calcolo cerchiatura rinforzo vasca riempita di liquido

Professione: Non saprei..
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#22
Se il problema fosse quello di determinare lo spessore della parete(variabile,ovviamente..) per il quale il materiale abbia una sollecitazione costante?Magari tra il limitare le deformazioni e limitare le tensioni bisogna vedere il problema con due approcci diversi..per semplicità considerando "piccoli spostamenti"..
 
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#23
Questa è una bella domanda.

Esiste una soluzione analitica che passa per la soluzione dell'equazione differenziale di cui accennavo in #10 e la cui (parziale) trattazione si trova al link postato in #12.

nel caso di un serbatoio cilindrico retto, tutte le sezioni radiali sono identiche e, a meno di una (importante) discontinuità al passaggio tra parete e fondo, l'equazione fornisce una risposta certamente utilizzabile.

Diverso è il caso di un serbatoio di forma diversa (come nel caso del parallelepipedo di cui si è discusso sopra). In questo caso, ogni sezione è diversa, e l'equazione differenziale diventerebbe alle derivate parziali, e la sua soluzione estremamente complessa, se non impossibile.

Si potrebbero tracciare profili di spessore per un certo numero di sezioni, risolvendo l'equazione come se si trattasse di un serbatoio cilindrico con quella specifica sezione, e poi unire le varie sezioni con una specie di "loft". A occhio, il risultato dovrebbe essere buono.

La soluzione numerica (elementi finiti) è probabilmente quella migliore, ma l'ottimizzazione potrebbe nascondere, anche in questo caso, più di una brutta sorpresa.
 
Professione: Ingegnere
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#26
Ma non è che l'approccio usato fino ad ora non è quello giusto?
Tutto questo celolunghismo alle derivate parziali è l'approccio meno ingegneristico che possa esistere. L'ingegnere è colui che applica l'ingegno risolvendo un problema con il minor impegno di risorse possibile.

Impostare un sistema alle derivate parziali costa ore di stipendio. Impostare un FEM costa ore di stipendio e ammortamento di costosissimi programmi e computer. Alla fine qui c'è una piastra (un fianco del serbatoio) vincolata su tre lati che non deve spanciare:
- la distribuzione di pressione è nota, il risultante quindi anche
- considerato quello che costa il ferro, faccio una trave appoggiata-appoggiata che resista ad un carico concentrato in mezzeria pari al risultante
- trovo il profilo in commercio immediatamente superiore
- faccio una gabbia di contenimento "alla caxxo*" con quel profilo.

Ho speso poco? Sì
Ho fatto presto? Sì
Funziona? Sì

Rozzo e veloce. Non è questo il lavoro dell'ingegnere? Ovvero evitare di scendere in dettagli quando questi non sono necessari?

(*)
"alla caxxo" in termini ingegneristici ovviamente. Capite cosa voglio dire...
 

stevie

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#27
No, no, no, no... e ancora no. Polemico o non polemico, antipatico o non antipatico... è ancora no.

Se hai un insieme di forze che agisce su un sistema flessibile, non lo puoi sostituire con la risultante e pensare che il sistema si comporti nello stesso modo.

Queste sono cose talmente banali che se cerco di spiegartele appare come se ti prendessi per i fondelli.

Io non voglio prenderti per i fondelli, ma non mi va neppure che passino come accettabili cose che non lo sono.

Ci provo: la sostituzione di un insieme di forze (due forze, ma anche una distribuzione continua, come nel caso in questione) può essere sostituito dalla risultante solo se agisce su un corpo rigido!

Sei ingegnere, hai fatto Fisica 1, questo concetto dovrebbe esserti chiaro. Se ti invito ad andarlo a rivedere, mi prendo i richiami della direzione e allora sai cosa ti dico? Ma sì, dai, applichiamo le regole del corpo rigido anche ai sistemi flessibili e freghiamocene allegramente di tutto ciò che insegnano a ingegneria.

Bravo, la fascia la mettiamo a 1/3 dell'altezza. Hai ragione tu.
Attenzione a non far confusione...
La pressione idrostatica segue un andamento triangolare, ma il picco della pressione lo si ha ovviamente sul fondo!!!
Il famoso "1/3" è legato al fatto che, in termini di equilibrio di forze e coppie, la risultante della distribuzione delle pressioni idrostatiche è equivalente ad una forza posta ad 1/3 dal fondo.
Non a caso se osserviamo una diga ci accorgiamo che lo spessore massimo della costruzione lo si raggiunge sul fondo...
Detto questo a rigor di logica, in considerazione sia di ragionamenti legati alle sollecitazioni, sia per un fattore estetico, opterei per una doppia cerchiatura, una al limite superiore (è comunque sconsigliabile lasciare il bordo superiore eccessivamente fine e sottile), ed una nella mezzeria, le quali, unite all'intrinseca cerchiatura realizzata dalla chiusura inferiore, dovrebbero garantire un buon risultato.
 

stevie

Utente Standard
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#28
Ma non è che l'approccio usato fino ad ora non è quello giusto?
Tutto questo celolunghismo alle derivate parziali è l'approccio meno ingegneristico che possa esistere. L'ingegnere è colui che applica l'ingegno risolvendo un problema con il minor impegno di risorse possibile.

