Нагрузка на профильную трубу: таблица расчетов

Профильные стальные изделия востребованы в современном строительстве благодаря продолжительному сроку эксплуатации и простотой монтажа. Перед покупкой труб необходимо произвести расчеты нагрузки и прочности на изгиб, чтобы определиться с видом и количеством материалов.

Содержание

• Особенности профильных изделий
• Зачем нужны расчеты
  • Какие параметры нужны для расчета нагрузки
• Как рассчитать нагрузку с помощью таблиц
• Какую нагрузку способны выдержать профильные трубы
• Другие виды расчетов
• Как узнать, правильно ли рассчитана нагрузка

Особенности профильных изделий

Профильные трубы, которые широко используются в монтаже различных конструкций и прокладке коммуникаций, представляют собой полый продолговатый металлический брусок с сечением квадратной или прямоугольной формы.

Материалом для изготовления профильных изделий является высокоуглеродистая сталь различных марок.

Профилированная стальная труба служит материалом для сооружения каркасов различный конструкций:

• теплиц;
• павильонов и остановок;
• рекламных конструкций;
• перегородок;
• лестниц;
• мебели и т. д.

Также стальная труба может использоваться в качестве перекрытия или балки.

Зачем нужны расчеты

Стальные профили, собранные в конструкцию, испытывают нагрузку других материалов или веществ, а также испытывают напряжение в металле при изгибе. Превышение максимально допустимой нагрузки влечет деформацию трубопрокатных изделий или их разрыв.

Неверно рассчитанная нагрузка повлечет за собой неустойчивость конструкции, невозможность сборки или разрушение в последующем. Это чревато лишними финансовыми затратами на ремонт, приобретение материалов и восстановление конструкции.

В процессе эксплуатации труб под нагрузкой происходит ряд изменений в структуре металла, которые необходимо учесть при подборе изделий.

При внешнем воздействии на изделие или его изгибе в металле возникает напряжение, т.е происходит неравномерная деформация, при которой отмечается сжатие внутренних связей между молекулами и одновременное растяжение наружного слоя. При этом внутренние части металла увеличиваются в плотности, а наружные уменьшаются за счет уплотнения в месте воздействия.

Какие параметры нужны для расчета нагрузки

При подборе трубных профилей для строительства конструкций необходимо получить информацию о состоянии трубопрокатных профилей для анализа условий и возможностей изделия в процессе эксплуатации.

Данные, которые необходимы для этого:

• размеры профиля, мм;
• форма сечения;
• параметры напряжения конструкции;
• показатели прочности материала;
• вид нагрузки на профиль.

Таким образом, принимаются в расчет точки сопротивления для каждого вида материала. При этом учитываются предельно максимальные и минимальные значения:

• Минимум показателей предполагают нулевую нагрузку.
• Максимальные – с изгибом изделия до состояния разрыва в металле. Учет данных значений позволит правильно рассчитать устойчивость и подобрать трубы соответствующих параметров, чтобы увеличить срок эксплуатации конструкции.

Как рассчитать нагрузку с помощью таблиц

С учетом различных параметров произведены общепринятые математические расчеты, которые сведены в единые таблицы.

Каждый желающий по стандартам и правилам может произвести расчет допустимой нагрузки по справочным общедоступным таблицам и выбрать вид металлического профиля.

Обратите внимание! Значения в справочных материалах получены учеными и расчетными бюро при использовании теории сопротивлений материалов и законов физики.

Методика расчета нагрузок на металлопрофиль по утвержденным таблицам более точна в связи с учетом в них:

• вида опор;
• наличия креплений;
• типа нагрузок.

В проектах используют данные справочных таблиц из документа СП 20. 13330.2011.

В случаях, когда конструкция не имеет нагрузки, берутся значения из таблицы 1 утвержденного стандарта.

Например, для перильных или декоративных конструкций. Таблицы 2 и 3 содержат показатели максимальной нагрузки на трубный профиль, когда материал может деформироваться, но без разрыва и при прекращении воздействия металлический элемент примет исходную форму и состояние.

