Расчет на прочность нужен в программе или можно вручную?

Смотрю по заданию. Для балки или вала часто достаточно ручного расчета, для детали сложной формы нужна модель. Если в методичке просят оба способа, делаю оба и сравниваю

В какой программе вы считаете?

В той, что указана в задании или стоит у вас в компьютерном классе. Это могут быть Femap, ANSYS, Abaqus, SolidWorks Simulation, APM FEM в КОМПАС, ЛИРА-САПР, SCAD, для формул Mathcad

В модели напряжение у опоры больше предела текучести, деталь не проходит?

Скорее всего это пик от жесткого закрепления или точечной силы, его в реальной детали нет. Проверяю сходимость сетки и смотрю напряжения на удалении от этой точки, в записке объясняю, почему пик не учитывается

Нужен расчет вала на выносливость, это делаете?

Да. Считаю вал на статическую прочность и на выносливость с коэффициентами концентрации по справочнику и проверяю жесткость. Если вал в составе редуктора, беру нагрузки из ваших предыдущих разделов

Можно рассчитать строительную конструкцию по СП?

Можно. Для строительных конструкций проверку веду по расчетным сопротивлениям и коэффициентам из СП, как этого требует кафедра

Расчет на прочность, жесткость и устойчивость конструкций

Расчет на прочность нужен почти в любой технической работе, от задачи по сопротивлению материалов до конструкторского раздела дипломного проекта. Меняется только объект. В строительстве это балки, фермы и рамы, в машиностроении валы, оси, кронштейны, корпуса и сварные соединения.

Я считаю по формулам, когда этого достаточно, и методом конечных элементов, когда геометрия или нагрузка сложнее, чем в учебнике. Из последних заказов был расчет нагрузок на балки в Femap с пояснительной запиской. Программу выбираю по заданию, чаще всего это Femap, ANSYS, ЛИРА-САПР, SCAD или SolidWorks Simulation. Расчет можно взять отдельно, для курсовой по машиностроению или как часть диплома.

Что считаю на прочность

Задания по прочности делятся на стержневые, где достаточно эпюр и формул, и на детали сложной формы, где без конечно-элементной модели картину напряжений не получить. В одной работе часто встречается и то и другое. Например, вал сначала считают по эпюрам, а потом уточняют напряжения у шпоночного паза или галтели.

Балки при изгибе, подбор сечения по нормальным и касательным напряжениям, прогибы и углы поворота
Фермы, усилия в стержнях, проверка на растяжение и на устойчивость сжатых стержней
Рамы, эпюры M, Q и N, статически неопределимые схемы методом сил
Валы и оси при изгибе с кручением, эквивалентный момент, запас прочности и выносливость
Кронштейны, проушины, корпусные детали, концентрация напряжений у отверстий и переходов
Сварные, болтовые и заклепочные соединения
Сжатые стойки и рамы на устойчивость, критическая сила и коэффициент запаса

Ручной расчет и метод конечных элементов

Для балки, фермы или вала обычно хватает сопротивления материалов. Строю эпюры, нахожу опасное сечение, считаю нормальные и касательные напряжения и сравниваю их с допускаемыми. Такой расчет читается целиком, и преподаватель видит каждый шаг.

Когда у детали есть отверстия, ребра, сварные швы или сложная нагрузка, нужна конечно-элементная модель. Тонкостенные конструкции задаю оболочками, а массивные детали объемными элементами. Граничные условия ставлю так, чтобы они повторяли реальное крепление через болт, сварку или опору. Лишние запреты дают у закреплений ложные пики напряжений.

Хороший вариант для курсовой и диплома это оба способа сразу. Простой случай считаю вручную, затем ту же схему в программе, и расхождение в процентах показывает, что модель задана верно.

Критерии прочности и запас

Критерий выбираю по материалу и по требованию кафедры. Для пластичной стали в сложном напряженном состоянии берут эквивалентные напряжения по Мизесу или по теории наибольших касательных напряжений, для хрупкого чугуна теорию Мора. В машиностроении результат обычно выражают запасом прочности относительно предела текучести и сравнивают его с допускаемым. В строительстве проверка идет по расчетному сопротивлению с коэффициентами условий работы по СП.

Для деталей с переменной нагрузкой статики мало. Валы, оси и сварные узлы считают на выносливость с учетом эффективного коэффициента концентрации, масштабного фактора и качества поверхности, по амплитуде и среднему напряжению цикла.

