Wie kann ich die Biegbarkeit von Aluminiumrohren berechnen?

Haftungsausschluss: leider kein Ingenieur (ich hoffe, dies ist der richtige Ort für eine solche Frage. Bitte lassen Sie mich wissen, wenn dies nicht der Fall ist).

Ich entwerfe ein Zelt. Ich kenne die meisten Dimensionen des ersten Prototyps, den ich bauen möchte, aber ich kämpfe mit den Polen.

Kümmere dich nicht um die kurzen Zeilen

Beim Einsetzen der Stangen in die Ringe an den Enden des Zeltbodens (Zeltunterlage) biegen sie sich, um die Form des Zeltes zu bilden, wie wir in diesem Video zum Aufstellen von Naturehike Cloud Up 2 sehen können .

In meinem Design muss ich vorhersagen können, wie weit ( wie weit ) sich die Stangen biegen können. Ich würde gerne Eastons Syclone-Stangen verwenden , aber ich bezweifle, dass sie sie mir verkaufen würden. Ich interessiere mich also für Aluminiumstangen wie diese:

Das zu wissen, ist für mein Projekt von entscheidender Bedeutung, da die Biegbarkeit der Stangen viele Aspekte des Designs bestimmt (wie zum Beispiel die Länge der Stangenteile).

Meine Frage lautet also: Wie kann ich die Biegbarkeit meiner Stangen vorhersagen (oder simulieren [das wäre großartig]) ? Jeder Vorschlag wird sehr begrüßt.

Wie gesagt, eignet sich diese Frage besser für empirische Tests.

Aber nur um Ihre Frage hypothetisch zu beantworten: Je mehr Moment oder weniger die Steifheit des Aluminiumrohrs ist, desto mehr biegt es sich.

Wenn Sie das I oder das zweite Moment der Fläche des Rohrs berechnen müssen:

$I_x = \pi (D^4-d^4)/64$

Dabei ist D der Außenradius und d der Innenradius.

Und E ist der Young-Modul des von Ihnen verwendeten Alauns, den Sie im Datenblatt des Herstellers finden.

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Nehmen wir als Beispiel an, wir wählen 1 / 2inch x 1/16 Zoll dicke Aluminiumrohre 6061-T6 mit E = 10000ksi und einer Ausbeute von 40000psi.

Zuerst definieren wir. C = 1/2 Durchmesser = 1/4 Zoll,

Und Wir wissen, dass $I=\pi( \frac{ 1}{2}^4-\frac{3}{8}^4)=0.0209inch^4$

Nehmen wir an, 75% der Streckgrenze der Röhre

von hier aus finden wir das M und stecken es in die ursprüngliche Antwort und finden den R-Radius mit einem Sicherheitsfaktor von 1,25%.

Der Einfachheit halber nehmen wir an, dass der überlappende Abschnitt des Rohrs starr und nicht biegsam ist.

Im Grunde gibt es zwei Schlüsseleigenschaften, die Sie betrachten müssen.

Die Fließspannung des Materials bestimmt, wie viel Spannung die Pole aufnehmen, bevor sie dauerhaft verformt werden. Der Elastizitätsmodul (Young-Modul) bestimmt, wie weit sie sich für eine gegebene Last biegen.

Um Spannungen und Durchbiegungen zu berechnen, müssen Sie mit den Balkenbiegungsgleichungen beginnen. https://www.engineersedge.com/beam_bending/beam_bending9.htm Nur im Hinblick auf die Berechnung der maximalen Krümmung ist es wahrscheinlich am besten, sie als einen Canilever mit einer Last an einem Ende zu behandeln.

Sie benötigen auch den Innen- und Außendurchmesser des Rohrs, um das Trägheitsmoment (auch als zweites Flächenmoment bezeichnet) zu berechnen.

Dies wird etwas durch die Tatsache erschwert, dass die Gelenke eine andere Steifigkeit als der Rest des Pfostens aufweisen, sodass Sie am besten für eine Länge rechnen und mit dem resultierenden Radius arbeiten sollten.

Dies berücksichtigt keine anderen Belastungen der Pole, sollte aber zumindest eine Größenordnung ergeben.

Ebenso ist es normalerweise eine gute Idee, vorhandene Entwürfe zu betrachten, um eine Vorstellung davon zu bekommen, was machbar ist.

Ich möchte auch den Hinweis in den Kommentaren wiederholen, dass wenn Sie nicht wirklich wissen, was Sie beim praktischen Experimentieren tun, dies wahrscheinlich praktischer ist als die theoretische Analyse.

Möglicherweise möchten Sie auch Verbundwerkstoffe berücksichtigen. Natürlich ist GFK als vorgefertigtes Rohr und Stab leicht erhältlich und nicht sehr teuer.