При увеличении максимальной нагрузки конструкция может сломаться или разрушиться.

Это важно! Рекомендуется приобретать стальные профили с запасом прочности минимум в 2 раза больше предельно допустимого.

Какую нагрузку способны выдержать профильные трубы

Согласно утвержденным стандартам нагрузка по времени воздействия классифицируется на четыре группы:

• Постоянная. На профиль оказывается воздействие без изменений показателей. Это могут быть другие материалы, грунт и т. д.;
• Временно длительная. На профильную конструкцию оказывается нагрузка в течение продолжительного времени. Например, при возведении гипсокартонных перегородок, постройке лестниц в частных домах и т. д.;
• Кратковременная. Трубопрокат испытывает сезонные или временные нагрузки. Например, тяжесть снега, сильного ветра или напора дождя, вес мебели и посетителей и т. д.;
• Особенная. Нагрузка на случай стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций. Например, во время землетрясения, столкновения транспорта и т. д.

Обратите внимание! Во время расчета нагрузки на металлический профиль для возведения навеса важно помнить, что изделие является несущей конструкцией.

Для вычисления силы воздействия на каркас из металлопрофиля следует учесть следующие типы нагрузок:

• вес и вид материала навеса;
• тип снежного покрова и его высота;
• сила ветра;
• возможность повреждения конструкции транспортными средствами.

Другие виды расчетов

Существуют другие методы расчета нагрузки на конструкции:

• по формуле расчета напряжения изгиба металлической трубы: расчет напряжения при изгибе = изгибающий момент силы / сопротивление

В этой формуле используется закон Гука о пропорциональности силы упругости к показателю деформации.

• с помощью специальных готовых калькуляторов.

Обратите внимание! Следует помнить, что использование собственных расчетов по разработанным формулам может быть чревато ошибками и погрешностями. Будьте внимательны при учете всех показателей.

Как узнать, правильно ли рассчитана нагрузка

Расчет нагрузок для стальных профилей – это важный процесс, который требует внимательности и использование специальной литературы, ГОСТы, СНиПы и другую общепринятую документацию.

Чтобы проверить правильность собственных расчетов, можно воспользоваться стандартными справочными таблицами, а также проверить полученное значение на специальный сайтах с разработанными расчетными калькуляторами.

Если существует опасение произвести неверные расчеты, возможно обратиться к специалистам с опытом и подтвержденной квалификацией в сфере строительства.

Обратите внимание! Ошибки в расчетах влекут за собой разрушение строений и конструкций, что сопровождается финансовыми расходами, потерей времени и возможностью нанесения вреда здоровью людей.

Самостоятельный расчет профильной трубы на прогиб (изгиб)

Профильная труба – этот достаточно популярный материал, который сегодня используется не только в промышленном строительстве. Из профильной трубы можно конструировать и строить гараж, беседку, теплицу и другие хозяйственные небольшие постройки.

Профильные трубы

Их главным преимуществом перед деревом станет прочность и износостойкость. К тому же материал отлично выдерживает перепады температур, имеет низкий коэффициент линейного расширения и прекрасно держит конструкцию.

Профильная труба представляет собой балки с квадратным сечением, которые изготавливаются из стали. Поэтому, используя материал для наружных строений, его необходимо предварительно обрабатывать специальным антикоррозийным раствором или краской. В остальном же балки отлично эксплуатируются.

Как уже упоминалось выше, металлоконструкции, которые можно сделать с помощью данных балок, могут быть различными и по функциональным задачам, и по размерам, и по масштабам.

Беседка из профильной трубы

Однако, каким бы ни было сооружение, прежде всего оно нуждается в четких расчетах, благодаря которым можно добиться особой прочности и, как следствие, долговечности конструкции. Естественно, если речь пойдет о беседке, то за счет минимальных нагрузок, особого расчета не потребуется, но в случае с более глобальными конструкциями, без таких важнейших показателей, как расчет на прогиб трубы, например, просто не обойтись.

