Динамический расчет вала (прочностной) на ударную нагрузку

[kit0001]

Добрый день.

Вопрос следующий - можно ли выполнить Динамический прочностной расчет вала на ударную нагрузку в среде "КОМПАС" ?

Вал полый, металлический, общая нагрузка минимальная, не нагруженный кр.моментом, служащий только для поворота на определенный угол.
Статический расчет сделал (разными способами нагружения) результаты сходятся.
Как сделать динамический расчет на прочность средствами Компас, и возможно ли это в принципе?

Известно:
1. конструкция вала и материал из которого он сделан
2. вид закрепления (жесткое на подшипниках)
3. воздействие - импульс определенной силы F(Н), длительность импульса t(с), место его приложения усилия и направление (перпендикулярно оси вала)
.....................
И еще, - если нагрузку на вал от импульса регистрирует датчик перегрузки в (g), а я ее определяю по виду нагрузки, скажем как распределенное усилие по площади, или удаленная сила, или давление по площади, ... может это и есть расчет как от динамической нагрузки?
Так как вал должен по расчетам (поверочным) поломаться, а не ломается.

[p3452]

- А, калькулятор умеет решать "задачки"?

[kit0001]

А можно чуть по-подробнее о калькуляторе, я его что-то не нашел.
p.s. Нашел через поисковик, как утилиту, он таких задач не решает.

[p3452]

- А, калькулятор умеет решать "задачки"?

Ну-у-у!? Это же была аллегория...
(Не дано, так не дано...)
Конкретно
1.

Вопрос следующий - можно ли выполнить Динамический прочностной расчет вала на ударную нагрузку в среде "КОМПАС" ?

- Можно, если знаете как!
2.

Статический расчет сделал (разными способами нагружения) результаты сходятся.
Как сделать динамический расчет на прочность средствами Компас, и возможно ли это в принципе?

Если статический расчет выполнен, то осталось только вычислить динамический коэффициент и умножить результаты из статического расчета на этот коэффициент.
Например:
полученное напряжение, умножить на динамический коэффициент получите напряжение от динамической нагрузки.

[kit0001]

Дело в том что в расчетной прочностной среде КОМПАС нет инструментов для динамического нагружения, есть различные виды статического нагружения, динамического нет.
Поэтому сделать его нет возможности, хоть знаешь как его делать, хоть не знаешь (если я, конечно, чего-то не провтыкал).
Что такое динамический коэффициент я знаю, в случае мгновенного воздействия он равен двум.
Помимо того если есть динамический расчет, то статический делать нет смысла, так как статическое нагружение всегда мягче чем динамическое, но данные для расчета есть только динамические, поэтому хотелось бы и расчет сделать динамическим способом, задавая нагружение не в виде сосредоточенной силы, распределенной силы или крутящего момента, а воздействием с определенной перегрузкой и длительностью,...понимаете о чем я?

[p3452]

Помимо того если есть динамический расчет, то статический делать нет смысла, так как статическое нагружение всегда мягче чем динамическое, но данные для расчета есть только динамические, поэтому хотелось бы и расчет сделать динамическим способом, задавая нагружение не в виде сосредоточенной силы, распределенной силы или крутящего момента, а воздействием с определенной перегрузкой и длительностью,...понимаете о чем я?

???
Похоже 2 семестр Сопромата мимо Вас прошел...
Ну, да, "Наше дело маленькое" - предложить...

[kit0001]

Похоже 2 семестр Сопромата мимо Вас прошел...

"Похоже", ... это знаете-ли, луна на яичницу чем-то похоже.
А сопромат на отл. в свое время, 1986 года, это когда оценки не покупались за сало и бабки.

[алексst]

Добрый день.

Вопрос следующий - можно ли выполнить Динамический прочностной расчет вала на ударную нагрузку в среде "КОМПАС" ?

Вал полый, металлический, общая нагрузка минимальная, не нагруженный кр.моментом, служащий только для поворота на определенный угол.
Статический расчет сделал (разными способами нагружения) результаты сходятся.
Как сделать динамический расчет на прочность средствами Компас, и возможно ли это в принципе?

Известно:
1. конструкция вала и материал из которого он сделан
2. вид закрепления (жесткое на подшипниках)
3. воздействие - импульс определенной силы F(Н), длительность импульса t(с), место его приложения усилия и направление (перпендикулярно оси вала)
.....................
И еще, - если нагрузку на вал от импульса регистрирует датчик перегрузки в (g), а я ее определяю по виду нагрузки, скажем как распределенное усилие по площади, или удаленная сила, или давление по площади, ... может это и есть расчет как от динамической нагрузки?
Так как вал должен по расчетам (поверочным) поломаться, а не ломается.