Impostare un sistema alle derivate parziali costa ore di stipendio. Impostare un FEM costa ore di stipendio e ammortamento di costosissimi programmi e computer. Alla fine qui c'è una piastra (un fianco del serbatoio) vincolata su tre lati che non deve spanciare:
- la distribuzione di pressione è nota, il risultante quindi anche
- considerato quello che costa il ferro, faccio una trave appoggiata-appoggiata che resista ad un carico concentrato in mezzeria pari al risultante
- trovo il profilo in commercio immediatamente superiore
- faccio una gabbia di contenimento "alla caxxo*" con quel profilo.

Ho speso poco? Sì
Ho fatto presto? Sì
Funziona? Sì

Rozzo e veloce. Non è questo il lavoro dell'ingegnere? Ovvero evitare di scendere in dettagli quando questi non sono necessari?

(*)
"alla caxxo" in termini ingegneristici ovviamente. Capite cosa voglio dire...
Bravo bel ragionamento, del resto anche un orologio rotto segna l'ora giusta due volte al giorno...
 
Professione: Non saprei..
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#29
Eh si, indubbiamente poi la pratica è un'altra cosa,ne senso del realizzare il serbatoio.
L'importante, secondo me , è sapere quanto lontano dalle condizioni effettive si va, realizzando in modo semplice l'oggetto.Credo che il 90% delle comuni macchine industriali siano realizzate cosi, e va benissimo( rapporto: risultato/costo ottimo..)Però in ogni caso il concetto dev'essere chiaro, anche se poi si "abbonda".;)
 
Professione: engineer
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#30
Ho cercato l'approccio ai piccoli spostamenti che hai citato, ma non ho trovato nulla al riguardo. Ho invece trovato più documenti che trattano il problema proprio con l'approccio dell'equazione differenziale per le deformazioni elastiche citata in #10 e #23.

I più interessanti sono due paper, uno di tre ricercatori dell'università di Kraljevo (Serbia) e l'altro di due ricercatori dell'università di Iași (Romania). Entrambi trattano la questione in modo molto simile, confrontando poi i risultati con le simulazione FEM. Neanche dirlo che ovviamente trattano solo il caso del serbatoio cilindrico.

Qui ci sono i link:

https://www.researchgate.net/public...ndrical_Tank_with_Walls_of_Variable_Thickness

https://www.researchgate.net/public...lindrical_shells_with_variable_wall_thickness

Nota: purtroppo l'impaginazione rende la lettura di alcune equazioni un vero incubo, ma con un po' di interpretazione si riesce a venirne a capo.
 
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#31
Bravo bel ragionamento, del resto anche un orologio rotto segna l'ora giusta due volte al giorno...
Quello che scrivi è sbagliato, sia nella sostanza, sia nell'atteggiamento.
Lo scopo dell'orologio è conoscere l'ora corrente. Quindi un orologio rotto non serve a niente, anche se due volte al giorno segna l'ora giusta.

Il mio ragionamento invece mi permette di spendere poco tempo e pochi materiali e raggiungere un risultato la cui efficienza globale è molto vicina a quella raggiungibile sviluppando un progetto di ricerca della durata di un anno.

Smentisci questo per piacere invece di buttare lì delle frasi prive di aderenza ai fatti. Non sto dicendo che IN GENERALE sia questo l'atteggiamento migliore per lo sviluppo di nuove tecnologie. Sto dicendo che sprecare energie per un serbatoio d'acqua va contro la pratica ingegneristica.
 

stevie

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#32
Ti allego un'immagine molto esplicativa di quanto ti ho spiegato tecnicamente sopra.

Questo è un grande serbatoio con pareti metalliche e rinforzi disposti in modo simmetrico a passo costante (realizzato da questa azienda di ingegneria). È stato riempito con un liquido a densità costante ed in particolare acqua.
View attachment 53748
La legenda indica che lo sforzo di Von Mises e quindi la pressione interna generata dal fluido assume valori massimi in prossimità delle zone rosse e valori minimi nelle zone blu.
Se non si hanno problemi di discromia, si vede che il primo terzo dal basso di parete è soggetto a massima pressione dovuta alla reazione sul fondo orizzontale e alla reazione sulle pareti.

mecca ma è ovvia la cosa, il picco di pressione idrostatica è sul FONDO...
però a far le pulci al progetto se si osservano le cerchiature sono diposte equispaziate, volendo usare un approccio analitico si sarebbero dovute disporre concentrate nella zona del fondo e via via più spaziate a salire.
 
