[sashatgu]

Подскажите формулы или код программы для ansys (или чего то подобного) или метод расчета для расчета прочности (разрушения) и устойчивости вертикальной тонкостенной трубы (тонкостенной цилиндрической оболочки ) при равномерном осевом сжатии (при нагружении осевой сжимающей силой, при фиксированной осевой нагрузке), имеющих ослабления в виде прямоугольных отверстий (в количестве 2 или 4 штуки в плоскости перпендикулярной оси трубки, как показано на рисунках 1, 3,4) и с торцами закрепленными , как показано на рисунке 2 пункт - в. Тонкостенные нагартованные алюминиевые трубки имеют диаметр 35 мм, толщина стенки 1 мм, длина 1 метр. Разделение на типы трубка и тонкостенная цилиндрическая оболочка условно и зависит от отношения радиуса трубки к толщине стенки. Например, для оболочки это отношение варьируется в диапазоне 30 – 1000 . Поэтому расчет можно вести как по формулам для расчета трубок, так и по формулам для расчета тонкостенных цилиндрических оболочек (под вопросом, подскажите , как правильно сделать?).
Расчет должен соответствовать расчету прочности – устойчивости вертикальной тонкостенной трубы с ослаблениями в виде прямоугольных вырезов (большая сторона выреза лежит в плоскости параллельной торцу трубы, см. рисунок 3) на поверхности трубы при равномерном осевом сжатии с использованием предела прочности. При превышении заданной нагрузки должно происходить разрушение конструкции, т.е. должно происходить разрушение с отрывом или срезом (не знаю какое именно), но точно не смятие, а разрушение по типу хрупкого материала. Общий вид трубки представлен на рисунке 4.
Также мне требуется уточнения механизма разрушения нагартованных алюминиевых трубок в месте где проходят ослабления, конструкция должна складываться, т.е. должна изменять свою длину в меньшую сторону как показано на рисунке 5.

[Cfytrr]

Вряд ли для Вашей задачи есть аналитическое решение.
Выкладывайте конкретные размеры трубы, получите конкретное решение. Если кто в ANSYS для Вас напишет макрос то будете обсчитывать трубы в широком диапазоне параметров.

[sashatgu]

Сообщение от Cfytrr Выкладывайте конкретные размеры трубы, получите конкретное решение. Если кто в ANSYS для Вас напишет макрос то будете обсчитывать трубы в широком диапазоне параметров.

Подскажите где взять подобные макросы

----- добавлено через ~1 мин. -----

Сообщение от Cfytrr Вряд ли для Вашей задачи есть аналитическое решение.

Аналитическое решение есть здесь:

. Р. Петерсон. Коэффициенты концентрации напряжений. Графики и формулы для расчета конструктивных элементов на прочность. Издательство “Мир”. Москва 1977, но только для случая круглых отверстий

[Cfytrr]

В теме про ANSYS ... у хороших людей.

[sashatgu]

Сообщение от Cfytrr В теме про ANSYS ... у хороших людей.

А там можно продублировать тему?

[ETCartman]

не особо понятно чего тут в ансис считать - вполне все считается и по формулам. надо знать контекст - какая гибкость, какие опорные закрепления и тд

[Smarts23]

Посмотрите
"Листовые металлические конструкции" Лессиг и др.
Трехтомный справочник "Прочность. Устойчивость. Колебания" Пановко Я.Г. и др.
машиностроительные ГОСТы на сосуды и аппараты
Может там что-нибудь сгодится

[sashatgu]

Сообщение от Smarts23 Посмотрите "Листовые металлические конструкции" Лессиг и др. Трехтомный справочник "Прочность. Устойчивость. Колебания" Пановко Я.Г. и др. машиностроительные ГОСТы на сосуды и аппараты Может там что-нибудь сгодится

Спасибо

----- добавлено через ~3 мин. -----

Сообщение от ETCartman не особо понятно чего тут в ансис считать - вполне все считается и по формулам. надо знать контекст - какая гибкость, какие опорные закрепления и тд

Аналитическое решение есть здесь:

Р. Петерсон. Коэффициенты концентрации напряжений. Графики и формулы для расчета конструктивных элементов на прочность. Издательство “Мир”. Москва 1977, но только для случая круглых отверстий и в случае растяжения , а не сжатия.

Торцы закреплены , как показано на рисунке 2 пункт - в.


Для этого типа задач существуют аналитические формулы расчета, но только в случае трубки с поперечным сквозным круглым отверстием при расчете растяжения трубы. Можно ли адаптировать эти формулы для расчета трубки с прямоугольными отверстиями в случаях сжатия? И как это сделать?

