Springen naar inhoud

[Materiaalkunde] Kracht nodig om een buis te buigen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

bats

    bats


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 juni 2005 - 16:29

Ik heb een stalen buis met een wand van 8mm dik, de buisdiameter is 100mm, dus de binnendiameter is 84mm, en de buis is gemaakt van staal52. Nu leg ik deze buis onder een pers van een vuilniswagen, deze pers drukt 30 ton. En de buis is 3 meter lang. Ik leg de buis er dus zo in dat de buis er zo'n 1,5 meter uit de bak( waar de pers langskomt) steekt. Mijn vraag is zal de pers in staat zijn de buis door te buigen of blijft de pers staan op de buis. En ik vraag me af hoe je dat uitrekent, dus als de pers blijft staan, hoe je uitrekent hoeveel kracht er nodig is om de buis te buigen. Let wel de buis wordt in het midden gebogen,(als de pers genoeg kracht heeft om hem te buigen).
Ik heb wel ervaring wat er gebeurt als je er een spoorbiels er zo in legt dat die eruit steekt. Dan stopt die op de biels, tenminste als die niet verrot is en als de biels dik genoeg is, zoals een massief eiken spoorbiels. Met stalen buizen, althans die ik hier noem heb ik geen ervaring mee.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 juni 2005 - 16:52

Je kan dit gewoon zien als een ligger op 2 steunpunten, waar 300kN op werkt. Met staal 52 ben ik niet bekend, wat is de treksterkte en de vloeigrens?
Buiten dit om zal hij denk ik altijd wel iets doorbuigen, of bedoel je knik?

#3

bats

    bats


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 juni 2005 - 17:11

Je kan dit gewoon zien als een ligger op 2 steunpunten, waar 300kN op werkt. Met staal 52 ben ik niet bekend, wat is de treksterkte en de vloeigrens?  
Buiten dit om zal hij denk ik altijd wel iets doorbuigen, of bedoel je knik?


Ik bedoel echt een knik. De treksterkte van staal52 is 520N/mm2, wat de vloeigrens is weet ik zo niet.

#4

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 juni 2005 - 17:38

Die knikt iig niet als gevolg van die 300kN, ik heb even geen rekenmachine bij de hand maar als ik de buis beschouw als een ligger op 2 steunpunten van 3m lang en een kracht van 300kN in het midden levert dat een max.moment van 225kNm. Ik heb het weerstandsmoment geschat op 30*10^3, dit levert een spanning op van 225000/30000=7.5N/mm^2. Er zal ook nog wat schuifspanning optreden, dit zal (ook geschat;) zo'n 5N/mm^2 bedragen. Dit kan jouw buis dus wel hebben.
Ik weet niet wat de klap van de pers met de buis doet.

#5

bats

    bats


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 juni 2005 - 17:58

Die knikt iig niet als gevolg van die 300kN, ik heb even geen rekenmachine bij de hand maar als ik de buis beschouw als een ligger op 2 steunpunten van 3m lang en een kracht van 300kN in het midden levert dat een max.moment van 225kNm. Ik heb het weerstandsmoment geschat op 30*10^3, dit levert een spanning op van 225000/30000=7.5N/mm^2. Er zal ook nog wat schuifspanning optreden, dit zal (ook geschat;) zo'n 5N/mm^2 bedragen. Dit kan jouw buis dus wel hebben.  
Ik weet niet wat de klap van de pers met de buis doet.


Hoe kom je aan die 225kNm? Kun je dat ook uitleggen?

#6

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 21 juni 2005 - 18:28

Het klopt niet trouwens, ben vergeten van kNm naar kNmm te gaan dus ik zit er een factor 1000 naast:) Hij buigt dus wel degelijk.
Die 225kNm komt uit de momentenlijn. De dwarskrachtenlijn loopt constant, met een waarde van 150kN. Als je het als een ligger van 3 meter beschouwt met de kracht van 300kN in het midden levert dit een maximaal moment van 1.5m*150kN=225kNm.
Ik ben even niet in de gelegenheid een plaatje bij te voegen, misschien wil een ander dat even doen anders doe ik het morgen wel om het wat duidelijker te maken.

#7

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 juni 2005 - 13:08

Hoe kan ik hier even een afbeelding plaatsen zonder een url?

#8

Antoon

    Antoon


  • >1k berichten
  • 1750 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 juni 2005 - 13:16

dat is onmogelijk.
Je moet je plaatje eerst oploaden als je daar de mogelijkheid toe hebt.

#9

bats

    bats


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 juni 2005 - 17:49

Het klopt niet  trouwens, ben vergeten van kNm naar kNmm te gaan dus ik zit er een factor 1000 naast:) Hij buigt dus wel degelijk.
Die 225kNm komt uit de momentenlijn. De dwarskrachtenlijn loopt constant, met een waarde van 150kN. Als je het als een ligger van 3 meter beschouwt met de kracht van 300kN in het midden levert dit een maximaal moment van 1.5m*150kN=225kNm.
Ik ben even niet in de gelegenheid een plaatje bij te voegen, misschien wil een ander dat even doen anders doe ik het morgen wel om het wat duidelijker te maken.