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#33
mecca ma è ovvia la cosa, il picco di pressione idrostatica è sul FONDO...
però a far le pulci al progetto se si osservano le cerchiature sono diposte equispaziate, volendo usare un approccio analitico si sarebbero dovute disporre concentrate nella zona del fondo e via via più spaziate a salire.
Il picco di pressione è sul fondo, ma la sigma massima nel materiale è più su.
Usando il modello delle piastre sottili inflesse e vincolandola su tre lati non viene fuori una cosa banale da risolvere.
Usando il modello trave invece il risultato è fuorviante perché tutti i problemi legati alla flessione trasversale non vengono modellati.
Il punto di massima tensione (non pressione) è intuitivamente nella parte bassa, ma capire dove non è banale. Il fatto che il risultante è applicato a 1/3 non gioca alcun ruolo in quello su cui stiamo ragionando.
 
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#34
Ho cercato l'approccio ai piccoli spostamenti che hai citato, ma non ho trovato nulla al riguardo. Ho invece trovato più documenti che trattano il problema proprio con l'approccio dell'equazione differenziale per le deformazioni elastiche citata in #10 e #23.

I più interessanti sono due paper, uno di tre ricercatori dell'università di Kraljevo (Serbia) e l'altro di due ricercatori dell'università di Iași (Romania). Entrambi trattano la questione in modo molto simile, confrontando poi i risultati con le simulazione FEM. Neanche dirlo che ovviamente trattano solo il caso del serbatoio cilindrico.

Qui ci sono i link:

https://www.researchgate.net/public...ndrical_Tank_with_Walls_of_Variable_Thickness

https://www.researchgate.net/public...lindrical_shells_with_variable_wall_thickness

Nota: purtroppo l'impaginazione rende la lettura di alcune equazioni un vero incubo, ma con un po' di interpretazione si riesce a venirne a capo.
Molto interessante.
Grazie.
 

stevie

Utente Standard
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Regione: Lombardia
#35
Il picco di pressione è sul fondo, ma la sigma massima nel materiale è più su.
Usando il modello delle piastre sottili inflesse e vincolandola su tre lati non viene fuori una cosa banale da risolvere.
Appunto è quello che volevo cercare di farti capire...
L'analisi è riconducibile, come ha accennato giustamente exxon (sono una persona molto obiettiva, e riconosco meriti e demeriti, al di là di eventuali screzi pregressi) alla risoluzione di un'equazione differenziale che in sostanza si potrebbe con buona approssimazione ricondurre a una simil equazione della linea elastica.
In alternativa analisi FEM.

La mia considerazione sull'orologio era riferita al fatto che da un tuo intervento precedente, invece di mostrare un approccio analitico e rigoroso, mostravi forse un atteggiamento un po troppo "semplificativo".
Il che da un punto di vista economico potrebbe portare problemi...consideriamo di dover fare 1000 serbatoi all'anno, pensi che un'ottimizzazione fem non sia giustificata se ci consente di risparmiare materiale su ogni serbatoio realizzato?
Magari quei 1000-2000 euro necessari per l'analisi di ottimizzazione si ripagano dopo qualche centinaio di serbatoio prodotto.

Il tutto era detto senza offesa figurati, anzi mi spiace se ti sei sentito offeso e ti auguro una buona giornata.
 
Professione: Ingegnere
Software: Alcuni, ma non tutti
Regione: Campania
#36
[cut] mostravi forse un atteggiamento un po troppo "semplificativo".
Il che da un punto di vista economico potrebbe portare problemi...consideriamo di dover fare 1000 serbatoi all'anno, pensi che un'ottimizzazione fem non sia giustificata se ci consente di risparmiare materiale su ogni serbatoio realizzato?
Magari quei 1000-2000 euro necessari per l'analisi di ottimizzazione si ripagano dopo qualche centinaio di serbatoio prodotto.
1. da bravo (me lo dico da solo) ingegnere sto risolvendo il problema proposto. Ottimizzare UN serbatoio.
2. se OP (che intanto è uccel di bosco) vuole produrre 1000 serbatoi all'anno e si pone queste domande meglio che lasci perdere
3. se devo fare 1000 serbatoi all'anno e la soluzione analitica di un sistema di equazioni integrodifferenziali a coefficienti parametrici mi dice di usare una lamiera a spessore variabile cosa faccio? Compro un centro di lavoro? Con 1000 pezzi l'anno DEVO usare profili commerciali. Le dimensioni dei profili commerciali di solito seguono una serie di Renard. Spaccare il capello e poi raddoppiare le dimensioni perché il mercato quello offre è una delle cose più frustranti che conosco.
 
Professione: PROGETTISTA MECCANICO
Software: INVENTOR
Regione: LOMBARDIA
#40
Vale sempre il buon senso, usare la lamiera del minor spessore possibile, saldabile facilmente a tenuta e costruire attorno un telai usando profili commerciali e magari prevedere sul fondo dei tubi per sollevare la vasca col muletto e proprio se vogliamo aggiungere quattro orecchie superiori per il sollevamento della vasca col carroponte non fanno male.
Credo che senza scomodare dalla tomba il caro Einstein ce la possiamo cavare in breve tempo..