Calcoli strutturali con Pro-e

moulds-3d

Utente Junior
Professione: Progettista Stampi
Software: Pro Engineering
Regione: Lombardia
#1
Signori buongiorno,
ogni tanto mi faccio vivo anch'io.....
Avrei da sottoporvi un problema ( x me importante ).
Dovrei fare una verifica strutturale su un prodotto che va all'esterno ( forma semisferica attaccata tramite un braccio ad un palo ). Il dato in mio possesso
è solo la velocità del vento ( 150 km/ora ). Come potrei fare questa verifica?
E soprattutto penso che dovrei convertire la velocità in una forza ma non ho la minima idea di come fare.
Ringrazio in anticipo x eventuali soluzioni.
 

bio

Utente Standard
Professione: .
Software: .
Regione: lombardia
#2
Signori buongiorno,
ogni tanto mi faccio vivo anch'io.....
Avrei da sottoporvi un problema ( x me importante ).
Dovrei fare una verifica strutturale su un prodotto che va all'esterno ( forma semisferica attaccata tramite un braccio ad un palo ). Il dato in mio possesso
è solo la velocità del vento ( 150 km/ora ). Come potrei fare questa verifica?
E soprattutto penso che dovrei convertire la velocità in una forza ma non ho la minima idea di come fare.
Ringrazio in anticipo x eventuali soluzioni.
3 opzioni in ordine di risultato qualitativo (inversamente proporzionale al costo/tempo/sforzo necessario):

- FSI, interazione fluido struttura in cui le forze sono ricavate dal software di fluidodinamica e interattivamente passate al programma di calcolo strutturale che utilizzando i dati della cfd ha le pressioni --> forze agenti sulla struttura.

- una cfd prima (stazionaria) e una strutturale poi (stazionaria) mappando i dati delle pressioni sulla strutturale...se la deformazione dell'oggetto è minima il risultato è accettabile, se la deformazione è elevata le forze agenti sono diverse in quando la fluidodinamica cambia...

- calcolo a mano delle forze agenti sulla struttura dal vento... metodo meno accurato ma che come rapporto prezzo/qualità potrebbe essere interessante nel caso le deformazioni siano cmq nulle e si riescono a calcolare correttamente le forze agenti...

imo dipende tutto dal tempo, conoscenze e soldi disponibili per l'analisi..

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moulds-3d

Utente Junior
Professione: Progettista Stampi
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#3
Bio grazie, da quanto ho capito, con il solo software di pro-meccanica non è possibile.
Non avendo un software che di calcolo fluodinamico l'unica soluzione è il calcolo
manuale.....

Grazie x l'interessamento.
 

bio

Utente Standard
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#4
Bio grazie, da quanto ho capito, con il solo software di pro-meccanica non è possibile.
Non avendo un software che di calcolo fluodinamico l'unica soluzione è il calcolo
manuale.....

Grazie x l'interessamento.
non conosco pro meccanica, ma se puoi applicare una pressione su una superficie (va beh, lo spererei :D ), calcolata a mano la collochi nelle zone logiche dove hai flusso...a questo punto, sempre tenendo presente che hai semplificato cmq il modello, puoi fare delle valutazioni iniziali...anche solo capire se c'è bisogno di un'analisi approfondita o se hai un coefficiente di sicurezza già sufficientemente elevato...

anche senza tool cfd....

di recente abbiamo verificato una parete interna di un capannone con il calcolo a mano delle forze agenti e dato in pasto tutto al software... da normativa (in questo caso) c'erano già specificate le pressioni da considerare e i valori ammissibili per gli sforzi...

prova a cercare con google se nel tuo campo specifico ci sono già prove di questo tipo..

bio
 

moulds-3d

Utente Junior
Professione: Progettista Stampi
Software: Pro Engineering
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#5
Bio grazie mille.

Ancora una domanda se puoi rispondermi:
La formula x convertire la velocità del vento in pressione.
Dato che io non sono ingegnere, nei miei libri dell' Itis non trovo niente.