Сопротивление материала

У каждого металла есть своя точка сопротивления, оно может быть минимальной и максимальной. В случае максимальной нагрузки, металл попросту не выдержит, и конструкция в лучшем случае деформируется, в худшем – развалиться. Когда рассчитывается металлоконструкция, обращается внимание на каждую составляющую. То есть не только на размеры и сечение балки, а и на плотность материала, на его вид и характеристики, на способности и поведение металла, в зависимости от разных воздействий окружающей среды.

Когда на поперечную часть профильной трубы оказывается давление, нормальные напряжения могут возникнуть в самых удаленных точках сечения от нейтральной оси. В тот момент, как на самой оси это напряжение равно «0». А вот зона наибольшего касательного напряжения, напротив, расположена рядом с нейтральной осью. Если длина трубы намного больше высоты сечения, эта величина очень мала. Поэтому расчет на прочность должен выполняться по нормальному напряжению.

Как согнуть профильную трубу

Как узнать правильность расчетов?

Для каждого материала есть максимальные нормальные напряжения, которые не влияют особо на само изделие. Высчитывая профильную трубу на изгиб по формуле, нужно следить за тем, чтобы этот показатель не превышал максимально допустимые значения. Здесь действует закон Гука, который гласит: сила упругости, которая возникает, прямо пропорциональна величине деформации.

Формула же напряжения при изгибе выглядит, как М/W. Причем М – это изгибающий момент по оси, на которую приходится усилие, а W – сопротивление изгибу этой же оси.

Дальше подставляются значения для профильной трубы. Формула также может быть расширена в зависимости от материала и характеристик расчета. Обычно для правильных вычислений сначала изображается эпюра. Это схематическое обозначение детали, с которой будут производиться расчеты. Этот элемент также должен быть правильно изображен для большей точности.

И последнее

Расчет профильной трубы на прогиб – это определение ее максимального напряжения на определенную точку. В случае если необходимо самостоятельное строение конструкции, а такая дисциплина, как сопромат неизвестна или трудно понять существующие законы физики, лучше обратиться за помощью к специалисту. Так, и конструкция будет надежнее, и силы на ее постройку сохраняться.

Калькуляторы DIPRA для труб из ВЧШГ

Технические ресурсы

В DIPRA есть четыре бесплатных веб-калькулятора, которые являются полезными инструментами для проектирования и спецификации труб из ВЧШГ. Каждая программа основана на уравнениях и процедурах, найденных в соответствующих технических публикациях DIPRA.

Расчет опор

Гидравлический анализ и выбросы парниковых газов

Расчет толщины

Калькулятор ограничения осевого усилия

Калькулятор DIPRA для труб из ВЧШГ

Расчет различных аспектов конструкции и спецификации труб из ВЧШГ.

Конструкция на опорах

В некоторых случаях, как под землей, так и над землей, необходимо установить трубу из ВЧШГ на опорах через определенные промежутки вдоль предполагаемого трубопровода. Калькулятор трубы на опорах позволяет проектировщику определить размеры опор и класс труб, необходимых для контроля прогиба балки, напряжения балки и нагрузки на опоры.

Использовать калькулятор

Гидравлический анализ и выбросы парниковых газов

В трубах с гладкими стенками потери на трение сопоставимы. Однако фактические внутренние диаметры часто различаются. Таким образом, для данного расхода может потребоваться больше энергии для прокачки воды через две трубы из разных материалов одинакового номинального размера, но с разными внутренними диаметрами. Это может привести к экономии энергии в течение всего срока службы трубопровода за счет выбора трубопровода с меньшими потерями напора.

Калькулятор гидравлического анализа показывает, как проектировщики могут извлечь выгоду из того, что внутренний диаметр труб из ВЧШГ обычно больше номинального по сравнению с трубами из других материалов. Он также вычисляет, как экономия на энергии насосов также снижает выбросы парниковых газов с использованием ресурса EPA в зависимости от местоположения проекта.

