Usaidizi wa Kuhesabu Nguvu na Tuli

Faida:

• Uwezo wa kugawanya shida ya nguvu katika dhana, mchoro wa bure wa mwili, fomula na hatua za kitengo
• Uwezo wa kukagua mkazo wa AI / deflection / pato la mgawo la usalama na uchambuzi wa mwelekeo na maagizo ya ukubwa.
• Uwezo wa kuzaliana hesabu kwa njia huru au nambari na kupata makosa ya hesabu na mantiki ya AI.

Nguvu (tawi la sayansi ambalo husoma jinsi nyenzo zinavyochuja chini ya mzigo, ni kiasi gani hubadilisha sura, na wakati zinaharibiwa) ndio uti wa mgongo wa uhandisi wa mitambo. Majibu ya maswali "Je, shimoni itavunjika, boriti itapungua sana, bolt itavuliwa?" ziko hapa. Akili Bandia (AI: programu inayozalisha maandishi na msimbo kwa kujifunza kutoka kwa maandishi) ni usaidizi wenye nguvu katika kugawanya tatizo la nguvu katika hatua, kukumbuka fomula sahihi, ubadilishaji wa kitengo, na kuhesabu kiotomatiki kwa msimbo wa Python. Lakini AI hufanya makosa ya hesabu, huchagua fomula isiyo sahihi, inachanganya hali ya mpaka, na hatari zaidi, inawasilisha kwa lugha ya ujasiri sana. Ndio maana sheria ya dhahabu katika hesabu ya nguvu haibadilika: kila pato la AI linangaliwa na uchambuzi wa saizi (kitengo), mpangilio wa udhibiti wa ukubwa na uzazi kwa njia ya kujitegemea. Kwa sehemu muhimu ya usalama, matokeo ya AI hayatawahi kuchukua nafasi ya idhini ya mhandisi aliyehitimu. Katika kitengo hiki utajifunza jinsi ya kutatua kwa usalama shida ya nguvu na AI.

Kuvunja Tatizo la Nguvu kwa Hatua

Akaunti sahihi huanza na shirika sahihi. Weka kila tatizo kwenye mfumo huu; Pia weka mfumo huu kwenye AI:

1. Mawazo. Je, ni tuli au ina nguvu, ni nyenzo ya laini ya elastic, ni sehemu ya mzigo au inasambazwa, ni aina gani ya boriti (iliyojengwa ndani, inaungwa mkono tu)?
2. Mchoro wa bure wa mwili (FBD). Chora nguvu zote na nyakati za kutenda kwa sehemu na miitikio ya usaidizi. Ikiwa hatua hii itarukwa, akaunti nzima itakuwa mbovu.
3. Milinganyo ya usawa. Tafuta miitikio isiyojulikana na ΣF = 0 na ΣM = 0.
4. Nguvu za ndani. Dondoo nguvu SHEAR na bending wakati usambazaji; Tambua sehemu muhimu zaidi.
5. Mkazo na kupotoka. Kokotoa mkazo ukitumia fomula husika (k.m. σ = M·c/I ya kupinda) na uhusiano unaolingana wa ukengeushaji.
6. Mgawo wa usalama. SF = nguvu ya nyenzo / mkazo uliohesabiwa. Linganisha na vigezo vya kukubalika kwa maombi.

Kidokezo: Kabla ya kufanya AI kusuluhisha shida, iambie "weka tu mawazo na mchoro wa mwili huru kwanza, usiingie kwenye hesabu." Baada ya kuthibitisha shirika pamoja, nenda kwenye akaunti. Hesabu kamili kulingana na msingi mbaya sio sahihi kabisa.

Tabaka Tatu za Uthibitishaji

Pitisha pato la nguvu la AI kupitia vichujio vitatu huru. Hawa wanakamatana; Mmoja akikosa, mwingine hushika.

kichujio

Nini udhibiti

mfano

Uchambuzi wa ukubwa (kitengo).

Je, pande zote mbili za equation zina vitengo?

σ = M·c/I → (N·mm·mm)/mm⁴ = N/mm² = MPa ✓

utaratibu wa ukubwa

Je, matokeo ni ya kuridhisha kimwili?

Mvutano wa handpiece haipaswi kuzidi GPa

Uzazi wa kujitegemea

Je, njia/vyanzo tofauti vinatoa matokeo sawa?

Hesabu ya mkono, fomula ya meza na Python inapaswa kutoka sawa

Angalizo: MPa = N/mm² ndicho kitambulisho cha kitengo kinachotumika sana katika nguvu. Ukiweka nguvu N, urefu wa mm, eneo mm², na wakati wa hali ya hewa mm⁴, mkazo huongezeka moja kwa moja hadi MPa. Ikiwa mita na milimita zimechanganywa, matokeo yanapotoka kwa sababu ya 1000 au 1,000,000; Mpangilio wa ukaguzi wa ukubwa unakamata hii.