А как он должен поломаться? Вал то стальной. Он под нагрузкой согнётся, скрутится, но, чтобы от удара поломаться, это не все стали делают. Сначала деформация, и очень большая, по сравнению с другими материалами. Ну не должна «железная палка» поломаться при изгибе. Она согнётся, изуродует механизм, но не сломается пополам с одного раза. Сколько стальных деталей изготавливается гнутьём, и они при этом не ломаются.
Судя по описанию, этот «вал» является предохранительным звеном от перегрузки. Тут надо применить какую – то конструкцию, работающую на срез, а не на изгиб. Или пружинную конструкцию, которая под критическим импульсом размыкает механизм. Посмотрите предохранительные муфты (хоть у Вас и нет крутящего момента, так, для разнообразия), там обычно элементы на срез (и это работает! И достаточно стабильно). Пружинные муфты капризные. То так сработают, то этак. То они закисли, то наоборот слишком хорошо смазаны.
Кроме этого, как давать советы ничего не зная, даже величины рабочей нагрузки и критической? Может быть, они не сильно отличаются по величине и «механическим способом» тут ничего не сделаешь.
Может быть, длительность импульса маленькая и «предохранитель» не успевает сработать из-за инерционности механизма или массы самого «предохранителя», который, при коротком импульсе, успевает только упруго деформироваться, не доходя до поломки (хотя должен согнуться или скрутиться, заклинив механизм). У Вас все расчёты будут сходиться, и статические и динамические, а деталь не будет ломаться.
 Тогда придётся ставить датчики и «электронику».
В конце концов Вам никто не ставит условие выполнить задачу только средствами Компаса (я надеюсь). Возьмите выточите этот вал, приложите к нему нагрузку от импульса. Не сломался? Делаем тоньше. И так далее. Главное – это получить работоспособную конструкцию, а каким способом, неважно. Иногда «практические» способы дешевле и проще «теоретических», и ничего в этом стыдного нет. Сколько раз эта методика выручала, особенно в спорных вопросах.
В общем, при том количестве информации, которое Вы предоставили, можно только языком потрепать, а не добиться результата.

[p3452]

В общем, при том количестве информации, которое Вы предоставили, можно только языком потрепать, а не добиться результата.

У-у-у!!!

Для случая описного ТС, существует ТОЧНОЕ АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ !!!
Но, ТС хочет чего-то "особенного" - какую-то особую "динамику"...?

[алексst]

Для случая описного ТС, существует ТОЧНОЕ АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ !!!
Но, ТС хочет чего-то "особенного" - какую-то особую "динамику"...?

Я думаю, что в данном случае аналитика не совпадает с ожиданиями. С практикой она совпадает, а вот с ожиданиями нет. Я думаю, что это происходит из-за неправильно выбранных материалов для данной конструкции. И в этом случае никакая аналитика не поможет. Она не может исправлять ошибки и удовлетворять ошибочные ожидания.
Вернёмся к исходникам. Упростим картинку. У автора имеется стальная труба, опирающаяся на две опоры. Между опорами приложена нагрузка. При определённой нагрузке труба должна сломаться и перестать передавать нагрузку на опоры. Я так понял.
Для доказательства того, что стальная труба так не будет работать, я предлагаю посмотреть в интернете схему ручного гидравлического трубогиба (не хочу приводить здесь картинку, чтобы не связываться с авторскими правами). Схема нагрузки трубы один к одному как у нас.  Так вот, в этом трубогибе при приложении определённой нагрузки в середине трубы, она гнётся, а не ломается. И в процессе гнутья она не перестаёт передавать эту нагрузку на опоры (пока не согнётся почти до ста восьмидесяти градусов, дальше просто конструкция не позволяет). И так стальные трубы гнёт весь мир. Никакого предохранителя по этой схеме не получается, так как снятия нагрузки с опор не происходит.
А вот если заменить сталь на хрупкий материал, то его не согнёшь.  Вернёмся к схеме. При приложении определённой нагрузки хрупкая труба просто переломится, и перестанет передавать нагрузку на опоры, а гнуться не будет. Что и требуется. Вот в этом случае и аналитика поможет.
Аналитика не панацея, она только помощник. Но, если, помощника неправильно использовать, то будешь получать от этого только расстройство, и рассказывать всем, что это не помощник, а вредитель.

[СВ]

Да нет смысла гадать про конструкцию, пусть лучше выложит чертежи/эскизы или хотя бы схему. К тому же термин "поломаться": предположу, что это всего лишь - согнуться. Точнее - скрутиться.