Grazie di cuore
 

Druck

Utente Standard
Professione: Progettazione Meccanica
Software: Solidworks / Cosmos / Floworks
Regione: Lombardia
#6
Io devo fare molto pesso dimensionamenti di organi sottoposti a sollecitazioni indotte da flussi in condotti chiusi, il tuo è un sistema aperto ma il concetto è lo stesso.

Se devi fare un dimensionamento strutturale, secondo me scomodare il CFD è assolutamente inutile in quanto è un problema abbastanza banale, la fisica ha teorie consolidate, e il FEM strutturale è piu' che sufficiente.

La pressione totale a cui è sottoposta al tua struttura è data dalla somma di due componenti:
- La pressione statica
- La pressione dinamica

La pressione statica nel tuo caso è quella atmosferica e non è da considerare in quanto l'hai attorno a tutta la tua struttura e quindi si bilancia completamente (nei condotti chiusi in pressione non è sempre così).

La pressione dinamica è la pressione che è data da un flusso in moto e si calcola con la seguente formula:

Pd [Pa] = 0.5 * RHO [Kg/m^3] * ( SPEED [m/s] )^2

Questa pressione va applicata alla tua struttura come carico uniformemente distribuito, con la direzione del tuo vento, solo nell'area colpita dal vento.

Fai un'analisi FEM e il gioco è fatto.

Ovviamente questo calcolo non considera problemi di risonanze o altre cose strane.

Ciao:)
 

moulds-3d

Utente Junior
Professione: Progettista Stampi
Software: Pro Engineering
Regione: Lombardia
#7
Druck, ti ringrazio tanto x la tua disponibilità.
Con la tua risposta penso di avere in possesso i dati necessari tranne una piccola precisazione: nel parametro RHO cosa devo inserire ?

Grazie ancora.
 

Druck

Utente Standard
Professione: Progettazione Meccanica
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#8
Druck, ti ringrazio tanto x la tua disponibilità.
Con la tua risposta penso di avere in possesso i dati necessari tranne una piccola precisazione: nel parametro RHO cosa devo inserire ?

Grazie ancora.
E' la massa volumica del tuo fluido (la densità dell'aria in parole semplici;))

ciao
 

moulds-3d

Utente Junior
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#9
Druck, grazie di tutto.

Per adesso ho tutte le info. La settimana prossima inizio e ti farò sapere.
Grazie.
 

moulds-3d

Utente Junior
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#11
Grazie lo stesso anche a te Bio, la settimana prossima inizio e vi faccio sapere...

Ciao a tutti e buona Domenica
 

Vmax

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Professione: Analista - emigrante
Software: StarCCM+, Fluent, CFX, FlowSimulation, Ansys, Matlab...
Regione: UK-Lombardia
#12
Il procedimento che ti hanno suggerito è sbagliato.
Sarebbe come dire che tutti i corpi hanno un coefficiente di resistenza aerodinamica uguale e pari ad 1, il che è una fesseria.
Devi moltiplicare la pressione dinamica per il coefficiente di resistenza aerodinamica del corpo che analizzi. Per sezioni semplici e sviluppi estrusi i coefficienti sono noti.
Attenzione che il coefficiente cambia, tra l'altro, in funzione di Reynolds.

Ciao
 

bio

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Professione: .
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Regione: lombardia
#13
Il procedimento che ti hanno suggerito è sbagliato.
Sarebbe come dire che tutti i corpi hanno un coefficiente di resistenza aerodinamica uguale e pari ad 1, il che è una fesseria.
Devi moltiplicare la pressione dinamica per il coefficiente di resistenza aerodinamica del corpo che analizzi. Per sezioni semplici e sviluppi estrusi i coefficienti sono noti.
Attenzione che il coefficiente cambia, tra l'altro, in funzione di Reynolds.