Трубы из ковкого чугуна имеют самую полную серию стандартов на продукцию, основанную на характеристиках, в трубной промышленности. Комитет AWWA A21 по трубам и фитингам из ковкого чугуна регулярно пересматривает и обновляет стандарты, охватывающие производство, конструкцию, фитинги, соединения, покрытия и футеровку, чтобы помочь разработчикам определить экономичные трубопроводы из ковкого чугуна.

Используйте калькулятор

Расчет толщины

Калькулятор расчета толщины следует процедурам стандарта AWWA «Расчет толщины трубы из ВЧШГ» (ANSI/AWWA C150/A21. 50) для определения наиболее подходящего класса трубы из ВЧШГ для выбора для данного проекта. Стандарт C150 обеспечивает наиболее консервативный подход к расчету толщины стенки трубы, применяемый в отрасли трубопроводов водоснабжения и водоотведения, а калькулятор расчета толщины позволяет легко воспользоваться преимуществами истинной стоимости труб из ВЧШГ, выполняя для вас сложные вычисления.

Калькулятор использования

Ограничитель осевого усилия

Впервые опубликованный в 1984 г., проект ограничителя осевого усилия для трубы из ковкого чугуна представляет методики проектирования для сдерживания осевого усилия в подземных трубопроводных системах из ковкого чугуна. На основе моделей, представленных в сопутствующей брошюре «Ограничители осевого усилия», этот калькулятор был разработан для удобства проектировщиков трубопроводов. Этот калькулятор можно использовать для определения удельной силы трения, единичного сопротивления смятию и требуемой защемленной длины для наиболее распространенных конструкций защемленных соединений.

Используйте калькулятор

Как рассчитать жесткость детали с помощью геометрического подхода

Время прочтения: 9 мин.

Проектирование изделий для несущих конструкций — сложная и многогранная задача, поэтому конструктору важно иметь «инструментарий» методов, позволяющих повысить качество проектирования. Одним из таких важных инструментов является расчет жесткости детали с помощью геометрических элементов управления.

Хотя жесткость детали можно изменить с помощью геометрии, жесткость материала является свойством самого материала. Жесткость материала — это мера того, какая нагрузка требуется, чтобы вызвать упругую деформацию материала, и численно представлена ​​модулем Юнга (также известным как модуль упругости). Жесткость детали зависит как от свойств материала, так и от его геометрии и является мерой того, насколько компонент прогибается под действием заданной нагрузки.

Даже самые простые конструкции могут быть чувствительны к жесткости деталей. Например, если пластиковая вешалка для одежды слишком хлипкая, чтобы удерживать предмет одежды, не провисая настолько, чтобы одежда свалилась, то она не стоит многого. Вот почему пластиковые плечики имеют больший диаметр (площадь поперечного сечения), чем металлические. Ни одна конструкция подвески не приближается к пределу текучести материала, но их функция зависит от жесткости конструкции.

Эта статья является первой частью серии статей, состоящей из двух частей, в которых обсуждаются различные методы повышения жесткости деталей. Первая часть посвящена изменению геометрии конструкций для повышения их жесткости.

Общая концепция использования геометрических взаимосвязей для повышения жесткости таким способом довольно проста, но формулы могут показаться сложными. Это особенно верно, если вы не используете их на регулярной основе, поэтому я расскажу о процессе, чтобы прояснить математику.

Совет: ознакомьтесь со второй частью этой серии, Как рассчитать жесткость, используя свойства материалов . Кроме того, для обзора терминов, которые мы будем использовать в этой статье, проверьте Обновление основ инженерии: прочность, жесткость и твердость .

Основы геометрии

Когда я говорю, что мы собираемся увеличить жесткость детали с помощью геометрического подхода, я на самом деле просто имею в виду, что мы собираемся сделать деталь более жесткой (с меньшей вероятностью прогибается под заданной нагрузкой) за счет изменения размеров и/или формы. Это может быть как простое увеличение диаметра стержня, так и сложное добавление косынок к определенным бобышкам.

