PDA

צפייה בגרסה מלאה : חישובי חוזק קונסטרוקציות ממתכת.



חנן-ג'יפולוג
31-07-03, 21:07
שאלה שקיבלתי בהודעה פרטית וחשבתי שהיא ראויה להישאל כאן בפורום, מאחר והתשובה עליה תעניין הרבה אנשים, מה גם שאני פשוט לא יודע לעשות חישובים כאלה, ולפני כל בנייה של קונסטרוקציה בבית, בחצר או בג'יפ אני מטריד את נמרוד.


היכן ניתן למצוא טבלאות של חוזקי חומרים?
הכוונה, לדוגמה, לעומסים של פלדה. כמה משקל ניתן לשים עליה בדחיסה? במשיכה?
איך אני בעצם מחשב איזה חומר אני צריך כדי שיעמוד בעומס הנתון, לדוגמה: באיזה אורך ברזל זווית 10X10 בעובי 2 מ"מ מפלדה יתכופף, אם אני מפעיל לחץ של X ק"ג במרכזו?
היכן אני מוצא טבלאות ונוסחאות לנושא?


בהחלט ייתכן שזה יעניין את פורום הבונים - אחרי הכל, המטרה של כולם זה לבנות משהוא לאוטו שמצד אחד יהיה מספיק חזק, מצד שני ישקול כמה שפחות ויהיה קטן ככל האפשר - ועם טבלאות ונוסחאות בסיסיות, בהחלט ניתן לחשב את זה. כמה עומס מקסימלי מופעל על נק' ריתום, לדוגמה, זה קל לחשב בהתאם לרכב. ברור שמוט מכופף מ-100 מ"מ פלדה מחושלת יספיק כדי לעמוד בעומסים, אבל חבל לשים כזה גודל ומשקל של נקודת ריתום, כשבטח אפשר הרבה פחות (סתם דוגמה, אל תתייחס למספרים).

תודה.

תודה

שחר 9
01-08-03, 00:27
חנן וכולם שלום.

מה שאתה אומר או מבקש בגדול זה סטטיקה שזה עולם ומלואה קצת קשה להסביר או ללמד את זה בהתכתבות, הנוסחאות הבסיסיות הם פשוטות אבל ישנם המון פרמטרים בכדי להגיע לתכנון אופטמלי, כמו למשל החיבורים האם הם פרקיים ,רתומים ,ריתום חלקי וכו.
יחד עם זה בא נושא חישוב הריתוך או הברגים שאיתם תחבר את הפרופילים.
מה עם ביסוס העסק , משקל כל המבנה אמור להעביר את העומס לאן שהוא , לא נכנסתי לעומסי רוח , רעידות אדמה ושאר ירקות .
בקיצור זה ארוך ומסובך כמו כל תחום אני תמיד אומר שכל דבר זה עולם ומלואו.

אבל....... יקומו וישאלו הפיקחים "הרי לא כל מסגר שבונה סככות הוא קונסטרוקטור או פיזיקאי , נכון ולכן אם ניקח מבנים שנבנו בחצר, וסככות "ביתיות" שנבנות על ידינו נראה שכמות החומר והחוזק הוא במקדמים של פי 5 ופי 10 וגם יותר, ואגב טוב שככה,

ולענין מה בכל זאת אפשר לעשות בכדי לא להתפרע עם מבנה שיקבל משקל עצמי אסטרונומי ביחס לנדרש לצורך חוזקו, החישובים הבסיסים לצורך כפיפה כי מתיחה ולחיצה הם פחות קריטיים במבנים קלים אבל צריך להתיחס אליהם.

בגדול אפשר לבצע את החישובים הבסיסים בצורה פשוטה.
ישנה חוברת עזר שנקראת סטיטקה וחוזק חומרים שאפשר להשיג אותה בחנויות שמוכרות ספרות מקצועית אולי מכלול או חנויות במכללות או בטכניון, וישנם חוברות דומות אך צנועות יותר אצל ספקי פרופילים רציניים וגדולים, עם חוברות אלו אפשר לבצע את כל מה שיתואר בהמשך בקלות יחסית ואנסה להסביר בצורה פשוטה ובסיסית ביותר.