Вал полый, металлический, общая нагрузка минимальная, не нагруженный кр.моментом, служащий только для поворота на определенный угол.

От удара "молотком".

[designer811]

ля доказательства того, что стальная труба так не будет работать, я предлагаю посмотреть в интернете схему ручного гидравлического трубогиба

даже ручной с плохо отполированным дорном может порвать трубу все зависит от радиуса гибки

Сколько стальных деталей изготавливается гнутьём, и они при этом не ломаются

15 лет штампы делаю сталь отлично рвется почти как и бумага надо только приложит критические нагрузки и как следует зафиксировать

Компас насколько я понимаю такого вида расчет не производит, тут нужен САПР с который решает с пределами модуля сдвига.

[алексst]

15 лет штампы делаю сталь отлично рвется почти как и бумага надо только приложит критические нагрузки и как следует зафиксировать

Компас насколько я понимаю такого вида расчет не производит, тут нужен САПР с который решает с пределами модуля сдвига.

Мудрая мысль.
Она меня натолкнула на следующее: а может быть, автор применил стандартные расчёты на прочность? Поэтому у него и выдерживает деталь любые нагрузки.
 Итогом стандартного расчёта является то, что деталь выдерживает заданную нагрузку, а тут наоборот должна сломаться от неё.
Как работает предохранитель? Он выдерживает рабочую нагрузку неограниченно долго, а под «перегрузкой» ломается, срабатывает, рвётся, сгорает и т.д. То есть у него должна быть «граница» между работой и перегрузкой, при переходе которой заданным параметром, предохранитель срабатывает.
В нашем случае границей между рабочей нагрузкой и перегрузкой будем считать «критическую нагрузку» (при которой сталь отлично рвётся), то есть допускаемые напряжения (выбираем из таблички в соответствии с видом нагружения). Эта циферка и будет для нас опорной точкой.
Считаем первый вариант – рабочая нагрузка. Берём максимальную рабочую нагрузку и считаем напряжения в детали (проектируем деталь) с запасом прочности не более 1,2 (если позволяет прочность всего механизма), а, может быть и 1,1. Результат должен быть чуть- чуть ниже допускаемых напряжений или равен им. Тут придётся повозиться. Но уже можно и считать, что любое превышение рабочей нагрузки сломает или согнёт деталь.
Считаем второй вариант – импульс. Считаем напряжения от него. Вот они должны быть значительно больше, чем допускаемые.  Лучше в несколько раз. Это уменьшит время срабатывания (поломки детали) и не даст пройти импульсу дальше. (А в стандартном расчёте напряжения принимаются меньше допускаемых. Может здесь и ошибка была? Может поэтому деталь не ломалась?).
Что-то тут автор давно не появляется, может ему это уже и не надо? А мы устроили «битву экстрасенсов» без судей и зрителей, гадаем кто на кофейной гуще, кто на чём. В общем, без автора мы занимаемся бесполезным делом.
И, ещё, по поводу САПР. Чем искать нужную САПР, может быстрее "на бумажке" посчитать? Калькулятор есть в любом телефоне и любом компьютере.

[СВ]

 И в итоге приходим к:
нужно посмотреть этот его расчёт,
соответствует ли реальный импульс расчётному, кто проверял?

[designer811]

• Делал чертеж предохранительной муфты с разрушающимся элементом по альбому муфт там все данные и график тау среза (который мы и так помним). Потом в условиях производственной лаборатории "срезали" несколько вариантов образцов. потвердели усилие.
• Итог муфту не изготавливали потому как применения опасно ввиду неясности поведения нагруженной конструкции после отработки муфты.
• Вывод: ставьте ремни где есть возможность

[kit0001]

Большое спасибо за участие!

соответствует ли реальный импульс расчётному, кто проверял?

Я закладываю в расчет реальный измеренный импульс.

Между опорами приложена нагрузка.

Нет, нагрузка приложена за опорами (подшипниками), перпендикулярно к оси вала, примерно на расстоянии половины длинны расстояния между подшипниками, это примерно 4 диаметра вала, импульс определенной длительности.
Перерезывающая сила не критична, а вот изгибающий момент - определяющая величина в данном случае.
В общем я разобрался, но на 100% не уверен.
Учитывать нужно еще количество циклов нагружения, усталостную нагрузку, в этом смысле расчет шестерен в КОМПАС замечательный, десятки вариантов прога просчитывает и дает оптимальное решение.
А вот с расчетом вала на прочность такого нет.
..............
Вот мне и интересно, может быть прога все таки считает то о чем я написал, может я что-то провтыкал.
Так как стат-я и динам-я нагрузки все таки по природе своей вещи по воздействию разные.