Форум о веломобилях и лигерадах :: Просмотр темы - Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности

Форум о веломобилях и лигерадах https://www.velomobile.org:443/forum/

Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности https://www.velomobile.org:443/forum/viewtopic.php?f=88&t=5985	Страница 1 из 2

Автор:

_Zmur_ [ Пт окт 21 2011 15:38 ]

Заголовок сообщения:

Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности

Недавно рассчитал несколько вариантов соединения труб. Несколько вариантов предложил Voolodja.
Один торец трубы конструкции зафиксирован, ко второму применена сила 500Н. Модель разделена пополам и на границе разделения применено условие симметрии.
Материал - Ст3кп3 (S235JR). Предел текучести 235МПа.
Угол между трубами 135 градусов. Длина каждой из труб до места соединения - 200мм. Диаметр основных труб 42, стенка - 1.2.

Расчет полосы и уголка не сошелся. Там где острые углы касаются поверхности трубы, нагрузки стремятся в бесконечность при сгущении сетки. Эти места можно игнорировать.

Вложения:

Комментарий к файлу: В трубе вырезано сквозное отверстие, куда вставлена тонкая труба 13х1.5 и приварена в местах пересечения с основной трубой.

Комментарий к файлу: Расчет на усталость. Указано количество циклов нагрузки-разгрузки.

Комментарий к файлу: К трубе приварена полоса 3х30.

Комментарий к файлу: Полоса 3х30 с обратной стороны.

Комментарий к файлу: Уголок толщиной 2мм.

Комментарий к файлу: Уголок толщиной 2мм. Обратная сторона.

Комментарий к файлу: Запас прочности при расчете на усталость соединения трубы укрепленной уголком.

Комментарий к файлу: Две полосы 2х10 приварены по бокам трубы.

Комментарий к файлу: Полосы 2х10 вторая сторона.

Комментарий к файлу: Полоса 2х10 запас прочности при расчете на усталость.

Комментарий к файлу: Сетка одного из расчетов.

Автор:	botas [ Пт окт 21 2011 18:46 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
1. Куда направлено усилие? Оно распределено по торцу? 2. Там, где полоса - она же должна быть приварена нормальным швом (толщина шва не меньше толщины стенки), а в этих расчетах как-то больше похоже, что просто касается. 3. Каковы результаты? Картинки - это хорошо, но словами-то надо написать выводы?

Автор:	_Zmur_ [ Сб окт 22 2011 01:11 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
1 Направлено вверх по оси Y. "Складывает" узел. 2 Считал поверхности, которым толщина придана математически. Площадь соприкосновения по сути нулевая. Там как то внутри пересчитывается область контакта. 3 Да, надо наверное. Напишу чуть позже.

Автор:	Отшельник [ Сб окт 22 2011 20:26 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
Обычно такие узлы усиливают боковыми косынками, приваренными продольным швом. Для устойчивости, косынки соединяют полкой или отгибают длинную сторону. Добавлено через 10 часов 11 минут 3 секунды: Можно рассмотреть ещё один вариант соединения труб - сплющить их до овального сечения. Тогда распорки могут не понадобиться.

Автор:	_Zmur_ [ Пн окт 24 2011 13:02 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
Цитата: Можно рассмотреть ещё один вариант соединения труб - сплющить их до овального сечения. Тогда распорки могут не понадобиться. Хмм..., а надо посмотреть. Вообще, я не расчитал самый простой способ - просто наваривание куска трубы того же диаметра на соединение.

Автор:	hof [ Пн окт 24 2011 13:15 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
_Zmur_ писал(а): просто наваривание куска трубы того же диаметра на соединение. Это как? Кстати, а если на стыке труб вставлять внутрь трубы меньшего диаметра, но той же толщины, типа, колхозный баттинг? Как там с прочностью?