Также мне требуется уточнения механизма разрушения нагартованных алюминиевых трубок в месте где проходят ослабления, конструкция должна складываться, т.е. должна изменять свою длину в меньшую сторону, как показано на рисунке 5.

[Cfytrr]

Сообщение от sashatgu но только для случая круглых отверстий и в случае растяжения , а не сжатия.

Ну дык это совсем другая история, к устойчивости имеющая мало отношения.
Осваивайте МКЭ программные пакеты.

[ETCartman]

Расчет при сжатии на общую и местную устйчивость производится по любым нормам (русским, американским),
так как чистого сжатия не бывает, а также схема потери устойчивости (расчетная длина) может сильно варьироваться в зависимости от контекста задачи
то нужно смотреть общую схему и детали более тщательно - что, где и как.
расчет на устойчивость и прочность цилиндрических оболочек с локальными ослаблениями (вмятинами, вырезами) дан в Норвежских стандартах (не помню название и нормер, давно читал) - на проектирование нефтяных платформ.
В МКЭ то что вы хотите называется nonlinear buckling (есть на youtube примеры). Из открытых программ такй расчет по силам CalculiX и Impact-fem
для случая большой гибкости подойдет просто линейный buckling

Также мне требуется уточнения механизма разрушения нагартованных алюминиевых трубок в месте где проходят ослабления, конструкция должна складываться, т.е. должна изменять свою длину в меньшую сторону как показано на рисунке 5.

чтобы она таким образом складывалась - надо чтобы она раньше этого общую устойчивость не потеряла.

[sashatgu]

Сообщение от Cfytrr Ну дык это совсем другая история, к устойчивости имеющая мало отношения. Осваивайте МКЭ программные пакеты.

Меня устойчивость мало интересует, меня интересует концентрация напряжений у прямоугольных отверстий. При центральном растяжении и сжатии они будут одинаковыми или нет (для трубки из нагартованного алюминия). Груба говоря если при какой -то нагрузке труба разрушится в месте ослабления при сжатии, разорвется ли она в том же месте при растяжении при такой же нагрузке по модулю?

[Cfytrr]

Сообщение от sashatgu Груба говоря если при какой -то нагрузке труба разрушится в месте ослабления при сжатии, разорвется ли она в том же месте при растяжении при такой же нагрузке по модулю?

Для тонкостенных конструкций потеря работоспособности при сжатии происходит от потери устойчивости, и эта нагрузка по модулю может быть в несколько раз меньше чем разрушающая нагрузка при работе на растяжение. Это задачи разные.

[ETCartman]

Сообщение от sashatgu Меня устойчивость мало интересует, меня интересует концентрация напряжений у прямоугольных отверстий. При центральном растяжении и сжатии они будут одинаковыми или нет (для трубки из нагартованного алюминия). Груба говоря если при какой -то нагрузке труба разрушится в месте ослабления при сжатии, разорвется ли она в том же месте при растяжении при такой же нагрузке по модулю?

формулы для концентрации напряжений содержат силовые факторы в линейной зависимости, так что при перемене знаков усилий просто переменится знак напряжений. При какой нагрузке разрушится - груба говоря, неоднозначный вопрос. Либо у вас усталость, либо просто однократное нагружение.
у вас по всей видимости проблемы с формулировкой задачи, а не с конкретной задачей. То есть вам надо выкладывать все как на духу - схему, назначение расчета, требуемые параметры. Иначе вы ничего не решите сами, или решите неправильно ибо задача не очень простая по смыслу

[sashatgu]

Сообщение от Cfytrr Для тонкостенных конструкций потеря работоспособности при сжатии происходит от потери устойчивости, и эта нагрузка по модулю может быть в несколько раз меньше чем разрушающая нагрузка при работе на растяжение. Это задачи разные.

Вы меня не понимаете, устойчивость меня не интересует, только разрушение, конструкция и должна разрушаться, но нужно выяснить при какой нагрузке и можно ли посчитать эту нагрузку с использованием формул для расчета концентрации напряжений около прямоугольных ослаблений в трубе (оболочки) но для случая растяжения (центрального). Да и вообще труба у меня короткой длины (не больше 1м ), так что об устойчивости можно не говорить.