ראשית עלינו לדעת את העומס שישב על הפרופיל .
את העומס הזה יש לתרגם למומנט כפיפה , זה פשוט יש טבלאות ונוסחאות קבועות ולפי צורת הקורה וצורת העומס נקבע את המומנט.

לדוגמא :
קורה על שני סמכים תהיה הנוסחה Q*L^2
______
8
Q העומס האחיד
L אורך הקורה

כשיש לנו את המומוט לכפיפה אנחנו מכפילים אותו במקדמי בטחון מקובל 1.4 עד 2.0 תלוי ביעוד .

כעת דרושה לנו הסיגמא שהיא למעשה חוזק הפלדה וכן ישנם סוגים שונים החל מברזל בנין ועד לפלדות איכותיות ביותר - גם נתון זה נמצא בספר טבלאות ויכול להיות מסופק ע"י ספק המתכת.

ומכאן אנו מחלקים את המומנט בסיגמא ומקבלים ערך מסויים שנקרא: W מומנט התנגדות .
עם הערך של מומנט התנגדות שקיבלנו אנו ניגשים שוב לטבלאות ומוצאים את הפרופיל שיתאים לנו מאחר והוא יהיה בעל מומנט התנגדות שקיבלנו או גדול יותר.

פה צריך לשים לב שפרופילים שאינם סימטרים מומנט ההתנגדות שלהם בכל ציר הוא שונה ,לדוגמה פרופיל I או T לא יהיה שווה אם נסובב אותו, על כן מומנט ההתנגדות הוא נתון לכיוון מסויים ציר x או ציר y .

הרעיון הוא למעשה למצוא פרופיל שיהיה חזק עקב צורתו הגיאומטרית (מומנט אנרציה גבוהה) ושיתאים ויהיה נוח לדרישות הביצוע.

אפשר עוד להאריך ולכתוב אבל כמו שאמרתי בהתחלה קצת קשה להסביר סטטיקה בהתכתבות אבל בגדול, הבסיס של הבסיס זה האמור לעיל,
להגיד לכם שאם זה היה אלקטרוניקה, ומישהו היה מסביר לי מה הנוסחאות לבניית מעגל עבור איזה מכשיר אלקטרוני הייתי קם ובונה ,ממש לא אבל הייתי לומד עוד משהו חדש.

אז זהו , כל האמור לעיל הוא רקע בלבד!


אין לראות בכל הנאמר לעיל הצעה או הנחייה לבניית קונסטרוקציה מכל סוג שהוא.
שלא נשמע פה מחר עוד איזה גשר מכביה נופל!!!

[/b]

asafk
01-08-03, 12:12
נתחיל ב:
http://www.pirate4x4.com/tech/billavista/TechReference/index.html

נמשיך ב:
http://www.pirate4x4.com/tech/billavista/PDFs/index.html
(מעבר לחומר על 4X4, דפדפו ותמצאו חומר על פלדות, צינורות, וחוזק באופן כללי)

ונסיים בזה שאם לא בטוחים- קוראים ספר טוב ושואלים.

ספר טוב?
יש סדרת חוברות בהוצאת אורט של "פרקי מכונות", ויש ספר בהוצאת אורט של חוזק חומרים.
מדובר בקריאת חובה למי שרוצה להתחיל באופן פרקטי לתכנן.

אסף.

אבנר
04-08-03, 23:50
ניתן לרכוש בטכניון חוברת מכניקת מוצקים 1,2 וחוברת תכן מכאני 1 חוברות המוצקים מאפשרות לימוד של הרקע התאורטי וחוברת תכן מכאני מראה את השימושים השונים חישובי כוחות בברגים ריתוכים וקורות כמו כן כוללת טבלאות לגבי רגישויות לסדקים ותכונות חומרים

zvik
05-08-03, 00:36
ישנו סיפרון קטן בהוצאת אורט שניקרא "לוחות טכניים"
טוב ומספק גם לידע בסיסי מתמטי במכונות.
למי שמחפש נוסחאות וחישובים בסיסים זה מספק ויותר.