Okee, ik snap hoe je aan die 225kNm komt, maar hoe kom je aan die dwarskrachtenlijn van 150kN, waarom is dat 150kN? Heeft dat geen andere waarde? Of komt dat doordat je die 300kN deelt door 2, daar de knik precies in het midden komt? Zo ja, stel hij ligt in de kiepbak van de vuilniswagen en hij steekt 1,5 m uit de kiepbak, maar de pers pakt hem( tenminste als hij hem kan knikken) niet in het midden van 2 steunpunten. De steunpunten zijn hier de rand van de kiepbak waar hij overheen steekt en de plek waar de "container" (dat is dus de ruimte achter de kiepbak waar het vuilnis door de pers in wordt verzameld) begint. Deze container wordt dus afgesloten door de pers nadat die 1 volledige slag gedraaid heeft, dus als de pers het vuil van de kiepbak in de container heeft gedrukt. En de pers sluit zo aan op de rand van de kiepbak, dat als de pers een halve slag gedraaid heeft, dus voor dat de pers een knik geeft, dat de rand van de pers en de rand van de kiepbak en nog een ruimte tussen zit van zo'n 15cm. M.a.w. als in dit geval de pers van de vuilniswagen de buis raakt, dan liggen de steunpunten (rand kiepbak en container) zo dat de knik moet komen, 15 cm van de rand en 135 cm van de container. Dus van de pers, die de knik moet geven ligt 15 cm van de rand en 135 cm van de container af. En hij steekt 150cm uit de kiepbak. Mijn vraag is hoe bereken je hoeveel kracht de pers van de vuilniswagen moet uitoefenen om de buis echt door te knikken en mee naar binnen te trekken naar de container? Kun je dat ook laten zien hoe je dat berekent?
En hier is dan ook te berekenen of na te gaan of de pers die 30 t drukt sterk genoeg is om de buis te knikken.

#10

RJ_

    RJ_


  • >100 berichten
  • 107 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 juni 2005 - 18:22

Als de ligger in dat geval 1.5m wordt en de kracht aangrijpt op 15cm van een steunpunt zijn de oplegreacties respectievelijk 1/10*300kN op de oplegging die op 1.35m ligt en 9/10*300 op andere. Het maximaal moment bedraagt nu dus 40.5kNm, de hieruit volgende maximal spanning is (40500000N*arm zwaartepunt-buitenkant profiel)/traagheidsmoment. Ook treedt er als gevolg van de dwarskracht een schuifspanning in het materiaal op, deze bedraagt: (40500N*statischmoment)/(Traagheidsmoment*breedte). Deze 2 moet je bij elkaar optellen voor de totale spanning. Ook moet je meenemen dat het staal de schuifspanning minder goed door het materiaal verwerkt wordt en bij staal geldt dat : max.schuifspanning<0.58*toegestanespanning.

De dwarskrachtenlijn volgt uit de (re)acties, in het geval met de kracht in het midden ging hij bij het steunpunt 150 omhoog, in het midden bij de 300kN schoot hij 300 naar beneden en bij het laatste steunpunt weer 150 omhoog. (Omhoog of naar beneden, hangt er nat vanaf welke richting jij als positief aanneemt, of van welke kant je redeneert).

#11

bats

    bats


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 juli 2005 - 19:50

Als de ligger in dat geval 1.5m wordt en de kracht aangrijpt op 15cm van een steunpunt zijn de oplegreacties respectievelijk  1/10*300kN op de oplegging die op 1.35m ligt en 9/10*300 op andere. Het maximaal moment bedraagt nu dus 40.5kNm, de hieruit volgende maximal spanning is (40500000N*arm zwaartepunt-buitenkant profiel)/traagheidsmoment. Ook treedt er als gevolg van de dwarskracht een schuifspanning in het materiaal op, deze bedraagt: (40500N*statischmoment)/(Traagheidsmoment*breedte). Deze 2 moet je bij elkaar optellen voor de totale spanning. Ook moet je meenemen dat het staal de schuifspanning minder goed door het materiaal verwerkt wordt en bij staal geldt dat : max.schuifspanning<0.58*toegestanespanning.

De dwarskrachtenlijn volgt uit de (re)acties, in het geval met de kracht in het midden ging hij bij het steunpunt 150 omhoog, in het midden bij de 300kN schoot hij 300 naar beneden en bij het laatste steunpunt weer 150 omhoog. (Omhoog of naar beneden, hangt er nat vanaf welke richting jij als positief aanneemt, of van welke kant je redeneert).




Ik begrijp er echter nog niet veel van. Zou je me ook via een berekening kunnen laten zien of de pers van de vuilniswagen sterk genoeg is om deze buis te laten knikken? En dan bedoel ik dat de pers de buis probeert te knikken op 15 cm van de rand (dat is de ingang van de bak waar de vuilnisman het vuil ingooit) van de bak en 135 cm van de opening van de container. Want al die termen van arm zwaartepunt-buitenkant profiel, traagheidmoment, statisch moment en schuifspanning begrijp ik eerlijk gezegd niet veel van. Bovendien vraag ik me af in die berekening van (40500N*statischmoment)/(traagheidsmoment*breedte) wat je daar toch mee bedoelt. Waarvoor heb je in dit geval de breedte voor nodig???

