Простое программное обеспечение для расчета напряжений деревянных конструкций?

Я хотел бы интуитивно понять, как распределяются напряжения в простой деревянной конструкции (в данном случае в двухъярусной кровати). Один из вариантов — потратить годы на изготовление двухъярусных кроватей, но я надеюсь, что смогу немного быстрее развить интуицию .

Какое программное обеспечение я мог бы использовать для визуализации напряжений и изгибов дерева в простых геометрических структурах? Я предполагаю, что ищу какую-то систему FEA (анализ конечных элементов), но неясно, построена ли какая-либо из них для чего-то такого простого.

Какое программное обеспечение вы бы порекомендовали менее чем за 100 долларов? Что, если бы деньги не были проблемой?

Я думаю, что стандартный ответ — «перестроить», поскольку это часто дешевле и менее подвержено ошибкам, чем программное обеспечение.
Просто чтобы вы знали, этот тип анализа является анализом жесткой рамы 3-го года обучения. Вам нужны прочные знания в области статики, механики материалов и структурного анализа, а также довольно хорошие знания матричной алгебры и методов интегрального исчисления. Есть несколько бесплатных программ для Unix. Я вспоминаю продукт под названием SDTruss , который выполнял FEA , но это заняло пару недель изучения только для того, чтобы выяснить, как правильно получить входной файл. Соглашение о знаках было в лучшем случае неуклюжим.
Учитывает ли анализ жесткой рамы влияние изгиба стержней?
И, да, спасибо вам всем (серьезно - спасибо), я решил перестроить, а не использовать математику, но я все еще хочу поиграть со структурами, чтобы улучшить свою интуицию.
@LoftyGoals Да, именно поэтому важна механика материалов. Статика - это изучение жестких, статически определимых жестких рам и ферм. (Статично = неподвижно). Чтобы решить для неопределенных (слишком ограниченных) рам, вам необходимо принять во внимание изгиб материала.
@ChrisCudmore Ах, я неправильно истолковал «жесткий» как «статический». FWIW, я прошел курсы MechE 2-го года в колледже, так что похоже, что я остановился на один курс меньше.

Ответы (4)

Помимо того, что я знаю, что они там, деньги, которые не имеют значения, конец спектра - это не то место, где я много играю, и вы можете легко превысить 250 000 долларов за программное обеспечение, насколько мне известно.

Для практических приложений, где правильным ответом будет не «наймите инженера-строителя и пусть он/она позаботится о программном обеспечении» (или станьте им, если это вас достаточно интересует), вам нужно достаточно понимать их жаргон, чтобы использовать упрощенные таблицы и калькуляторы. которые доступны из разных мест.

  1. Целый набор калькуляторов от Cornell
  2. Калькулятор деревянных балок
  3. Еще один калькулятор деревянных балок

Я думаю, что все они (или большинство) включают изгибающий термин либо как ограничение на ввод, либо как вывод. Ваши нагрузки, как правило, должны быть рассчитаны самостоятельно из (фунтов на квадратный фут X квадратных футов, поддерживаемых балкой), хотя некоторые калькуляторы сделают это за вас. Обратите внимание на то, дается ли вам число со встроенным коэффициентом безопасности или нет. Поймите, что древесина — изменчивый материал, и если вы используете кусок дерева, в котором есть изъян, он может не соответствовать тому, что предлагают калькуляторы, основанные на идеализированном дереве и предположении, что вы бы отказались от такого дерева или использовали его каким-то образом. что бы не подчеркивать недостаток.

Что касается конкретной части вопроса, где вы упоминаете «развитие интуиции», можно многое сказать о построении небольших моделей (чем точнее модель, тем точнее будет полученная интуиция) и их подчеркивании до отказа. Возьмите пару пакетов палочек от эскимо и фиксаторов для языка (или и то, и другое может быть помечено как «палочки для творчества») и сложите несколько кучек из сломанной растопки.

Если пользователь не знает конкретный тип расчета, который имеет значение, подобные инструменты вряд ли будут полезны (или могут быть обманчиво простыми).
LoftyGoals упоминает в последнем комментарии, что прошел курсы MechE 2-го года, поэтому я надеюсь, что он может прочитать достаточно, чтобы увидеть, что актуально, если он заинтересован в их использовании.