נמרוד
19-08-03, 17:33
טבלאות ונתונים טכניים, נוסחאות וכל מיני סוגי חישובים מרוכזים בהנדבוקים, כמו Machinery's Handbbook, מעין אנציקלופיות עבות של הנדסת מכונות. הם שימושיים רק למי שיודע מה לעשות איתם, ואת הידע ההנדסי הפורמלי קשה ללמוד לבד. יש באמאזון מבחר של ספרים כאלו, בדרך כלל לא זולים - 80$ ומעלה.
אבל בשביל לתכנן ולבנות כלובי התהפכות או שלדות של באגי, לדעתי נקודת ההתחלה היא להעתיק.
כן צריך להבין את מושגי היסוד - כוח, מומנט, מאמץ, ריכוז מאמצים, כפיפה, פיתול, משיכה, לחיצה.... וכן הלאה. את זה כדאי ללמוד מספרי לימוד בסיסיים מאד או ספרים לא מקצועיים ( יש בספרייה של ג'יפולוג המלצות על ספרים שכולם מלבד אחד או שניים לא נועדו למהנדסים), בשום פנים ואופן לא מהנדבוקים שבהם הכל מתומצת. כשמבינים את המאמצים שצפויים לחלק מסויים, מה הוא בעצם הולך לעשות, מסתכלים על איך מהנדסים רציניים עיצבו ותכננו, אלו חומרים, עובי פחים, קוטר צינורות, ברגים הם בוחרים, ולעשות כמוהם, ואפילו יותר - להגזים בחוזק. לא יצא הכי קל בעולם, אבל הי, אנחנו לא מדברים פה על לנצח מרוצים.
חישובים מספריים הם טרחה. שווה רק אם אתם נתקלים במצב שאתם לא רואים שום פתרון קודם, וזה מצב שקשה לי להאמין שתתקלו בו. להיפך, הייתי אומר שאם אתה חושב לבנות משהו ואתה לא מצליח למצוא במרחבי האינטרנט תמונה של משהו דומה, תחתוך מייד ולך על רעיונות נפוצים. להמציא דברים שלא לצורך זו טעות.
ואם כבר מחליטים לחשב משהו, אז היום יש תוכנות אלמנטים סופיים חזקות וידידותיות למשתמש שרצות על כל PC, ופשוט פשע לא להשתמש בהן.

asafk
19-08-03, 19:08
בהמשך לזה, והרבה לפני שניגשים לאלמנטים סופיים, הטיפ הכי טוב שקיבלתי אי פעם בתכנון אומר לנסות לדמיין את המאמצים "זורמים" במבנה. לא צריך בשביל זה השכלה פורמלית. תכננו מבנה, ואז תנסו לדמיין אם לוחצים בנקודה מסויימת, איך המאמץ זורם, מתפצל באלמנטים השונים, מה מפרע לו לזרום... ככה תגיעו לבד לביטול של פינות חדות ולחיבורים נכונים יותר של האלמנטים, גם בלי אנליזות מסובכות.

אסף.

חנן-ג'יפולוג
20-08-03, 13:12
סולם, שישה מטר אורך, בנוי משתי קורות אורכיות מברזל פשוט, 20X50X6000 מ"מ , 2 מ"מ עובי דופן, זה טוב?
ואשמח לדעת: איך חישבתם את זה? , באיזה ספרים השתמשתם? וכו' .

נמרוד
20-08-03, 15:01
קודם כל, מי שרוצה ללמוד - מצאתי קורס שבעברית נקרא מכניקת מוצקים או משהו דומה. מתחיל מהתחלה, מהגדרות של מבנה, כוח, מומנט...
http://www.uoregon.edu/~struct/courseware/461/461_lectures/461_lectures_index.html

אתר נוסף מעולה, אבל לא בחינם לצערי...

http://www.efunda.com/formulae/solid_mechanics/beams/casestudy_display.cfm?case=simple_center load

הבעייה שאתה מציג היא האם לבנות סולם באורך 6 מטר מהברזלים שזרוקים אצלך בחצר?

