Bir boomilever yapısındaki yaygın arızalar nelerdir?, ve onlar için nasıl test edilir

Bilim Olimpiyatları yarışması hemen köşede! Ekiplerin tasarımlarını bir araya getirme ve geçmiş yıllardaki en iyi performans gösteren yapıları gözden geçirme zamanı. Bu yıl, Boomilever'in neden başarısız olabileceğini ve yapınızı güçlendirmek için neler yapılabileceğini daha derinlemesine incelemek istedik..

Bir Boomilever Tasarlamak

Henüz SkyCiv'de bir yapı modellediniz mi?? Önce bu makaleyi okuyarak başlamanızı öneririz.: SkyCiv'de Boomilever nasıl tasarlanır?. İlk yapınızı nasıl modelleyeceğinizi ve tasarlayacağınızı ve Boomilever'inizin performansını nasıl simüle edeceğinizi gösterecektir. önceki sen inşa et!

Aşağıdaki makale, yapınızı nasıl test edip analiz edeceğiniz hakkında konuşacaktır., böylece simüle edebilir ve modelinizdeki sorunları önceden bulabilirsiniz.

Tasarımımız

Tasarımınızın en önemli kısmı, üyelerinizi düzenleme şeklinizdir.. truss mu kullancaksın? Ne tarz truss? Bu, hem yapınızın yük altındaki performansı hem de toplam ağırlığı üzerinde en yüksek etkiye sahip olacaktır.. Vermeniz gereken tek ve en önemli karardır.

Bu makalede, tasarımımızı aşağıdaki basitleştirilmiş tasarıma dayandıracağız:

Bu, aşağıdaki unsurlardan oluşur:

Kaynak: Boomilever Wiki

Bir: Destek alanı
B: Gerilim Üyeleri
C: uzak uç
D: Sıkıştırma Çapraz Elemanları

Şimdi bu üyelerin başarısız olabileceği tüm farklı yolları gözden geçirelim, ve tasarımımızı güçlendirmeye nasıl yardımcı olabileceğimizi.

Arıza Durumları

Sıkıştırma Hatası

Sıkıştırma kuvvetleri kompres üye, veya ezmek içe doğru.

Kullanabileceğimiz bir başarısızlık kriteri seçmek istiyoruz. Yazımızdan biliyoruz ki, Balsa Ağacının Sıkıştırma Arızası Stresi civarındadır. 7 MPa. Çünkü ahşap anizotropik bir malzemedir., mukavemet, ahşabın kalitesine ve damar yönüne bağlıdır, ancak başarısızlık stresi varsayımımız, bu tasarımda kullanmak için iyi bir pratik kural olacaktır.

Hedefimiz, tüm sıkıştırma elemanlarının sıkıştırma geriliminden daha büyük olmamasını sağlamaktır. 7 MPa. Saf sıkıştırma nedeniyle üyenin başarısız olması pek olası değildir., ancak bu anlaşılması gereken önemli bir kavramdır ve aşağıdaki kontroller için önemlidir.

Gerilim Arızası

Çekme kuvvetleri, indükleyen kuvvetlerdir. gerilim üye içinde, veya dışa doğru çekmek

Balsa ahşabı, sıkıştırmaya göre çekmede iki kat daha güçlüdür. Saf çekme kuvvetleri nedeniyle yapının başarısız olması pek olası değildir.. Bunu bir başarısızlık kriteri olarak göz ardı edebiliriz..

Arıza Kontrolleri

1. Eğilme Gerilmesi Arızası

Yaygın bir arıza durumu olduğu için eğilme gerilimi ile başlayacağız.. Adından da anlaşılacağı gibi, bu, eleman Nötr Eksenine dik olarak yüklendiğinde gerçekleşir (NA) bükülmeye başlayacak, elemanın enine kesiti boyunca stres dağılımına neden olur. Ortaya çıkan bariz bir bükülme belirtisi, özellikle ahşapta, elemanın açıklığı boyunca orijinal şeklinden sapması ise.

Bizim durumumuzda, tüm ahşap elemanlar yüklemeden önce düz, yani herhangi bir sapma bize elemanın büküldüğünü söyler. Eğilme stresi yaşayan bir üye bunun gibi görünecektir:

Üyenin üst kısmı sıkıştırılmıştır (-) ve alt (+) gerginlik içinde. NS “M” bu durumda stres dağılımını tetikleyen pozitif moment kuvvetidir.

 

Eğilme Arızası nasıl belirlenir

Structural 3D'de Boomilever analizini çalıştırdıktan sonra, post-processing'den işlem yapacağız, veya Çözüm Penceresi. kullanabilirsiniz Görünürlük Ayarları bazı görüntüleme/filtreleme seçeneklerini sormak için ekranın sağ tarafında.

Amacımız, bükülmeden kaynaklanan sıkıştırma geriliminin aşağıdakileri aşmadığını kontrol etmek ve sağlamaktır: 7 MPa. sağ kullan Sonuç Görünürlüğü Yukarıdaki stresleri gösterme seçeneği 7 MPa:

Bu tür bir arıza aşağıdaki videoda görülebilir.:

Video, germe ve sıkıştırma kirişlerini birbirine bağlayan payandaların eğilme ve burkulma kombinasyonuyla bozulacağını gösteriyor.. Bu, kilit arıza noktalarının bu bağlantılarda olduğunu gösteren yukarıdaki modelimiz ile örtüşmektedir..

