Systemy MES

Wykonał: Wojciech Ćwikliński ETI, sem. VI

Prowadzący: dr inż. P. Wasilewicz

1. Naszym zadaniem na laboratorium było zaprojektowanie dwuteownika o długości 3m i wysokości 0.5m.

Należało tak dobrać grubości poszczególnych elementów, aby po zadaniu obciążenia 3 tony naprężenia
i przemieszczenia były jak najmniejsze. Kolejnym warunkiem było uzyskanie współczynnika obciążenia
o wartości od 3 do 4.

W lewym końcu belki zastosowaliśmy nieruchomą geometrię, czyli zablokowaliśmy wszystkie stopnie swobody. Do prawego końca przyłożyliśmy siłę o wartości 30kN skierowaną pionowo w dół. Należało tutaj zaznaczyć opcję „w sumie”, w przeciwnym razie przyłożylibyśmy siłę o wartości 90kN.

Rys.1 Model belki z zaznaczonym umocowaniem Rys.2 Pierwsza symulacja, maksymalne naprężenie

oraz miejscem działania siły (fioletowe strzałki) wyniosło 350MPa

Wyniki pierwszej symulacji pozwalają stwierdzić, że błędnie przyłożyliśmy siłę, ponieważ pasy dwuteownika zgięły się. Należy zmienić miejsce działania siły, gdyż dwuteownik przenosi siły tylko przez środnik.

Po wprowadzeniu zmian udało się zmniejszyć maksymalne naprężenia do 138MPa, a przemieszczenia nie przekraczają wartości 1% (rys.3)

Nasza belka jest konstrukcją cienkościenną, gdzie dolny pas jest ściskany. Należy zatem sprawdzić jej wytrzymałość na wyboczenie.

Rys.3 Dwuteownik po wprowadzeniu zmian Rys.4 Badanie wyboczenia

Na rys.4 doszło do lokalnej utraty stateczności, tzw. zwichrzenie belki. Jest to wygięcie się środnika, można temu zapobiec stosując przeponę na końcu belki (rys.5).

Maksymalne przemieszczenie jakiego doznała belka w pierwszym badaniu wyboczenia wyniosło 3.3mm.

Współczynnik obciążenia ma wartość -2.494 dla pierwszej postaci wyboczenia. Należy zatem zwiększyć ilość postaci, aby uzyskać dodatnią wartość współczynnika obciążenia.

Rys.5 Belka z przeponą na prawym końcu Rys.6 Symulacja z zastosowaniem żebrowania

W wyniku zastosowania przepony udało się zmniejszyć przemieszczenia do 0.925mm. Jest to dobry wynik, jednak współczynnik obciążenia, jaki uzyskaliśmy wciąż jest poniżej 3. Ponadto belka doznała pofalowania
w miejscu umocowania, należy wprowadzić usprawnienia np. w postaci żebrowania (rys.6).

Żebro na rys.6 umieściliśmy w odległości 350mm od lewego końca belki, współczynnik obciążenia wyniósł 3.1, zatem jeśli konstrukcja byłaby mało ważna moglibyśmy ją zatwierdzić.

Wszystkie elementy, tj. pas, środnik, żebrowanie miały grubość 5mm. W kolejnych symulacjach postanowiliśmy zmienić grubość pasa dolnego i górnego na 6mm, pozostałe elementy bez zmian.

Rys.7

Współczynnik obciążenia wzrósł do 3.44, a maksymalne przemieszczenie wyniosło 1.054mm.

W ostatniej symulacji zmieniliśmy odległość żebrowania na odległość 500mm. Pozwoliło to zmniejszyć przemieszczenia w niemal całej belce, oraz usytuować największe przemieszczenia w pobliżu miejsca umocowania. Współczynnik obciążenia jest bez większych zmian, zatem można zatwierdzić zamodelowany dwuteownik.

Rys.8