התחושה שלי אומרת, זה לא ישבר, אבל יהיה כל כך גמיש שפשוט לא יהיה נעים להשתמש בו, אולי אפילו מפחיד. אני מבסס את זה על זה שסולמות באורך כזה שאני מכיר, עשויים מפרופילי אלומיניום גדולים יותר - 40X80 ומעלה.

כדי לחזק או להפריך את מה שאני מנחש, אני אבדוק שקיעה כתוצא מכפיפה במרכז של הקורה המדוברת, כשהיא מונחת על שני חמורים בשני הקצוות. זה כמובן מקרה הכי גרוע, במציאות היא תהיה מונחת באלכסון כלשהו לקיר והכוח שיכופף אותה יהיה איזשהו סינוס של זוית הסולם כפול המשקל שלך.

הגדרה של I מומנט האינרציה היא לפי פרק 28, כשמחסרים את המלבן הפנימי מהחיצוני.
I=20*50^3-16*46^3 , כל זה לחלק ל12 (קשה, קשה לכתוב נוסחאות בפורום...)
יוצא:
I=78552 mm^4 עבור הקורות שיש לך.

השקיעה היא לפי נוסחא שמופיע בשיעור 40 בהרצאה הנ"ל, מקרה שני משמאל בציורים שלמטה, אין לי כוח לכתוב את הנוסחא פה (יש טעות כתיב - צריך להיות L בשלישית ולא בריבוע).

בתור כוח P אני אקח 50 ק"ג, שזה חצי ממשקל של ג'יפאי ממוצע - אנחנו מדברים על 2 קורות בסולם.

מודול אלסטיות עבור פלדה רגילה (מקורב):
E=20000 kgf/mm^2


בקיצור, יוצא שהקורה תשקע 143 מ"מ עבור משקל של 50 ק"ג במרכז. סולם שאתה עומד עליו כשהוא בין שני חמורים שוקע 15 ס"מ - נשמע לי סביר, אולי לא נעים אבל סביר. לא חישבתי, אני מנחש (די בטוח) שהעומס הזה הוא בתחום האלסטי בהחלט.

חוץ מכפיפה סולם כזה גם מתפתל ולדעתי זה משמעותי מאד באורך כזה. זה כבר תלוי בשלבים ובחיבורים שלהם.

אני מקווה שלא טעיתי במעברי יחידות. אם זה חשוב לך באמת ולא סתם, אז תגיד לי גם ממה השלבים עשויים ומה יהיה רוחב הסולם, ואני אוכל לעשות לך בקלות אנליזה של הסולם כולו.

Alon
20-08-03, 15:16
אני לא מבין בחוזק חומרים...
באינטואיציה להרים או להזיז סולם כזה יהיה בילתי אפשרי מבחינת המישקל.
הגרוש שלי כתרומה לדיון
אלון

נמרוד
20-08-03, 15:23
אני לא מבין בחוזק חומרים...
באינטואיציה להרים או להזיז סולם כזה יהיה בילתי אפשרי מבחינת המישקל.
הגרוש שלי כתרומה לדיון
אלון

כל קורה כמו שחנן תיאר שוקלת 12 וקצת קילוגרם, 2 קורות + שלבים באמצע, הסולם ישקול 35-38 ק"ג. בגלל זה עושים סולמות מאלומיניום, פרופילים דקים אבל מידות חתך גדולות הרבה יותר, מקבלים סולם קשיח מאד וקל.