Рассмотрим деревянную доску, к которой вы прикладываете нагрузку в конце — более тонкая доска будет больше прогибаться под нагрузкой, чем более толстая. Из-за увеличенной площади поперечного сечения (геометрии) более толстой доски она может выдерживать большую приложенную нагрузку до прогиба.

Формы и размеры

Форма и размер элемента влияют на формулы, необходимые для расчета жесткости, поэтому давайте сначала рассмотрим эти геометрические свойства. Некоторые формы работают лучше в определенных случаях нагрузки, чем другие, а некоторые детали должны быть больше, чтобы выдерживать более высокие нагрузки. В основных примерах я сосредоточусь на относительно простых фигурах, а в конце коснусь сложных фигур.

Прежде всего круглые трубы и стержни. Для этих форм необходимо учитывать следующие размеры: внешний диаметр, внутренний диаметр (если мы смотрим на трубу) и длину. На изображениях ниже показаны критические размеры, влияющие на жесткость детали.

Если мы смотрим на квадратные или прямоугольные стержни, интересующие нас размеры различны — нам нужно знать основание, высоту и длину элемента.

Обзор проблемы — расчет жесткости и жесткости

Итак, мы знаем, какие размеры важны, и мы знаем, что форма и размер влияют на жесткость, но насколько сильно это влияет на самом деле? Мы можем понять это, используя следующий математический подход.

Ключевые формулы

Для решения задач, связанных с жесткостью, нам понадобится несколько ключевых формул:

1. Прогиб балки   — Эта формула вычисляет общий прогиб балки при приложении нагрузки. В нашем примере мы рассмотрим консольные балки, но имейте в виду, что существует множество различных уравнений балок, основанных на загружении.
2. Жесткость балки  – Эта формула определяет, насколько устойчива балка к прогибу при заданной нагрузке. По мере увеличения жесткости балки прогиб под нагрузкой уменьшается. Эта формула основана на приведенных ниже формулах отклонения балки.
3. Момент инерции площади (MOI площади)  – Эта формула учитывает геометрию нашей балки и используется для решения наших формул прогиба и жесткости.

Для определения жесткости требуется всего несколько формул, но для каждой геометрии и случая нагрузки может использоваться своя формула.

Прогиб и жесткость балки

Наша первая формула определяет прогиб консольной балки с нагрузкой на одном конце. Изображение ниже иллюстрирует, что это означает.

На левом конце этой трубы мы видим изображение замка. Это указывает на то, что этот конец зафиксирован, а направленная вниз стрелка на правом конце указывает на нагрузку в этом направлении. Теперь, если мы вернемся к формуле, чтобы определить, насколько сильно отклонится этот стержень, у нас останется следующее уравнение:

δ= PL33EI

0098

L = длина стержня

E = модуль упругости

I = момент инерции площади (MOI)

MOI площади рассчитывается по другой формуле (основанной на геометрии), которую мы коснемся в следующем разделе, но сначала мы рассмотрим жесткость. Мы уже знаем, что жесткость напрямую связана с прогибом, но нам еще нужно вывести формулу. Для этого полезно помнить, что жесткость обычно представляется в виде жесткости пружины, k . И мы знаем, что жесткость пружины определяется как сила, деленная на прогиб, что дает нам следующую формулу:

k= Fx

где:

F = P
x = δ

дает:

k= Pδ

Решение для прогиба мы получаем следующую формулу жесткости:

k= 3EIL3

Как показано в приведенном выше уравнении, геометрия лежит в основе жесткости детали, поскольку площадь MOI, или « I », зависит от геометрии детали.

Далее мы решим как жесткость, так и прогиб, просто для того, чтобы продемонстрировать, как они коррелируют (если вывод вас еще не впечатлил).