Ik vraag me af of de vraag ook beantwoord kan worden met termen buigstijfheid of buigweerstand van het staal in N/mm2 en elasticiteitsmodules?
En je zegt dat 1/10*300kN voor die 15 cm is en 9/10*300kN voor die 135 cm is, m.a.w. dat op het punt dat 135 cm van het punt afstaat waar de pers de buis raakt dat de kracht daar 9/10*300kN is en op de rand de minste kracht is die 15 cm van de pers afstaat, volgens mij moet het andersom zijn. Ik denk dat de rand van de kiepbak die 15 cm van de pers afstaat meer te verduren krijgt dan de "containeropening".

En ik snap nog steeds niet hoe je aan 40,5kN komt en even verder op staat 40500kN (=40500000N), hoe kom je daar toch aan?

#12

king nero

    king nero


  • >250 berichten
  • 934 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 juli 2005 - 10:31

Even kort ertussen komen: weet er iemand een boek waarin N, D en M-lijn goed in wordt uitgelegd? heb er nog steeds problemen mee...
Hibbeler?

en knik heeft hier niets mee te maken! knik= "opzij" plooien,
indien de buis langs de lengte-as wordt belast (dus bovenaan "duwt" de pers, en onderaan steunt d ebuis op een vast voorwerp zoals de aarde, of de bodem van de vuilkar).

#13

bats

    bats


  • >250 berichten
  • 411 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 12 november 2005 - 21:01

Over de vraag hoeveel kracht er nodig is om een buis van een bepaalde dikte te buigen heb ik nog het volgende te melden. De antwoorden die ik kreeg hadden betrekking op het feit dat de pers van de vuilniswagen er met een klap op de buis terecht kwam, dan is er sprake van een "krachtstoot" en dan komen er begrippen als traagheidsmoment in voor. Maar voor zover ik weet valt de pers van een vuilniswagen er niet met een klap op. Het gaat zo dat als er iets onders de pers terechtkomt dat de druk die de pers uitoefent op de buis geleidelijk aan wordt verhoogt, net zolang tot de pers er doorheen drukt. Het is precies het geval als het buisje dat ik liet knappen in de vraag over hoeveel druk er nodig is om het te doen bezwijken als ik de druk binnen in het buisje geleidelijk aan opvoer, daar was een heel eenvoudige formule voor, nl (2xtreksterkte x wanddikte)/2 x binnendiameter. Goed en zo werkt het met de pers van een vuilniswagen net zo. Als er vuilnis in de kiepbak zit dat weggedrukt moet worden, dan wordt de kracht van de pers geleidelijk aan verhoogt. Het werkt op oliedruk, en de druk in de cillinders wordt dan net zolang verhoogt tot het vuil is weggedrukt in de container. Er zit namelijk een beveiliging op het hydrolisch systeem.

Goed ik heb het boek Roarks formulas for stress and strain in m'n bezit, er staat veel in, maar er staat niet een soortgelijk voorbeeld in van die buis die in de vuilniswagen ligt. Wel hoeveel kracht er nodig is en hoe je dat berekent om bijv. een balk te doen verbuigen als er gedurende een zeer korte tijd een kracht op werkt (bijv. wat er gebeurt als er op een bepaald punt op die balk een steen van 100kg met een snelheid van 10m/s op valt en hoe die dan buigt), en daar heb je termen als traagheidsmoment ed. voor nodig.

Dus mijn vraag blijft gewoon hoeveel kracht er nodig is om die buis te buigen als de kracht geleidelijk wordt opgevoerd, dat moet toch met een simpele formule te berekenen zijn??

#14

buddie

    buddie


  • 0 - 25 berichten
  • 1 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 03 mei 2006 - 13:34

Stalen buis, 3.0 meter lengte, centrische puntlast, steunend op de uiteinden als een ligger op twee steunpunten.

Belasting 300 kN
Optredend moment = 1.5 x 300 = 225 kNm
Optredende dwarskracht = 150 kN

Moment maatgevend

Traagheidsmoment van een volledige buis is ( PI x r ^ 4 ) / 4 waarbij r = straal

Traagheidsmoment totaal (I) = [ ( PI x 50 ^ 4 ) / 4 ] - [ ( PI x 42 ^ 4) / 4 ] = 4.5 x 10 ^6 mm4

E voor staal is 2.0 x 10 ^ 5

W = E x I = 5.17 x 10 ^ 11

M / ( W x Fy ) = 1

Fy is de vloeigrens, bijvoorbeeld 235 N/mm2

( 225 x 10 ^6 ) / ( 5.17 x 10 ^ 11 x 235 ) = 1.85 x 10 ^ -6

Daar gaat die buis dus niet van buigen.

#15

Raspoetin

    Raspoetin


  • >1k berichten
  • 3514 berichten
  • VIP

Geplaatst op 03 mei 2006 - 14:03

Heerlijk, dat gebruik van eenheden......
I'm not suffering from insanity - I'm enjoying every minute of it!!





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures