OPPGAVE / RESULTAT

 

I denne øvingen skal vi se på sveiseberegninger med 

Følgende filer skal utarbeides og leveres: 

       

Det er utført 3 beregninger i denne sammenstillingen, en for hver av ipt filene.

 

Øving 6

1

Vi starter Inventor 10 Pro. 

Lag et nytt Prosjekt.
Start en ny sammenstilling - sveis.iam - og lagre.

2 Vi  starter Vizarden  .

Vi skal regne på følgende sveis.
Dette har vi sett på i Maskindeler Teori:

Flattstål med tosidig kilsveis
   Vi korrigerer ikke for endekrater.
a a-mål sviselarve 6 mm
b bredde flattstål 150 mm
t tykkelse flattstål 10 mm
le effektiv sv.lengde 150 mm
alfa_ vinkel i grader 20  
F kraft 70 000 N
Fx F*cos(alfa) 65 778 N
Fy F*sin(alfa) 23 941 N
Momentarmer og moment    
arm_Fx b/2-b/5 45  mm
arm_Fy   300  mm
Mb Fy*arm_Fy-Fx*arm_Fx  
Mb   4 222 391  Nmm
Sveis        
W 2*(1/6*a*le^2) 45 000  mm^3 Tversnittsmodul for sveis
σb Mb/W 93,8  MPa bøyespenning
Ab 2*a*le 1 800  mm^2  
σs Nx/Ab 36,54  MPa strekkspenning
σ' σb+σs 130,37  MPa  
σn σ'/2^0,5 92,19  MPa sigma-normal
τn σn 92,19  MPa tau-normal
τp Fy/(t*b) 13,30  MPa Dette er gjennomsnittlig skjærkraft pga bøyning.
Egentlig max verdi ved nøytralaksen, og 0 ytterst.
Ekvivalent spenning =jevnførende spenning  
σe1 (σn^2+3*τn^2)^0,5    
    184,38  MPa ekskludert skjærsp. pga. bøyning τp
σe2 (σn^2+3*τn^2+3*τp^2)^0,5    
    185,81  MPa inkludert skjærsp. pga. bøyning τp
σe3 (σ'^2+3*τp^2)^0,5    
    132,39   MPa ikke dekomponert spenningen σ'; ink. τp

Dette eksemplet har jeg regnet på tavla i Maskindeler.  Nå har jeg utvidet det litt slik at vi har 3 svar for ekvivalent spenning σe.  Når vi regnet dette på tavla fikk vi svaret σe1 = 184,38 MPa. Dette fordi vi forenklet og så bort fra skjærspenning pga. bøyning τp. Inventor gjøre IKKE denne forenklingen, dvs vi får ikke dette svaret.
De to øvrige svarene skal vi finne i de neste to punktene.

3 Ekvivalent spenning σe3 = 132,39 MPa

Spenningen σ' dekomponeres IKKE men kombineres med skjærspenning pga. bøyning. τp
Dette får vi til ved å velge:

Sett inn verdiene som angitt tidligere. Benytte materiale Structural Steel S355J0 med Re= 345, og Rm=500 MPa.
Ikke korriger for endekrater, dvs.: .
Klikk på og se at du får spenningene

Hvilken sikkerhetsfaktor får du i Inventor ved disse forholdene? (Prøv og feile)

Hvilken sikkerhetsfaktor anbefaler Inventor ved disse forholdene? (1,4-2,7)

Klikk på og .. Beregningen legges nå inn i en ipt-fil slik vi ser i "Browser Bar": . Hvilket filnavn denne har kan vi se ved at vi høyreklikker på den , og klikker på .
Vi ser nå : .

Skal vi inn i beregningene igjen kan vi benytte eller .

4 Ekvivalent spenning σe2 = 185,81 MPa.

Vi skal nå gjøre en ny beregning i Inventor som er i en ny ipt-fil. Vi gjør denne beregningen i samme assembly fil (sveis.iam).
Isteden for å starte på nytt kan vi ta utgangspunkt i den første beregningen.
Velg  (under ) vi får opp en dialogboks hvor vi ser filen .
Vi høyreklikker på denne filen og velger , og høyreklikker på nytt, velger ,
og vi får følgende kopi:
Klikk så på denne kopien for å velge den, og sa på .
Klikk en gang i det grafiske vinduet for å sette inn denne filen en gang i sammenstillingen.
Vi har nå to beregninger (filer) i sammenstillingen, se til høyre:

Vi høyreklikker på og klikk på .Vi får opp dialogboksen med samme verdier som tidligere. 