Hatua kwa Hatua Mfano wa Kufanya Kazi

Hebu tupate mkazo wa juu wa kupiga kwenye boriti ya cantilever ya chuma yenye urefu wa L = 300 mm, sehemu ya mstatili (b = 20 mm, h = 40 mm), mwisho mmoja ambao umewekwa (iliyoingia kwenye ukuta), iliyobeba F = 500 N kutoka mwisho wa bure. Muda wa juu zaidi katika usaidizi: M = F · L = 500 · 300 = 150,000 N · mm. Muda wa hali I = b·h³/12 = 20·40³/12 = 106.667 mm⁴. Umbali wa makali c = h/2 = 20 mm. Mkazo σ = M·c/I = 150,000 · 20/106,667 ≈ 28.1 MPa. Kwa kuwa nguvu ya mavuno ya chuma cha S235 ni ~ 235 MPa, mgawo wa usalama SF ≈ 235/28.1 ≈ 8.4. Baada ya AI kufanya kila hatua ya hesabu hii na kisha kusambaza maadili haya matatu (M, I, σ) mwenyewe mara moja hupata makosa ya kawaida ya AI (kuchukua h² badala ya h³, kubadilisha c kwa h katika fomula ya I).

Haraka kuuliza tatizo

Jukumu: Mhandisi wa nguvu mwenye uzoefu.Kazi: TATUA tatizo lifuatalo; fanya usakinishaji kwanza. Tatizo: boriti ya Cantilever yenye mwisho mmoja fasta, 500 N mzigo kutoka mwisho wa bure, urefu wa 300 mm, sehemu ya mstatili b = 20 mm h = 40 mm, nyenzo S235. Pato: - Mawazo (tuli, laini ya laini, n.k.) - Maelezo ya maneno ya mchoro huru wa mwili na miitikio ya usaidizi - Ni fomula zipi za kutumia (ishara, kuweka nambari) - Mfumo wa kitengo gani wa kufanya kazi nao Kanuni: Matokeo ya nambari katika hatua hii usitoe; Nitathibitisha shirika.

Kidokezo kinachofanya hesabu na kuonyesha kitengo

Sasa fanya hesabu. Andika kitengo kwa uwazi katika KILA hatua (N, mm, mm^4, MPa). Imeombwa: wakati wa juu zaidi wa kuinama, wakati wa hali, dhiki ya juu ya kupiga, sababu ya usalama kulingana na nguvu ya mavuno. Kanuni: Pia onyesha vitengo vya matokeo ya kati; Tamka kuwa unatumia kitambulisho MPa = N/mm^2. Toa maoni yako ikiwa mpangilio wa ukubwa katika mstari wa mwisho ni wa kuridhisha.

Ujumbe wa uthibitishaji wa kujitegemea

Tatua tatizo lile lile TENA kwa kutumia mbinu huru (k.m. kutoka kwa jedwali la fomula la kawaida la boriti). Usiangalie matokeo yangu ya hapo awali, ifanye kutoka mwanzo. Kisha linganisha matokeo mawili; Ikiwa kuna tofauti, nionyeshe iko wapi.

Utoaji wa haraka na Python

Andika kazi fupi ya Python ambayo hufanya hesabu hii. Ingizo: F, L, b, h, nguvu ya mavuno. Pato: M, I, sigma, SF. Bainisha vitengo katika mstari wa maoni. Pia ongeza kipochi kinachojulikana: Kwa F=500,L=300,b=20,h=40, sigma inapaswa kuwa ~28.1 MPa; Angalia kwa kudai.

Uhamasishaji dhaifu / Uhamasishaji Wenye Nguvu

Agizo dhaifu:

Je, boriti hii itakatika?

Hakuna jiometri, nyenzo, mzigo au aina ya usaidizi; AI ama huuliza maswali au hutengeneza mawazo. Jibu "lisiloweza kuvunjika" kulingana na dhana iliyotengenezwa ni hatari.

Agizo lenye nguvu:

Boriti ya cantilever iliyojengwa, 500 N mwishoni, L = 300 mm, sehemu ya msalaba 20x40 mm, S235. Kuhesabu kiwango cha juu cha mkazo wa kuinama na sababu ya usalama kulingana na mavuno. Onyesha kitengo kwa kila hatua, toa matokeo kwa mpangilio wa ukubwa na kurudia hesabu sawa na njia ya kujitegemea. Weka alama kwenye dhana ambayo huna uhakika nayo.

Mwongozo wa pili unatoa pembejeo zote, hulazimisha marudio huru na kitengo na udhibiti wa safu; inaonyesha kutokuwa na uhakika.

