پروژه تحلیل تابلوی تبلیغاتی تحت بار نوسانی با ABAQUS

شکل زیر یک تابلوی بتلیغاتی را نشان می دهد که در کنار اتوبان نصب شده است و اطلاعات مربوط به رانندگی بر روی این تابلو نمایش داده می شود. با در نظر گرفتن ابعاد این تابلوی روان و نحوه نصب آن مطلوبست:

الف) مدلسازی نیروی باد بصورت یک نیروی نوسانی هارمونیک بر اساس استاندارد

ب) تعیین ارتفاع تابلو بر اساس استاندارد

ج) طراحی لوله بین تابلو و زمین بر اساس استاندارد DIN آلمان

د) طراحی پیچ و جوش در اتصال لوله به زمین

ه) انتخاب نحوه اتصال لوله به تابلو و طراحی آن

حل مساله:

طراحی پیچ های محل اتصال صفحه ی تابلو به لوله

شماتیک مساله:

تنش ناشی از نیروی برشی

هشت پیچ M20*25 با فاصلهٔ ۱۰۰ میلی متر و ۳۰ میلی متر از مرزهای صفحه قرار گرفته‌اند، نیروی برشی ۴۰۰۰ نیوتن می‌باشد.

تنش ناشی از پیچش

حال می‌رویم سراغ نیروی نوسانی کامل ۱۵۰۰۰N که از نیروی باد ناشی می‌شود، ابتدا این نیرو یک نیروی محوری به پیچ‌ها وارد می‌کند و یک گشتاور خمشی برای کل صفحه که تبدیل تنش فشاری یا کششی در هر یک از پیچ‌ها می‌شود. در بدترین حالت داریم:

چون تنش در پیچ‌ها مد نظر است، تنش ماکزیمم خمشی را در یک مستطیل فرضی مانند شکل محاسبه می‌کنیم.

برای محاسبهٔ تأثیر نیروی محوری مجبوریم ضریب  را بدست آوریم:

For permanent connections: 

کلاس ۱۰.۹ را انتخاب می‌کنیم و داریم:

Von mises stresses: 

Soderberg:

Table 8-17: 

البته با توجه به پایین بودن تنش برشی بهتر است از آن در مقابل تنش متناظرش (۷۴۷ MPa)صرفنظر کرده و از روابط مربوط به بخش پیچ‌ها، بجای استفاده از تنش Von-Mises استفاده کنیم. یعنی:

با توجه به مفاهیم کتاب در مورد ضریب اطمینان، ضریب را به نیروی خارجی اعمال می‌کنیم:

Soderberg:

که این عدد به واقعیت نزدیک‌تر است.

طراحی جوش‌های محل اتصال صفحهٔ تابلو به لوله

لهیدگی در لوله

برای سادگی محاسبات، محل تماس صفحات و لوله را مستطیل فرض می‌کنیم

A = 25×۶×۴=۶۰۰ mm۲

σ =  = = ۶.۶۷ Mpa

برش محل جوش در اثر گشتاور ناشی از نیروی وزن (اندازهٔ جوش ۶ میلیمتر در نظر گرفته شده):

∑F = 0 ⇒ ۴۰۰۰ + A = B

∑MB = ۰ ⇒ ۲.۱۸×۴۰۰۰ = ۰.۴×A ⇒ A=21800
& B=25500

τ =  = ۰.۶۴۲ M pa

با توجه به اینکه تنش تسلیم سیم جوش ۳۴۵ است، لذا برای صرفه جویی در هزینه می‌توان از همین سیم جوش استفاده کرد و به جای جوش ۲ متر از صفحه‌ها، تنها ۰.۵ متر را جوش داد.

همچنین قسمت جلویی لوله نیازی به جوش ندارد، چون برشی وارد نمی‌شود، اما برای پایداری تابلو به اندهزهٔ ۰.۵ متر هر طرف را جوش می‌دهیم. لذا خواهیم داشت:

τ =  = ۲.۵۶۸ Mpa

نیروی باد را می‌توان از مقررات ملی ساختمان مبحث ۶ (بارهای وارد بر ساختمان) بدست آورد:

که در این رابطه  فشار ناشی از باد است

: فشار مبنای باد است که از جدول ۶-۶-۱ و برای تبریز خوانده می‌شود

: ضریب اثر تغییر سرعت

: ضریب شکل

 

 

 

برای محاسبهٔ وزن تابلو، ضخامت تابلو ۶ میلی متر فرض می‌شود:

گشتاور ناشی از نیروی باد:

خمش ناشی از وزن:

 

Plate is supposed to be steel (1035-HR) with outer diameter of 400 mm and thickness of 20 mm

طبق پیوست ۴ فولاد معادل HR1035 در استاندارد DIN فولاد شماره ۱.۰۵۰۱ می‌باشد.

 

پیچش ناشی از نیروی باد

برای پایه از ۸ پیچ 
استفاده می‌کنیم:

Langer:

بررسی جوش پایه (با فرض این که پای جوش ۶ میلی متر باشد):

۱. دایره

۲. طول جوش را ۱۵۰ میلی متر و ضخامت آن را ۶ میلی متر در نظر می‌گیریم:

 

    

انتقال گشتاورهای دوم سطح به مرکز گروهی جوش:

 

انتقال گشتاورهای دوم سطح به مرکز گروهی جوش:

 

 

 

 

 

ABAQUS مراحل تحلیل در

۱) ایجاد مدل

۲) اعمال نیروها

۳) مش بندی

۴) تحلیل به روش المان محدود

۵) نتیجه نهایی