חנן-ג'יפולוג
20-08-03, 15:26
השאלה לא תאורטית, אלא מעשית, והברזלים לא זרוקים, אלא קניתי אותם ביום שישי האחרון.
בשבת הרכבתי שני מזגנים בקומה השנייה, והייתי צריך להרים את היחידות החיצוניות (כ35 ק"ג כל אחת) לגובה של הקומה השנייה.
קניתי את הברזלים בגודל הנ"ל מתוך אינטואיציה וזכרון של סולמות קטיף.
בסופו של דבר קיבלתי לצורך העבודה סולם אחר מאלומיניום והיא כבר נעשתה, אבל אני אצטרך סולם כזה לעבודות אחרות.
השלבים ייבנו מאותו חומר. לגבי האורך שלהם, אני מניח שמשהו כמו 40 ס"מ. מרחק בין שלבים כ35 ס"מ. לגבי המשקל, אני מניח שהוא לא יהיה קליל, אבל זה מה יש. אם תאמר שהעסק מסוכן, אני אזרוק את הברזלים באחורי החצר ואקנה משהו אחר או שאקמבן בצורה של חיזוק הקורות האורכיות עם עוד קורות כנ"ל.

נמרוד
20-08-03, 15:36
הבעייה שלך שגם ככה זה יוצא כבד מאד. אני מניח שתשתמש בחתיכה שלישית של 6 מטר לשלבים, אז סך הכל זה יוצא 37 ק"ג... הרבה.

חנן-ג'יפולוג
20-08-03, 16:06
37 ק"ג ?
אני אחיה עם זה. אם אני יכול לעלות על סולם שישה מטר עם יחידת מזגן של 35 ק"ג על הכתף ולהתקין אותה תוך כדי שאני עומד על סולם, והסתבר שאני יכול, אני גם יכול להניע ממקום למקום בחצר סולם של 37 ק"ג.

נמרוד
20-08-03, 16:17
טוב, נתתי למחשב להזיע קצת... סולם עם 19 שלבים מאותו הפרופיל, כל שלב באורך 300 מ"מ, 300 מ"מ בין שלב לשלב. כשהוא אפקי, על סמכים פשוטים בשני הצדדים, משקל של 100 ק"ג על השלב המרכזי, הסולם שוקע 66 מ"מ, ומקדם הבטחון הוא בערך 2.5 לחוזק הכניעה. כלומר ב250 ק"ג אתה בטוח בתחום הפלסטי. אז כדאי שלא תקפוץ עליו.

זה המספרים, אתה תקבל את ההחלטה. לטעמי זה גבולי מדי, אבל אני באמת לא יודע מה מקובל בתחום הזה. תבדוק על סולמות מקצועיים באורך הזה מה כתוב מבחינת עומס מותר, מקדם בטחון (אם כתוב)?

http://www.jeepolog.com/ext_images/ladder%20displacement.jpg

שחר 9
20-08-03, 23:00
מקדם הבטחון הנהוג לציוד הרמה הוא פי 6 או 7 ,
מאחר ונראה לי הגיוני שסולם הוא בקטגוריה ,(מרים אותנו) הייתי הולך על מקדם דומה , לא נראה לי מוצלח לבנות סולם מפרופילי פלדה עקב בעיית המשקל הגבוה אלא אם הוא קבוע,
אם מתכת אז אני הייתי הולך על סולם מחומר קטן מימדים ומשקל, ובונה אותו תוך ניצול גאומטריה לצורך חוזק , לדוגמה כ"מסבך" או "אגד" אגב סולמות הקטיף שהזכרת בנויים כך .

בכלל בתכנון נכון צריך לנצל את הגיאומטריה ולא לשפוך חומר, נכון זה הופך בניית סולם פשוט לפרוייקט אבל זה המצב הנכון.

נמרוד , באיזה תוכנה ביצעת את האנליזה שצירפת?

שחר.

חנן-ג'יפולוג
21-08-03, 00:18
עוד לא ביצעתי חישוב מדויק, אבל לדעתי דווקא כן יש כאן מקדם בטחון כמו שהזכרת, שחר, מכיוון שנמרוד חישב לפי סולם אופקי, משהו שלעולם לא קורה, ובפועל הזווית המקס' שעובדים עם סולם כנ"ל יותר קרובה לאנכי, משהו כמו 70-75 מעלות. סולמות הקטיף שאני מכיר הם ללא מסבך, אבל לאחר שכתבת על סולמות עם מסבך, נזכרתי שבאמת ראיתי פעם כאלה.