Kesi Tatu Ndogo (Kwa Nambari)

Kesi ya 1 - Wakati wa mtego wa hali. Mhandisi anachapisha kimakosa I = b·h²/12 kwenye AI badala ya I = b·h³/12; Kwa b=20, h=40, inageuka kuwa 2.667 mm⁴ badala ya 106.667 mm⁴, na mkazo unaonekana kuwa 1.125 MPa badala ya 28 MPa. Mpangilio wa hundi ya ukubwa ("haiwezi kuwa 1 GPa katika chuma cha mm 40 mm kwenye mzigo huu, ingekuwa tayari imepita kuzaa") hupata hitilafu; Uchambuzi wa kitengo pia unathibitisha kuwa inapaswa kuwa h³.

Kesi 2 - Mkanganyiko wa mita-milimita. Mwanafunzi anaingia L na 0.3 m, F na 500 N, na kuniacha na mm⁴. Matokeo yanapotoka kwa sababu ya 1000: 0.028 MPa badala ya 28 MPa. Taarifa "Haiwezi kuwa kali hivi, ikawa SF 8000" inaonyesha kutofautiana. Somo: chagua mfumo wa kitengo kimoja na ubadilishe pembejeo zote kwake.

Kesi ya 3 - Chaguo lisilo sahihi la fomula. AI hutumia fomula isiyobadilika ya mkengeuko wa boriti (δ = FL³/3EI) kwa boriti inayoauniwa kwa urahisi; ambapo kwa boriti rahisi iliyopakiwa katikati, δ = FL³/48EI. Tofauti ni mara 16. Mhandisi anathibitisha aina ya usaidizi na mchoro wa bure wa mwili na kuhamia kwa fomula sahihi. Somo: thibitisha sio fomula, lakini hali ya mpaka ambayo fomula ni yake.

Makosa ya kawaida

• Kuruka mchoro wa bure wa mwili: Kuanza hesabu kabla ya njia ya upakiaji na majibu ni wazi.
• Kuchanganya mfumo wa vitengo: kuacha m na mm, N na kN, MPa na Pa katika akaunti sawa.
• Hali ya mpaka isiyo sahihi: Kutumia fomula rahisi ya usaidizi badala ya nanga (au kinyume chake).
• Sio kufasiri sababu ya usalama: Sio tu kupata nambari na kuilinganisha na vigezo vya kukubalika vya programu.
• Kutegemea chanzo kimoja: Kutozalisha tena pato la AI kwa njia huru.
• Bila kuzingatia mzigo tuli kama nguvu: Kufikiri kwamba hesabu ya tuli inatosha ikiwa kuna uchovu / athari.

Kwa muhtasari

• Hesabu ya nguvu imegawanywa katika dhana, mchoro wa bure wa mwili, usawa, nguvu ya ndani, dhiki na sababu ya hatua za usalama.
• AI ina nguvu katika shirika, kukumbuka kwa fomula, na otomatiki; lakini hufanya makosa katika hesabu na uchaguzi wa fomula.
• Kila pato ni safu tatu iliyoidhinishwa na uchanganuzi wa saizi, mpangilio wa ukubwa, na uzazi huru.
• Utambulisho MPa = N/mm² na nidhamu ya mfumo wa kitengo kimoja huzuia makosa ya mara kwa mara (mkengeuko mara 1000).
• Kwenye akaunti muhimu ya usalama, AI ni mwongozo; Idhini na wajibu hubaki kwa mhandisi mwenye uwezo.

Jukumu la maombi

Chagua tatizo rahisi la nguvu (boriti ya cantilever, fimbo ya mvutano, au hesabu ya shear ya bolt). Acha tu AI ijenge mawazo na mchoro wa bure wa mwili kwanza; Thibitisha shirika. Kisha fanya hesabu kwa kuonyesha vitengo katika kila hatua. Kisha fanya uthibitishaji wote watatu: angalia uchambuzi wa kitengo kwa mikono, uulize mpangilio wa ukubwa wa matokeo, na utatue tatizo sawa tena kwa kutumia njia ya kujitegemea (formula ya meza au Python) na kulinganisha matokeo mawili. Ikiwa kuna tofauti, andika chanzo. Mwishowe, taja kwa sentensi moja ikiwa sehemu hii ni muhimu kwa usalama na ni idhini gani zinazohitajika.

orodha ya ukaguzi

• [ ] Mawazo na mchoro wa bure wa mwili ulianzishwa na kuthibitishwa kabla ya kukokotoa.
• [ ] Mfumo wa kitengo kimoja ulichaguliwa; pembejeo zote zilitafsiriwa ndani yake.
• [ ] Kipimo kinaonyeshwa wazi katika kila hatua ya hesabu (MPa = N/mm²).
• [ ] Ukaguzi wa usafi umefanywa.
• [ ] Tatizo sawa lilitatuliwa na kulinganishwa tena na mbinu huru.
• [ ] Kipengele cha usalama kinafasiriwa na vigezo vya kukubali maombi; idhini iliachiwa kwa mhandisi.