Момент инерции площади

Последняя формула, которую нам нужно знать для нашего анализа, это момент инерции площади (MOI площади). Эта формула лежит в основе нашего метода контроля геометрической жесткости, поскольку она включает в себя точные размеры и формы, которые мы будем изменять. Во-первых, давайте вернемся к геометрии нашей трубы ниже.

Когда дело доходит до расчета MOI площади для трубы, единственные размеры, которые нам понадобятся, это внешний диаметр ( OD ) и внутренний диаметр ( ID 9).0062). Формула для площади МВД трубы показана ниже:

Ix=Iy= π (OD4-ID4)64

Где:

• Ix= МВД площади по оси x
• Iy= МВД площади по оси Y
9013 3

В этом примере область МВД одинакова по обеим осям, но с такими формами, как прямоугольники, это не всегда так. Лучший способ понять, какой момент инерции учитывать, — это подумать о приложении нагрузки — вокруг какой оси будет вращаться или вращаться стержень? Например, если мы поместим груз параллельно оси Y в приведенном выше примере, мы попытаемся повернуть стержень вокруг оси X. Это означает, что нам нужно учитывать площадь МВД по оси X.

Как я упоминал ранее, все формы будут иметь различную формулу для площади МВД. На изображениях ниже показаны круглый стержень и прямоугольный стержень с соответствующими формулами.

Вы также можете использовать наш Калькулятор момента инерции площади, который позволяет вам играть с этими геометриями, чтобы лучше почувствовать влияние изменений формы и размера. Есть даже вкладка для жесткости и прогиба детали, которая позволит вам оценить прогиб, если в вашем распоряжении нет программы FEA.

Пример расчета жесткости детали

Теперь, когда мы знаем формулы, давайте применим их к нашему Калькулятору момента инерции площади, чтобы получить метод расчета жесткости и прогиба. Мы начнем с рассмотрения деталей и вариантов нагрузки, показанных ниже:

Основание узла крепится к стене, а в основание вставляется трубка для удерживания груза, как показано синей стрелкой. В этом примере трубка имеет наружный диаметр 1,5 дюйма и внутренний диаметр 1,0 дюйма, поэтому МВД области будет таким, как указано ниже:

Размеры для области MOI указаны в дюймах в четвертой степени (in4), поэтому, когда мы вводим это в наш калькулятор отклонения, нам нужно убедиться, что другие единицы измерения совпадают. Говоря об этом, давайте посмотрим, что произойдет, если мы приложим 20 фунтов силы к концу 12-дюймовой трубки из нейлона 6 в нашей сборке (нейлон 6 имеет модуль упругости 400 021 фунтов на квадратный дюйм). Мы поместим всю важную информацию в наш калькулятор отклонения, как показано ниже:

Наш калькулятор предсказывает, что балка отклонится на 0,144 дюйма в конце, что звучит как довольно разумное число. Давайте посмотрим, что мы получим, если действительно проведем эту сборку через исследование FEA.

Здесь мы видим, что в конце мы получили около 0,163 дюйма отклонения. Это довольно близко коррелирует между двумя разными подходами, поэтому мы довольны результатом. Различия могут быть результатом электронной таблицы прогиба, аппроксимирующей взаимодействие у основания, а также небольших запасов расчетов, объединенных между FEA (который, вероятно, использует более сложный подход с трехмерной матрицей жесткости) и обобщенным уравнением прогиба.

Теперь, чтобы увеличить жесткость детали, мы увеличим ее OD до 2,0 дюймов и ID до 1,5 дюймов. При этом мы получаем следующую область МВД.

Мы только увеличили OD на 33%, но площадь MOI увеличилась примерно на 170%. Будем надеяться, что это передает сообщение о том, что , казалось бы, небольшое увеличение диаметра или высоты детали значительно увеличит жесткость детали . Теперь давайте проведем расчеты жесткости и прогиба детали.

