой). В ближайшие дни сделаю болтовое соединение и в этом расчете. Расчет усталости тут в рассмотрение не берется, так как настолько большой момент в реальности вряд ли когда-то вообще будет достигнут, но так говорит норма, поэтому нужно чтоб расчет выдержал эту нагрузку. 

 

Раз уж мы тут обсжудаем эту конструкцию, поделитесь опытом, как в России моделируются угловые сварочные соединения, и по каким схемам вы потом оцениваете прочность соединения?

[Oxigen 7]

В Mon May 29 2017 в 11:40, Mercatore сказал:

Спасибо за ответ.

 

В первой модели мы использовали как раз модель болтового стыка, который первые 5 секунд до начала расчета "закручивался" Bolt Pre-Load. Но там была сеть узел на узел (между верхней и нижней плитой). В ближайшие дни сделаю болтовое соединение и в этом расчете. Расчет усталости тут в рассмотрение не берется, так как настолько большой момент в реальности вряд ли когда-то вообще будет достигнут, но так говорит норма, поэтому нужно чтоб расчет выдержал эту нагрузку. 

 

Раз уж мы тут обсжудаем эту конструкцию, поделитесь опытом, как в России моделируются угловые сварочные соединения, и по каким схемам вы потом оцениваете прочность соединения?

Лично я в своей отрасли не встречал непосредственного моделирования сварных швов. Это связано с большими габаритами конструкций и множеством сварных швов. Обычно детали стыкуются по кромке, а прочность сварного соединения оценивается вручную от нагрузок, приходящихся на сварной шов.

Зарубежные товарищи публикуют материалы, где моделируют швы жёсткими элементами rbe.

http://weavereng.com/Weld_Design/Weld_Design.htm

 

Также на форуме уже поднимались подобные вопросы, например

http://cccp3d.ru/topic/84826-как-получить-нагрузки-в-сварном-шве/#comment-804589