Ciao
per quello che a priori si è consigliato l'analisi cfd :D

bio
 

Vmax

Utente Standard
Professione: Analista - emigrante
Software: StarCCM+, Fluent, CFX, FlowSimulation, Ansys, Matlab...
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#14
Date queste premesse, con una analisi cfd le possibilità di errore sono ancora più elevate :D
 
Professione: Progettista Stampi
Software: Pro Engineering
Regione: Lombardia
#15
Grazie a tutti,
ma dato che io non sono ingegnere, ma un semplice perito, a questo punto non so + cosa fare.......
 

Druck

Utente Standard
Professione: Progettazione Meccanica
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#16
Il procedimento che ti hanno suggerito è sbagliato.
Sarebbe come dire che tutti i corpi hanno un coefficiente di resistenza aerodinamica uguale e pari ad 1, il che è una fesseria.
Devi moltiplicare la pressione dinamica per il coefficiente di resistenza aerodinamica del corpo che analizzi. Per sezioni semplici e sviluppi estrusi i coefficienti sono noti.
Attenzione che il coefficiente cambia, tra l'altro, in funzione di Reynolds.

Ciao
Ciao Vmax! E' un piacere risentirti.

E' verissimo, io per questi dimensionamenti considero il CD pari a 1 fregandomene dell'aerodinamica.

Se si vuole affinare il tutto, io ho una tabella dei CD per le "simple shapes", oggi non sono in ufficio, appena torno pero' te la allego.
Ciao
 

Druck

Utente Standard
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Regione: Lombardia
#17
Ciao Vmax! E' un piacere risentirti.

E' verissimo, io per questi dimensionamenti considero il CD pari a 1 fregandomene dell'aerodinamica.

Se si vuole affinare il tutto, io ho una tabella dei CD per le "simple shapes", oggi non sono in ufficio, appena torno pero' te la allego.
Ciao


Non è molto.......:rolleyes:
 

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Druck

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Regione: Lombardia
#20
Druck buongiorno,
una cosa:
con tutto quello che si è detto, che formula posso utilizzare ? Grazie
Guarda, quì Vmax ti puo' aiutare molto piu' di me perche' ha sicuramente basi teoriche molto piu' solide delle mie nella fluidodinamica.
Ti lascio il mio parere, se Vmax puoi commentarlo mi fai probabilmente imparare qualcosa anche a me.

La resistenza e' pari a:

R = 0.5 * RHO * ( SPEED )^2 * Cd * S

Dove Cd è il coefficiente (adimensionale) che dipende dalla forma e S è l' area della superficie piana della sezione frontale.

Ora, a logica la parte della formula [ 0.5 * RHO * ( SPEED )^2 * Cd ] è una pressione dinamica "modificata" per tener conto della forma.
Puoi dare quello come carico distribuito con direzione parallela al vento.


Occhio che Cd non è una costante della sola forma, ma dipende della direzione relativa del vento del numero di Reynolds e del numero di Mach.

Ora cerco di darti un consiglio:

Quando devo fare un dimensionamento meccanico strutturale con questi tipi di carichi (vento, sismico, neve...), i coefficienti di sicurezza che utilizzo sulle ammissibili mi coprono altamente il range di Cd (si puo' dire che il massimo massimo è 2). Quindi ipotizzare Cd=1 non lo ritengo pericoloso e mi semplifica enormemente il problema in quanto il Cd reale non l'ho e non voglio calcolarlo con una simulazione perchè IN QUESTO CASO la ritengo una perdita di tempo. Nel mio settore è una procedura abbastanza consolidata per il dimensionamento di organi meccanici ed a me pesonalmente problemi non ne ha mai dati.

E' ovvio che se invece che dimensionare il diametro di un perno come nel mio caso bisogna calcolare il rendimento di una pala di una turbina la mia semplificazione fa ridere i polli.

E' vero anche che se operi nel campo civile non puoi applicare ne' il CFD ne' la mia semplificazione, lì ci sono procedure standard pen precisi da rispettare.

Insomma è da valutare.

Spero di esserti stato d'aiuto.
Ciao