נמרוד
21-08-03, 08:50
נמרוד , באיזה תוכנה ביצעת את האנליזה שצירפת?


Cosmos לסולידוורקס.

חנן - זה אכן כוח הרבה יותר קטן, לא הרבה יותר מ10% מהמשקל שלך. אבל עדיין, זה סולם מאד לא קשיח, "ספגטי".
אני הייתי קונה סולם טלסקופי מאלומיניום, משהו איכותי, שלדעתי שווה את ההשקעה כי זה כלי שישמש אותך כל החיים. אתה זה שממליץ איפשהו פה באתר לא לקנות כלים סיניים?

חנן-ג'יפולוג
24-08-03, 10:14
כסף קטן, נמרוד, משהו כמו 1300 ש"ח, בדקתי את העניין.
בכל אופן, הברזלים, כאמור, כבר היו בחצר, אז חיברתי אותם. תיקון: הפרופילים הם 50X25 ולא 50X20 כמו שכתבתי קודם. יצא עלות כוללת של כ130 ש"ח, אז שווה קצת להתאמץ בשביל הפרשי מחירים כאלה, לא?
בהחלט גמיש, אבל עושה רושם שפחות גמיש מסולם האלומיניום, תוצרת "חגית" שקיבלתי בהשאלה. סולם האלומיניום בנוי משתי קורות בחתך של 70X25 מ"מ. אני חושב שעובי הדופן הוא כ2 מ"מ.
הגיוני שסולם הברזל יהיה פחות גמיש, עם הנתונים שמסרתי?

לא מזמן קניתי את הספר על ריתוך שניר המליץ עליו, ויש בו פרק קטנטן על ריתוך אלומיניום בריתוך קשת. נטען שם שצריך לחמם את האלומיניום לכ150 מעלות לפני ובזמן הריתוך, בגלל פיזור החום המהיר של החומר. האמנם?
בזמנו, כשמסגר ריתך לי את גלגלי הסגסוגת באופנוע הוא עשה את זה עם רתכת קשת פשוטה (למרות שהיו לו במסגריה את כל סוגי הרתכות האפשריות) ואלקטרודה מיוחדת לאלומיניום, אבל לא ראיתי שהוא חימם את הגלגל לפני הריתוך.
אגב, היכן אני מוצא אלקטרודות כאלה? ואם באמת יש צורך, אז איך אני מחמם את האלומיניום בזמן הריתוך?

אלון_ק
27-08-03, 22:40
בסליחה ממך, חנן, על ההתפרצות באמצע שאלותיך.

אני בונה פגוש אחורי. יהיו לו 2 נק' ריתום. כל אחת צריכה לעמוד במשקל של 2 טון, סה"כ 4 טון (וזה בהגזמה).

השרטוט:

http://imgsrv.pic4u.co.il/124b9b415f4b35d9324f94b45ebb9520020000.a spx

המלבנים החומים הניצבים (העליונים) הם נקודות הריתום. המלבנים החומים האופקיים (התחתונים) הם נק' החיבור לשאסי, והם הקיימים כרגע עבור וו הגרירה.

יש שם כמה נתונים לא רלוונטים, כמו מדידות של האורות, אבל גובה ומרחק מנק' הריתום יש גם.

השרטוט התחתון איננו רלוונטי בכל מקרה.

בהנחה שהחומר ממנו עשוי הפגוש הוא פרופיל 50X50X3.25 (תנחשו מאיפה השאריות), הריתוכים מלאים עם אלק' 6013 (60X50=כל נק' ריתוך אמורה להחזיק 3 טון, כך שלא הריתוך ייכשל) האם זה עומד במשיכה?

נמרוד
27-08-03, 23:09
אלון, זה בדיוק סוג השאלות שהפורום הזה נועד עבורם...
אבל בבקשה, לא לתפוס טרמפ על דיונים אחרים. זה פוגע בערך של הדיון בטווח הרחוק, כי יהיה קשה עד בלתי אפשרי למצוא אותו. אז אנא, תפתח שרשור חדש עם כותרת מדויקת, ואני אהיה שם.