 

Eğilme Arızasına karşı nasıl güçlendirilir

Burada bükülme arızasına yatkın dört eleman olduğunu görebiliriz. – negatif değerleri sıkıştırma limitimizi aştığı için 7 MPa. Artık bu zayıf üyeleri tanımladığıma göre, Bölüm yüksekliğini artırarak onları güçlendirebilirim:

Üyenin yüksekliğindeki artış Atalet Momentini artıracaktır., doğrudan kesit kuvvetiyle ilgili bir kesit özelliği. Bu durumda, üyenin yüksekliği arttıkça, eğilme gerilimi azalır, ve tam tersi. Aynı tahta parçasını bükmeye çalıştığınızı hayal edin., ama bu iki şekil ile, Hangisini kırmak daha zor olurdu?

Bu değişikliği yaparak, bükülme kuvvetlerinin neden olduğu stres miktarını maksimuma yaklaşık olarak azaltabildim. 6.7 MPa.

Başka seçenek, kuvveti başka bir üyeye dağıtmaya yardımcı olmak için bir çapraz eleman eklemektir. Bu, yapınıza ağırlık ekleyebilir, bu nedenle Option yerine her zaman tercih edilmeyebilir. 1 (birden çok üyenin bölüm boyutunu ve ağırlığını artırmanın aksine, bir üye eklemenin farkını göz önünde bulundurmanız gerekecek. Bu durumda, yapıyı güçlendirmek için bir destek elemanı ekledik:

besbelli, bir destek elemanının, kuvvetleri üç eleman boyunca daha eşit bir şekilde dağıtmaya yardımcı olduğunu ekleyerek. Hatta karşı taraftaki üyelerin aşırı stresini hafifletti. (azaltılmış -7.31 -e -4.895 MPa). Ancak not edin, gösterildiği gibi bu, yapınızdaki herhangi bir simetriyi bozacaktır.

Bu destek elemanları üzerindeki desen (veya kafes üyeleri) tasarımınıza bağlıdır. İşte bazıları kafes türleri ve onların güçlü ve zayıf yönleri.

2. Burkulma Arızası

Bu, slender için çok yaygın bir başarısızlıktır., ince üyeler. Burkulma yüksek deneyime sahip bir yapısal elemanın başarısızlık modudur sıkıştırıcı ani bir yan sapmaya neden olan gerilmeler. Bir üyeyi böyle aşağı ittiğinizi hayal edin, sonra tekmeler dışarı ve böyle çöker:

Boomilever'imiz durumunda, kesit boyutlarının elemanların uzunluğuna göreli oranı, elemanlarımızı burkulmaya daha yatkın hale getirir. Aşağıdaki yazılımda bir burkulma analizi çalıştırarak Burkulmayı test edebiliriz. Çöz. Bu, herhangi bir üyenin bükülme riski altında olup olmadığını görmek için modelinizi kontrol edecektir.:

Uyarının önerdiği gibi, bir sayı daha az 1 bükülmeyi gösterir. Boomiliever'imiz şu anda burkulma için uygun. Herhangi bir burkulma sorunu olsaydı, kritik elemanları tanımlayabilmeniz ve tasarımınızı değiştirebilmeniz için yapı üzerinde kırmızı üyeler olarak görünürler.

Not: Bilim Olimpiyatı'nın Kuleler yarışmasında çok sayıda köşe üyesi olduğu için burkulma özellikle önemlidir..

3. Bağlantılar/Destekler

Temel ve önemli bağlantılar (uzak ucunuz gibi) ayrıca önceden tasarlanmalı. Tasarımın bu kısmı yapınızın başarısını artırabilir veya bozabilir… gerçekten! Önce destek tabanına bakalım. Bu, gergin iki üyeyi ana karta bağlar. Yapınız temelde başarısız olmamalı. Bu konuda biraz yardıma ihtiyacınız varsa, başvurmak Aia'nın bir boomilever tasarlama kılavuzu, ~1,5 g ağırlığındaki etkili bir taban tasarımı için harika bir kılavuza sahiptir ve 18-19 kilogram.

 

TL; DR

Boomilever'inizin arızalı alanlarını belirlemek için aşağıdakileri kontrol etmenizi öneririz.:

• Aşan stresleri tanımlayın 7 MPa. arasında geçiş yap Stres stres limiti ile sonuçlanır 7 Bunları tanımlamak için MPa. Üyeler başarısız oluyorsa, deneyebilirsin:
  • Kesit alanını artırın
  • Destek elemanları ekle
  • Yapı oluşumunu veya kiriş stilini değiştirin
• Belverme analizi çalıştırın (özellikle sütun veya dikey elemanlar için) ve şundan daha büyük bir değer arayın: 1
  • Üyenin uzunluğunu kısaltın
  • Kesit alanını artırın
  • Yol boyunca destek elemanları ekleyin
• Güçlü bir temele sahip olduğunuzdan emin olun, başarısızlığın nedeni olmamalı
  • Eğer öyleyse, güçlü bir taban tasarımı için Aia'nın kılavuzuna göz atın.