Кроме того, если вы чувствуете себя смелым: http://frame3dd.sourceforge.net/ Frame3DD — это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом для статического и динамического структурного анализа двухмерных и трехмерных рам и ферм.

Это, безусловно, похоже на то, к чему стремится LoftyGoals. Прохладный. Спасибо!

Похоже, что вы ищете такую ​​программу, как Sketchup, где вы можете построить 3D-модель своей конструкции, а затем нажать Analyze!кнопку, и она даст вам отзыв об общей структурной целостности. Нет такой программы .

Прежде всего, любой программный пакет, способный делать что-то более сложное, чем одиночный луч или около того, вероятно, будет слишком сложным для использования без обучения или опыта.

Но что еще более важно, вам нужно знать виды анализа, которые вы хотите провести, чтобы программа была полезной и чтобы вы могли получить от нее ответы, которые ищете. Например: Вы хотите проверить боковое изгибание при кручении? Эйлеровая деформация? Разрушение блока при сдвиге? Точно ли вы смоделировали точки крепления? Какие нагрузки вы применяли и в каком направлении? Какие предположения вы сделали при моделировании точек контакта с окружающей средой? Важно ли моделировать напряжение в крепежных элементах?

Вы, безусловно, можете найти инструменты, которые будут выполнять определенный набор вычислений, на которые ссылается @Ecnerwal. Но они очень узконаправлены и требуют, чтобы вы уже знали интересующий вас тип расчета. Также они, вероятно, требуют, чтобы вы упростили задачу, чтобы сосредоточиться на интересующем вас аспекте.

Боковое примечание об этом проекте

Я думаю, что эта кровать-чердак размера «king-size» — интересная идея, и мне нравилось следить за вашими успехами, но я обеспокоен тем, что это может быть слишком большой проект, чтобы его откусить начинающему мастеру-сделай сам. Кровать размера "king-size" с матрасом + люди могут быть очень тяжелыми (я бы планировал вес не менее 1000 фунтов... желательно больше). Кроме того, поднятие его над землей добавляет множество дополнительных технических проблем и рисков для безопасности.

Если вы хотите довести этот проект до конца, позвольте мне предложить следующие общие рекомендации по стабильности:

  • Планируйте большой вес. Больше, чем вы считаете разумным. Когда-нибудь ваши дети-подростки заберутся туда со всеми своими друзьями, 20-фунтовыми сумками для книг и двумя вашими золотистыми ретриверами.
  • В дополнение к гравитационному весу подумайте о том, как конструкция может разрушиться в форме трапеции. Для такой кубической структуры возможны 3 трапециевидных коллапса. (Диагональные связи во всех трех направлениях, вероятно, самый простой способ.)
  • Я бы не стал слишком полагаться (или вообще) на стены в качестве поддержки, если только вы не знаете, что там сзади. Стандартная каркасная стена 2x4 не будет достаточно прочной, даже для защиты от бокового обрушения.
  • После того, как вы закончите, регулярно проверяйте соединения в течение нескольких месяцев, пока не убедитесь, что деталь не расползается.
Я предполагаю, что все те люди, у которых есть целая вторая история дома с каркасными стенами 2x4, просто живут в отрицании.
@Ecnerwal: Дома с деревянным каркасом имеют часть стен, специально спроектированных как несущие, с двойными пластинами и тщательным вниманием к крепежным элементам. Также будут некоторые стены с диагональными связями и/или стены со специальными фанерными панелями, прибитыми гвоздями для обеспечения боковой поддержки. Произвольная внутренняя стена может или не может выдержать серьезный вес. Я не говорю, что сделать несущую деревянную конструкцию невозможно или даже сложно, просто это требует некоторого обдумывания и проектирования. Мы говорим о значительно большем весе, чем, например, подвес телевизора с плоским экраном.

Ознакомьтесь с калькуляторами Canadian Wood Council: http://www.cwc.ca/index.php/en/resources/electronic-tools

Надеюсь, это поможет!

Простое программное обеспечение для расчета напряжений деревянных конструкций?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v