Хотите понять, сколько будет стоить расчет на прочность? Пришлите задание, я посмотрю и назову цену. Написать в Telegram

Жесткость и устойчивость

Прочность без жесткости часто не принимают. Прогиб балки сравниваю с предельным по нормам или по заданию, у вала проверяю углы поворота в опорах подшипников и прогиб под зубчатым колесом.

Сжатые элементы проверяю на устойчивость. Для стойки это формула Эйлера или коэффициент продольного изгиба по гибкости, для рамы или оболочки расчет на линейную устойчивость в программе, который дает коэффициент критической нагрузки и форму потери устойчивости. Форму показываю в записке картинкой, по ней видно, какой элемент теряет устойчивость первым.

Сетка и проверка результата в программе

Напряжения в конечно-элементной модели зависят от размера элемента, особенно у концентраторов. Поэтому считаю деталь на нескольких сетках и строю зависимость максимального напряжения от размера элемента. Когда она выходит на полку, сетка достаточна. Пики в точках приложения сосредоточенной силы и у жестких закреплений в выводы не беру, их объясняю в записке.

Кроме сходимости проверяю реакции опор против суммы нагрузок и порядок величин против ручного расчета.

Что идет в пояснительную записку

Записку строю по методичке. Обычно в ней есть такие разделы.

Расчетная схема, материал и его механические характеристики
Определение нагрузок и построение эпюр
Ручной расчет опасного сечения и подбор размеров
Описание конечно-элементной модели, элементы, закрепления, нагрузки, сетка и сходимость
Картины напряжений и перемещений, таблица максимальных значений
Проверка прочности, жесткости и устойчивости с коэффициентами запаса
Выводы и список литературы по ГОСТ

Что вы получаете

Ручной расчет с эпюрами и формулами в Word или Mathcad, если методичка этого требует
Файл модели в той программе, которая указана в задании, под вашу версию
Картины напряжений, перемещений и форм потери устойчивости для записки и презентации
Пояснительную записку с проверками прочности, жесткости и устойчивости и выводами
Пояснения по расчету, чтобы на защите вы могли объяснить выбор критерия и запаса

Что прислать для оценки

Задание со схемой или чертежом детали, нагрузками и материалом
Методичку и, если есть, пример расчета кафедры
Программу и ее версию, если расчет нужен в конкретной программе
Нормы или учебник, по которым кафедра требует проверку
Предыдущие разделы проекта, если расчет идет частью курсового или диплома

Сколько стоит расчет на прочность

Цена индивидуальная, называю ее после того, как посмотрю задание. На нее влияют число расчетных схем, нужен ли расчет на выносливость или устойчивость и сколько из этого делается в программе. Оценка бесплатная.

Прислать задание в Telegram Написать в MAX

Что спрашивают про расчет на прочность

Расчет на прочность нужен в программе или можно вручную?: Смотрю по заданию. Для балки или вала часто достаточно ручного расчета, для детали сложной формы нужна модель. Если в методичке просят оба способа, делаю оба и сравниваю
В какой программе вы считаете?: В той, что указана в задании или стоит у вас в компьютерном классе. Это могут быть Femap, ANSYS, Abaqus, SolidWorks Simulation, APM FEM в КОМПАС, ЛИРА-САПР, SCAD, для формул Mathcad
В модели напряжение у опоры больше предела текучести, деталь не проходит?: Скорее всего это пик от жесткого закрепления или точечной силы, его в реальной детали нет. Проверяю сходимость сетки и смотрю напряжения на удалении от этой точки, в записке объясняю, почему пик не учитывается
Сколько стоит расчет на прочность?: Цена зависит от объема и называю ее после того, как посмотрю задание. Оценка бесплатная
Нужен расчет вала на выносливость, это делаете?: Да. Считаю вал на статическую прочность и на выносливость с коэффициентами концентрации по справочнику и проверяю жесткость. Если вал в составе редуктора, беру нагрузки из ваших предыдущих разделов
Можно рассчитать строительную конструкцию по СП?: Можно. Для строительных конструкций проверку веду по расчетным сопротивлениям и коэффициентам из СП, как этого требует кафедра

Если вашего вопроса здесь нет, задайте его мне, отвечаю в любое время. Спросить в Telegram