Автор:	_Zmur_ [ Пн окт 24 2011 15:11 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
Цитата: Это как? Как у тебя, на Черной пантере. Из трубы выпилен кусок и приварен как распорка. Цитата: Кстати, а если на стыке труб вставлять внутрь трубы меньшего диаметра, но той же толщины, типа, колхозный баттинг? Как там с прочностью? Это примерно так? (можно прямо там отредактировать)

Автор:	Владимир Штракин [ Пн окт 24 2011 15:15 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
Конструктивно самый лучший способ соединения труб под углом по авиационным учебникам можно посмотреть на теме viewtopic.php?f=4&t=5989 фотки из темы Нагрузка в данном случае распределена по длинному сварочному шву, вес привариваемой косынки небольшой при этом жёсткость косынки соизмерима с жёсткостью самой трубы, внешний вид очень неплох - куда ни смотри одни плюсы. hof писал(а): ...На сегодняшний день эта косынка и этот шов - лучшее, что у меня получалось... На 5 баллов! Лучшее решение.

Автор:	dim [ Пн окт 24 2011 17:04 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
Владимир Штракин писал(а): Нагрузка в данном случае распределена по длинному сварочному шву Вот я как раз хотел спросить, почему тут шов прерывистый? То есть я догадываюсь, почему не проварены передняя и задняя дуги, а почему боковые швы из двух частей, непонятно. Я бы добавил еще шов по красной линии.

Автор:	hof [ Пн окт 24 2011 17:13 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
_Zmur_ писал(а): Цитата:Кстати, а если на стыке труб вставлять внутрь трубы меньшего диаметра, но той же толщины, типа, колхозный баттинг? Как там с прочностью?Это примерно так? (можно прямо там отредактировать) Ну, это если ты наращиваешь прямую трубу, а если у тебя две трубы под углом, то и вставки тоже будут под углом, типа так: Добавлено через 3 минуты 30 секунд: dim писал(а): Вот я как раз хотел спросить, почему тут шов прерывистый? То есть я догадываюсь, почему не проварены передняя и задняя дуги, а почему боковые швы из двух частей, непонятно. Я бы добавил еще шов по красной линии. Сварочный шов нельзя варить повторно - это добавляет напряжения в месте пересечения швов, что приводит в дальнейшем к появлению трещин. примерно по этой же причине нельзя варить трубы поперек вектора нагрузки - это тоже приводит к появлению трещин. Еще - в месте старого шва металл более толстый, что при выбранной скорости сварки приводит к непровару на старом шве, а, значит, новый шов бесполезен.

Автор:

_Zmur_ [ Пн окт 24 2011 18:44 ]

Заголовок сообщения:

Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.

ОК, посчитаю. Как те внутренние трубы связаны с внешними? В каких местах приварены?

Вот ниже косынка из куска трубы.

Вывод можно сделать следующий:
Распорки лучше делать так, чтобы они распределяли нагрузку на боковые части труб. Если нагрузка сосредоточена на верхней части трубы, то металл там "мнется", прогибается внутрь. В таких случаях надо как то предохранять сечение трубы от деформации.

Вложения:

Комментарий к файлу: Нагрузки.

Комментарий к файлу: Запас прочности при расчете на усталость.

Автор:	hof [ Пн окт 24 2011 18:49 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
Правильно. Классическая объемная косынка в таком случае должна опираться на бока труб, без поперечных швов.

Автор:

_Zmur_ [ Пт окт 28 2011 01:19 ]

Заголовок сообщения:

Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.

Посчитал вставную трубу.
Этот расчет был наиболее сложным, поскольку для поверхности внутренней трубы, соприкасающейся со внешней трубой, пришлось задать нелинейное контактное условие. Т.е. предусмотреть то, что площадь контакта может изменяться в процессе счета. Изначально внутренняя труба всю дорогу "выскакивала" из внешней и результаты были неадекватными. Один раз даже по глупости перепутал внутреннюю и внешнюю поверхности труб и программа решила, что я пытаюсь внутреннюю трубу посадить поверх внешней внатяг

Выглядело это интересно.
Потом все таки удалось вставку удержать внутри.
Внутренняя труба при нагрузке расползается в стороны и деформирует место перегиба. Оттуда там и красное пятно посередине.

Вложения:

Комментарий к файлу: Распределение нагрузок

Комментарий к файлу: Количество циклов нагружения.