На этот раз мы видим, что жесткость также увеличилась на 170%, а прогиб продемонстрировал обратно пропорциональную зависимость. Именно этого мы и ожидали, основываясь на линейной зависимости Area MOI от выходных данных уравнений прогиба и жесткости. То есть прогиб трубы меньшего диаметра на 170% больше, чем у трубы большего диаметра.

Теперь давайте перейдем к анализу конечных элементов, в котором рассматривается наша консольная труба диаметром 2,0 дюйма OD и 1,5 дюйма ID , и сравним результат, как показано ниже.

Мы видим, что отклонение составляет 0,0646 дюйма, что снова довольно близко к нашим вычислениям в электронной таблице. Когда мы смотрим на величину отклонения в исследованиях FEA, мы видим, что меньшая трубка отклонилась на 152% больше, чем большая трубка. Опять же, это очень близко к нашей разнице в 170% в расчетах электронной таблицы.

Принципы жесткости, сплошной стержень и труба

Также стоит отметить характеристики жесткости трубы по сравнению со сплошным стержнем. Хотя трубка содержит меньше материала и массы, ее жесткость можно спроектировать так, чтобы она имела почти такую ​​же жесткость, как сплошной стержень аналогичного размера. Давайте снова взглянем на наш калькулятор, чтобы выполнить несколько быстрых расчетов, чтобы сравнить круглую трубу и сплошной круглый стержень.

Первый расчет, который мы выполним, касается 2-дюймовой круглой трубы с 1-дюймовым отверстием посередине. Мы сравним это со сплошным круглым стержнем диаметром 2 дюйма, как показано ниже.

Круглая трубка почти такая же жесткая, как сплошной круглый стержень, хотя в центре она полая. Это полезно, если нам нужно сэкономить вес и/или материал. Очевидно, что полая труба весит намного меньше, чем сплошной стержень, а уменьшение материала равносильно экономии. Если нам нужно, чтобы жесткость была примерно одинаковой, нам не нужно сильно увеличивать внешний диаметр.

Мы достигли исходной жесткости, увеличив внешний диаметр всего на 0,030 дюйма, сохранив при этом внутренний диаметр 1 дюйм для нашей трубной заготовки. Эти принципы справедливы и для любой другой формы цельного стержня и трубной заготовки.

Другие методы определения жесткости

Существуют и другие методы определения жесткости детали, площади МВД и прогиба — первое, что приходит на ум, — МКЭ. Однако у нас не всегда может быть доступ к хорошей программе FEA. Если это так, мы можем получить МВД области из нашей программы САПР. И в Solidworks, и в CREO/ProE есть эта функция, которая особенно полезна при просмотре сложных геометрий. Например, давайте посмотрим на бобышку с косынками (ниже), аналогичную той, что я описал в предыдущей статье.

Вы можете видеть, что выступ представляет собой не просто цилиндр, он включает в себя косынки, которые немного усложняют вычисление площади МВД. Косынки добавляются для увеличения жесткости и прочности детали, но как мы можем рассчитать это без сложных ручных вычислений? Глядя на свойства поперечного сечения в вашей программе САПР, чтобы определить площадь МВД.

Теперь мы можем количественно определить точное увеличение жесткости, достигнутое этой модификацией, на основе этих измерений.

Основные выводы

Теперь вы знаете основные принципы расчета жесткости с использованием геометрического подхода, расчет жесткости балки и способы достижения цели создания более жестких деталей для более качественных конструкций. Далее идет вторая часть этой серии, где мы обсудим увеличение жесткости за счет изменения свойств материала.

Упрощенный поиск поставщиков — начните свой следующий проект с Fictiv

Овладев искусством изменения жесткости деталей с помощью геометрического подхода, вам может потребоваться найти поставщика для изготовления деталей, разработанных экспертами. Ознакомьтесь с возможностями обработки с ЧПУ Fictiv, затем создайте учетную запись и загрузите свою деталь, чтобы узнать, что может сделать для вас наш процесс мгновенного расчета стоимости, дизайн для отзывов о технологичности и интеллектуальная платформа.