----- добавлено через ~7 мин. -----

Сообщение от ETCartman формулы для концентрации напряжений содержат силовые факторы в линейной зависимости, так что при перемене знаков усилий просто переменится знак напряжений. При какой нагрузке разрушится - груба говоря, неоднозначный вопрос. Либо у вас усталость, либо просто однократное нагружение. у вас по всей видимости проблемы с формулировкой задачи, а не с конкретной задачей. То есть вам надо выкладывать все как на духу - схему, назначение расчета, требуемые параметры. Иначе вы ничего не решите сами, или решите неправильно ибо задача не очень простая по смыслу

У меня однократное нагружение, материал Д1.Н алюминий, длина 1 метр, диаметр 35, толщина стенки 1мм, устойчивость меня не интересует, только разрушение, конструкция должна разрушаться, но нужно выяснить при какой нагрузке и можно ли посчитать эту нагрузку с использованием формул для расчета концентрации напряжений около прямоугольных ослаблений в трубе (оболочки) но для случая растяжения (центрального), то что должно получиться (именно такое сложение трубы, в результате разрыва в месте ослабления и наезда половин трубы друг на друга) приведено на рисунке 6 (там квадратная труба, но у меня круглая).

[ETCartman]

Тонкостенные нагартованные алюминиевые трубки имеют диаметр 35 мм, толщина стенки 1 мм, длина 1 метр.

и вообще труба у меня короткой длины (не больше 1м ),

гибкая у вас труба по ходу - устойчивость там будет играть роль еще какую. что касается нагрузки разрушения при растяжении - поскльку алюминий не стекло, зависеть от концентрации на хть и будет но мало. можете задать в impact-fem вашу схему, с диаграммой деформирования и предельной деформацией и помоделировать данный процесс.

[sashatgu]

Сообщение от ETCartman гибкая у вас труба по ходу - устойчивость там будет играть роль еще какую. что касается нагрузки разрушения при растяжении - поскльку алюминий не стекло, зависеть от концентрации на хть и будет но мало. можете задать в impact-fem вашу схему, с диаграммой деформирования и предельной деформацией и помоделировать данный процесс.

Для нагартованного алюминия используется предел прочности , т. е. будет хрупкое разрушение, отрыв в местах ослаблений. Когда проводили опыты так и было. Трубка оставалась строго вертикальной , но сминалась, нагрузка 1 тонна

[Cfytrr]

sashatgu,
Вы считаете что в обозначенной области стенка не потеряла устойчивость?

[sashatgu]

Сообщение от Cfytrr Вы считаете что в обозначенной области стенка не потеряла устойчивость?

Здесь более пластичный алюминий, а у меня более хрупкий, там вмятин нет, только разрушение в месте ослабления и наезд верхней части трубки на нижнею.

----- добавлено через ~40 мин. -----
Смотрите рисунок

[Cfytrr]

Сообщение от sashatgu Смотрите рисунок

Там буржуины подписали примерно следующее: "Местная потеря устойчивости, возникающая в результате потери устойчивости продольных краев разреза с последующим контактом между торцевыми кромками выреза"

[sashatgu]

Сообщение от Cfytrr Там буржуины подписали примерно следующее: "Местная потеря устойчивости, возникающая в результате потери устойчивости продольных краев разреза с последующим контактом между торцевыми кромками выреза"

Я и сам это понимаю, у меня должно быть примерно тоже самое, но у буржуинов прямоугольное отверстие только с одной стороны трубки, а у меня прямоугольники расположены друг напротив друга, так что при сжатии трубка не отклоняется от вертикали, а просто складывается.

У них там

The response to pure bending of tubes with rectangular cut-outs is considered.
Experiments on 1000-mm long, 100-mm diameter, and 2.55-mm wall thickness DIN 2391 ST
NBK supported steel tubes are described. Such a thickness-to-diameter ratio is typical of structural
columns, rather than shell structures. Tubes containing cut-outs with an axial dimension
of up to 30 mm and a circumferential size of up to 1808 were tested. It was found that plastic
hinge mechanisms dominated the response when the cut-out was on the compressive side,
whereas fracture behaviour dominated the response when the cut-out was on the tensile side.
Finite element and semi-empirical analyses were carried out to predict the global load–
deformation behaviour of the tubes.


А у меня алюминий Д1.Н круглая труба , нагрузка 500 кг---1 тонна, длина трубы 1 метр, толщина стенки 1мм, диаметр 35

Мне надо точно знать нагрузку на трубу с прямоугольными ослаблениями (она находится в прессе, концы защемлены рисунок 2 В ( мю = 0,5)), при которой в месте ослабления начнется слом конструкции, но в остальным местах все нормально, т.е. труба без ослаблений должна держать такую нагрузку, но это то легко рассчитать, а вот как рассчитать какую нагрузку будет держать труба с ослаблениями прямоугольной формы.

В ГОСТЕ на эти трубы дается только предел прочности.

В какой лучше всего программе это считать и как?

----- добавлено через ~18 ч. -----
Применять какие методы расчета Linear buckling, unlinear, другие виды расчетов