Комментарий к файлу: Усталостный запас прочности.

Комментарий к файлу: Сетка

Комментарий к файлу: Торец трубы. Под нагрузкой внутренняя труба прижалась к нижней части внешней трубы. Профиль трубы деформировался.

Автор:	hof [ Пт окт 28 2011 07:44 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
Спасибо!

Автор:	hof [ Пн мар 12 2012 01:18 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками.
Трубы - легированная сталь 48х1, угол между трубами - 135 градусов, усиление косынкой с примерно продольными швами (упрощенная модель), без поперечных швов: Добавлено через 4 минуты 14 секунд: то же самое, но без косынки: Труба "раздается" в стороны, сплющиваясь в овал. Именно в тех местах, где желтые пятнышки, и появляются трещинки. Как видим, косынка здорово увеличивает прочность соединения, позволяя не беспокоиться о прочности узла.

Автор:	hof [ Пт дек 14 2012 15:31 ]
Заголовок сообщения:	Re: Сравнение вариантов соединения труб рамы с распорками - угловое соединение труб, прочность
0 Продолжаем: труба - алюминиевая, 65х1,5 мм, плечо - 500 мм, нагрузка - 1000Н: Перемещение - 26 мм. В местах "красненького" со времененм будут трещины. 1 Простейший вариант усиления трубой 30х1,5 мм: Перемещение конца трубы уже 19 мм - жесткость немного возросла. Добавлено через 47 минут 22 секунды: 2 Вот такая косынка, вид с двух сторон: Добавлено через 21 минуту 29 секунд: 3 Еще вот такое соединение: Добавлено через 8 минут 16 секунд: Закрыл отверстие снизу пластинкой: 3.1 К моему удивлению, прочности не добавилось, только жесткости: 21 мм - без пластинки и 19 мм - с пластинкой. Добавлено через 2 часа 26 минут 45 секунд: Re: Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности 4Вот еще прикольный, не очень простой, но весьма интересный вариант косынки: Добавлено через 12 минут 56 секунд: Re: Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности 4.1Немного оптимизировал форму косынки: Добавлено через 16 минут 52 секунды: Re: Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности 5Добавил поперечную железку, картина напряжений сразу стала лучше, чем как в первом типе, вообще без косынок: Перемещение верхнего конца трубы - 22 мм, то есть, жестче, чем вообще без косынки, но хуже, чем с косынкой коробчатого типа. Добавлено через 14 минут 38 секунд: Re: Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности 6"Заварил" трубу на стыке сплошным диском. Вообще стала красота! Теоретически можно обойтись и без косынки. Правда, тогда теряется возможность пропустить сквозь трубу тросики, но... [/size][/size]

Автор:	Shuriken [ Пт дек 14 2012 22:33 ]
Заголовок сообщения:	Re: Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности
Ну так что? Какой вариант самый лучший?

Автор:	hof [ Сб дек 15 2012 00:13 ]
Заголовок сообщения:	Re: Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности
Любой, который больше понравился, кроме вариантов 3 и 3.1.

Автор:	_Zmur_ [ Чт дек 20 2012 15:28 ]
Заголовок сообщения:	Re: Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности
Очень интересно посмотреть было. Спасибо! Вариант 1 я считал когда-то. Получается, что труба косынки выгибает стенку основной трубы, поэтому труба косынки должна быть по возможности больше диаметром. Так же, пробовал "продеть" трубку насквозь. Чуть крепче, но никак не лучше обычной косынки. В 6м варианте по-моему внутрення пластинка, что между двумя трубами, не нагружена. В ней для экономии веса можно сделать отверстие. Но надо смотреть как в ней распределяются нагрузки. 1мм там по-моему хватает.

Автор:	Shuriken [ Чт дек 20 2012 16:56 ]
Заголовок сообщения:	Re: Угловое соединение труб, разные варианты, расчет прочности
Вариант 6 - просто в стыке вставлен диск? И это реально даёт приход?

Страница 1 из 2	Часовой пояс: UTC + 4 часа
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group http://www.phpbb.com/