tg-me.com/progresstech/605
Last Update:
На жаль, останнім часом все більше людей не розуміють різниці між конструюванням та проектуванням. Тож наш пост присвячений саме цьому питанню. Як завжди, його тема взята не з повітря, а виникла в результаті практичної діяльності слухачів нашої освітньої програми «Airframe Structural Design & Sizing».
Минулої весни група найенергійніших «наших» студентів (нині вже прийнятих на роботу у нашу компанію) розробила стенд для випробувань стрижнів на втрату стійкості під час стискання. Серед іншого його конструкція містила платформу для розміщення вантажів, що стискають стрижень. Головна вимога до її форми та розмірів: зручне розташування важків, які слухачі клали по черзі у процесі стискання. Адже, щоб точніше визначити момент втрати стійкості та несучої здатності, яка слідує за нею, потрібно додавати важки з якомога меншим кроком, збираючи їх на платформі іноді десятками! Оскільки наші хлопці вже мали чималий досвід, сконструйована платформа вийшла зручною в експлуатації, тож її не довелося перероблювати або допрацьовувати.
Однак ніхто спеціально не займався її міцністю: товщини всіх частин були обрані з погляду «здорового глузду». Попри це, платформа служила освітнім цілям вірою та правдою, витримавши за минулі пів року десятки випробувань.
Однак слухачі вигадували все нові досліди, серед яких стискання коротких, а отже - жорстких стрижнів. Щоб змусити їх втрачати стійкість, експериментатори дедалі збільшували масу важків та довели її до 13 кілограмів, а платформу до... руйнування!
Передчасна її загибель стала для випробувальної команди гарним уроком та продемонструвала, що не варто ігнорувати точні розрахунки на міцність, навіть якщо деталь, яка вийшла з конструктивних міркувань, здається цілком «міцною».
Тож створення платформи «№2» вже супроводжувалося повноцінним проектуванням та розрахунками за балковою теорією (підходами опору матеріалів). Ба більше, було проведено ще й «crash investigation»: обрахунок «№1» було зроблено заднім числом. Результати цієї роботи вельми цікаві, тому ми поділимося ними з вами.
Спочатку було складено розрахункову схему та визначено всі потрібні для розрахунку геометричні характеристики платформи загалом, а також її поперечних перерізів (дивись зображення!). У результаті було вирахувано, що діючі нормальні напруження під час розміщення на платформі важків масою 13 кг досягають 34 МПа. З огляду на те, що наші випробування на розрив зразків з такого ж пластику (PLA) показували межу міцності від 32 до 50 МПа, не дивно, що платформа, яка вже порядком «походила», не витримала такого рівня навантаження.
Далі був влаштований конкурс ідей щодо різкого підвищення її несучої здатності за умови якомога меншого додаткового обсягу пластику. Адже час друку й так уже становив кілька годин! У підсумку перемогла пропозиція посилити платформу парою повздовжніх ребер. Для скорочення часу виготовлення нову платформу розділено на дві частини: «підлогу» з ребрами та бортик. Це суто технологічне рішення поставило перед слухачами дуже цікаве питання з міцності:
⚙️ Чи варто з'єднувати підлогу з ребрами й бортик так, щоб вони згиналися спільно один з одним?
⚙️ Чи слід залишити бортику тільки конструктивну функцію та не включати його в роботу «силового каркаса»?
На перший погляд, відповідь очевидна. Звичайно ж, потрібно об'єднати їх в одне ціле, щоб різко підвищити величину моменту інерції перерізу!
Однак, якщо придивитися уважніше та провести всі необхідні розрахунки, все виявляється не так просто (дивись зображення!).
Чи зможуть читачі пояснити, чому в ідеї залишити платформу без бортика, що «працює» разом з нею, є й плюси?
P.S. Прискіпливий читач помітить, що пропорції платформи не дозволяють вважати її «балкою». Це слушне зауваження. Тому ми провели й більш точний аналіз її напруженого стану за допомогою МСЕ.
Про це ми теж обов'язково розповімо - не перемикайтеся!)
BY Progresstech-Ukraine
Share with your friend now:
tg-me.com/progresstech/605