Politechnika Poznańska
Laboratorium MES
Temat: Analiza kratownicy
Adam Kaźmierczak

1.Na ćwiczeniach tworzyliśmy model kratownicy jedenastosegmentowej w celu poznania właściwości elementów belkowych i analizy wyboczenia.

2. Za pomocą komendy ”szyk liniowy szkicu” można skopiować jeden element w celu otrzymaniu większej konstrukcji o identycznych wymiarach. Pod linie szkicu można wstawić elementy gotowe w tym celu należy przejść przez listę komend: wstaw -> konstrukcja spawana -> człon konstrukcyjny , a następnie wybrać standard, rozmiar i typ elementu.

W naszym przypadku na górną i dolną część kratownicy wybraliśmy Belkę SB o rozmiarze 1000 w standardzie ISO. Na wewnętrzną część użyliśmy rur prostokątnych o wymiarach 70x40x5 na osiem elementów bocznych, oraz 50x30x2,6 na cztery elementy znajdujące się w środku kratownicy.

3.Po rozpoczęciu badań elementy zmieniły swój kształt na belki o przekroju kołowym, nie zmienia to znacznie wyników badań, ale znacznie przyspiesza obliczenia wytrzymałościowe(„Redenderuj profil siatki” powoduje przejście wizualizacji z rur na belki poprzednio zamodelowane). Kolor kul w połączeniach oznacza rodzaj połączenia.

4.Używamy nieruchomej geometrii i po lewej górnej części blokujemy przemieszczenia, zaś po prawej dwa kierunki prostopadłe, oraz jeden obrót wokół osi normalnej, aby nasza konstrukcja znajdowała się w miejscu. Siłą 10 000N obciążamy wszystkie węzły w górnej części.

5. Materiałem na wszystkie elementy jest AISI 1010 stal walcowana na gorąco.

Współczynnik sprężystości- 200000 N/mm^2

Współczynnik Poissona- 0.29 n.d.

Współczynnik naprężenia ścinającego- 80000 N/mm^2

Masa właściwa- 7870 kg/m^3

Wytrzymałość na rozciąganie- 325 N/mm^2

Granica plastyczności- 180 N/mm^2

6.Naprężenia maksymalne:

• +39MPa

• -41MPa

Naprężenia i przemieszczenia znajdują się w paśmie dopuszczalnym dla naszych elementów.

7.Kolejną możliwością zniszczenia naszej konstrukcji jest wyboczenie, więc rozpoczęliśmy jej badania (jest to osobne badanie). Chcemy poznać postać wyboczenia, ale najważniejszy jest współczynnik wyboczenia, który u nas wyniósł:-2,6101. Ponieważ mamy wartość ujemną zmieniamy liczbę naprężeń krytycznych i postać drgań ψ, aby otrzymać wartość dodatnią amplitudy:3,1292, co także zawiera się w wytrzymałości naszego elementu, gdyż wartość ta może być w przedziale od 3 do 5 (amplituda nie jednostki, gdyż jest wartością względną).

Po siódmej postaci drgań otrzymujemy antysymetrię.

8.W celu wizualizacji sił osiowych przechodzimy przez: wyniki->zdefiniuj wykres belki->siła osiowa. Mamy około 5 ton siły ściskającej, ale mamy odwrotne znaki w niż na wykresie, gdyż na górnej części przekrój powinien być ścinany (niebieski), a na górze rozciągany (czerwony).

9.Wnioski:

• Gdybyśmy obrócili belkę o 90° byłoby większe wyboczenie w bok, ale mniejsze w górę. Podczas współpracy równoległych kratownic takie ustawienie jest opłacalne, gdyż kompensują one wyboczenia.

• Podczas badań wyeliminowaliśmy obrót także w lewej podporze, gdyż skręcenie w niej zakłóca badania wyboczenia.

• Po zamianie elementów na kratownicę przemieszczenia są niezgodne z naszymi poprzednimi wynikami i rzeczywistością, ale wykresy sił się zgadzają.

• Kratownice dzięki swojej konstrukcji są lekkie, wytrzymałe

na naciski i wyboczenia, a najlepiej pracują z innymi

elementami lub kratownicami.