Vi skal nå forandre et par ting.

Vi forandrer beregningsmåte, slik:

Vi kan lese om de to beregningsmåte i .
Denne finner du i vinduet (som du finner i nedtrekksmenyen Tools)

      

UTDRAG fra :

2. Calculation of comparative stress sS

The comparative stress is determined from calculated partial stresses according to the formula:

while for the x-component of stress that actuates in the investigated point of weld, perpendicularly to the weld direction, the aX = a3 formula is applied. In the opposite case aX = a4. The same applies for the y-component of the stress actuating perpendicularly to the weld direction, i.e. aY = a3 or aY = a4.

where :

tXT

shear stress x-component caused by torque T [MPa, psi]

tY

shear stress caused by shearing force FY [MPa, psi]

tYT

shear stress y-component caused by torque T [MPa, psi]

tZ

shear stress caused by shearing force FZ [MPa, psi]

tZM

shear stress caused by bending moment M [MPa, psi]

a3

conversion coefficient of weld joint for fillet end weld [-]

a4

conversion coefficient of weld joint for fillet side weld [-]

Vi har følgende sammenheng mellom den teorien vi har benyttet i Maskindeler og formelen som er benyttet i Inventor:

= == =
=
=


Konklusjon: α3 = 0,7071 og α4 = 0,5774

Dvs. angi:  og klikk på

Vi får nå den den forventede ekvivalente spenningen, slik:

                              

Hvilken sikkerhetsfaktor får du i Inventor ved disse forholdene? (Prøv og feile)

Hvilken sikkerhetsfaktor anbefaler Inventor ved disse forholdene? (1,25-2,0)

Klikk på og ..

Vi lagrer sveis.iam filen sammen med de to ipt-filene.

5 Vi reduserer sveiselengdene i begge ender pga. endekrater.

Vi regner ut σe3 både med Teori, og med Inventor.

Teori:

le effektiv sv.lengde 138  mm
W 2*(1/6*a*le^2) 38 088  mm^3 Tversnittsmodul for sveis
σb Mb/W 110,9  MPa bøyespenning
Ab 2*a*le 1 656  mm^2  
σs Nx/Ab 39,72  MPa strekkspenning
σ' σb+σs 150,58  MPa  
σn σ'/2^0,5 106,48  MPa sigma-normal
τn σn 106,48  MPa tau-normal
τp Fy/(t*b) 14,46  MPa Dette er gjennomsnittlig skjærkraft pga bøyning.
Egentlig max verdi ved nøytralaksen, og er 0 ytterst.
Ekvivalent spenning =jevnførende spenning  
σe3 = (σ'^2+3*τp^2)^0,5    
σe3 =   152,65  Mpa  ikke dekomponert spenningen σ'; ink. τp

Inventor:
Vi lager en ny kopi av den første ipt filen, og setter denne inn i sammenstillingen, slik at vi får følgende i Browser Bar:
        

I den siste beregningen tar vi hensyn til endekrater, og får følgende verdier:

        

Hvorfor er det ikke samsvar mellom teori og Inventor? Vi ser litt mer på dette i neste pkt.

6 Nye teoretiske verdier:
 
W 2*(1/6*a*b^2) 45 000  mm^3 Tversnittsmodul for sveis
σb Mb/W 93,8  MPa bøyespenning
Ab 2*a*le 1 656  mm^2  
σs Nx/Ab 39,72  MPa strekkspenning
σ' σb+σs 133,55  MPa  
σn σ'/2^0,5 94,44  MPa sigma-normal
τn σn 94,44  MPa tau-normal
τp Fy/(t*b) 14,46  MPa Dette er gjennomsnittlig skjærkraft pga bøyning.
Egentlig max verdi ved nøytralaksen, og er 0 ytterst.
Ekvivalent spenning =jevnførende spenning  
σe3 (σ'^2+3*τp^2)^0,5    
    135,88  Mpa ikke dekomponert spenningen σ'; ink. τp

Ut fra disse verdiene skal du forstå hva som er "feil" i forrige pkt..

Tilbake til toppen.