Analýza cesty zatížení - Load path analysis

Analýza cesty zatížení je technika mechanické a pozemní stavitelství slouží k určení cesty maxima stres v uniformě zatížení - nosný člen v reakci na aplikované zatížení. Analýzu dráhy zatížení lze použít k minimalizaci materiálu potřebného v nosném prvku k podpoře návrhového zatížení.

Analýza cesty zatížení může být provedena pomocí konceptu indexu přenosu zatížení, U *.[1][2][3][4]. Ve struktuře je hlavní část zatížení přenášena nejtvrdší cestou. Index U * představuje vnitřní tuhost každého bodu ve struktuře. V důsledku toho je linka spojující nejvyšší hodnoty U * hlavní cestou zatížení. Jinými slovy, hlavní cestou zatížení je linie hřebene distribuce U * (obrys) [1] Tato metoda analýzy byla ověřena při fyzikálních experimentech.[3]

Výpočet cesty zatížení pomocí indexu U *

V konstrukci se hlavní část nákladu přenáší nejtvrdší cestou. Index U * představuje vnitřní tuhost každého bodu ve struktuře. V důsledku toho je linka spojující nejvyšší hodnoty U * hlavní cestou zatížení. Jinými slovy, hlavní zatěžovací dráha je hřebenová linie distribuce U * (obrys). [1] Teorie indexu U * byla ověřena pomocí dvou různých fyzikálních experimentů.[3]

Protože index U * předpovídá dráhy zatížení na základě strukturální tuhosti, není ovlivněn problémy s koncentrací napětí. Analýza přenosu zatížení pomocí indexu U * je novým paradigmatem návrhu pro konstrukční návrh vozidla. [4] To bylo aplikováno v analýze designu a optimalizaci automobilovými výrobci jako Honda a Nissan.

a): cesty načítání založené na indexu U *; b): von Misesovo rozdělení napětí[2]

Na obrázku vpravo je konstrukční prvek se středovým otvorem umístěn pod zatížením. Obrázek (a) ukazuje distribuci U * a výsledné cesty zatížení, zatímco obrázek (b) je von Mises Rozložení stresu. Jak je patrné z obrázku (b), lze pozorovat vyšší napětí v blízkosti otvoru. Je však nerozumné dospět k závěru, že hlavní zatížení prochází touto oblastí s koncentrací napětí, protože otvor (který nemá žádný materiál) není pro přenášení zatížení důležitý. Koncentrace napětí způsobená strukturálními singularitami, jako je díra nebo zářez, ztěžuje analýzu přenosu zatížení.

Reference

  1. ^ A b C Qingguo Wang; et al. (2015). Index přenosu zatížení pro kompozitní materiály. ASME 2015 Mezinárodní strojírenský kongres a výstava. str. V009T12A009. doi:10.1115 / IMECE2015-51176. ISBN  978-0-7918-5752-6.
  2. ^ A b Qingguo Wang; et al. (2016). "Rozšíření teorie U * pro aplikace na ortotropní kompozity a nelineární elastické materiály". International Journal of Mechanics and Materials in Design. 13 (3): 1–12. doi:10.1007 / s10999-016-9348-z.
  3. ^ A b C Khashayar Pejhan; Qingguo Wang (2017). "Experimentální ověření teorie indexu U * pro analýzu přenosu zatížení". International Journal of Heavy Vehicle System. 24 (3): 288–304.
  4. ^ A b Pejhan, Khashayar; Kuznetcov, Anton; Wang, Qingguo (2017). Msgstr "Posouzení konstrukce většího počtu komponentů osobního vozidla s použitím metody indexu přenosu zatížení (U *)". International Journal of Mechanics and Materials in Design. 14 (2): 1–17. doi:10.1007 / s10999-017-9372-7.