Сварной фюзеляж из профильной трубы

В принципе в ферменных конструкциях применяются круглые стержни  (трубы) потому, что у них момент инерции в сечении одинаков относительно любой оси. Для квадратных стержней он разный поэтому металл в виде круглых труб используются эффективней. При расчете стержня на устойчивость учитывается минимальный момент инерции. В расчете на прочность при растяжении и сжатии при осевом нагружении учитывается только площаль поперечного сечения. В ферменных конструкциях вопрос устойчивости элемента является критическим. Спасибо за внимание.
Не за что - тем более,что с начала до конца Вашего сообщения кроме деклараций и общих рассуждений ничего нет:т.е.практическая полезность отсутствует как таковая.
    Вкратце,попробую кое-что объяснить.Вот вы говорите,что круглые трубы лучше тем,что имеют равный момент инерции по всем осям - а не соизволите ли изложить,чем именно это  лучше,ведь в ферме обычно подкосы располагаются в двух ,примерно перпендикулярных плоскостях относительно оси пояса фермы?Не лучше ли иметь,пусть и неодинаковые по всем направлениям,но бОльшие по величине моменты инерции при равном весе?Возьмем,например,круглую трубу 20х1:площадь ее сечения равна 59.69 мм^2?,а момент инерции - 2701 мм^4,и сравним вес метра с  равной по моменту инерции и габариту сечения квадратной трубой 20х20х0.55:окажется,что вес метра стальной круглой трубы равен 465.35 г,а квадратной - 333.76 г.
Само собой - можно сказать.что более тонкостенные сечения будут более эффективными:однако даже при равной толщине стенок окажется.что равная по весу круглой трубе квадратная сечением 15х15х1 имеет минимальный момент инерции всего на 12% меньше,чем круглой - но ведь и габарит куда меньше.В итоге можно сказать,что равнопрочность будет достигнута где-то в районе квадрата 18х18 с соответствующей толщиной стенки.
К тому же - будет ли каждая труба фермы нагружена именно в районе предела устойчивости:сильно сомневаюсь в возможности этого даже при скрупулезном расчете и наличии полного  сортамента труб под рукой.
Вот и выходит примерно то на то - а с учетом того,что прямой рез куда менее трудоемок,нежели разделка концов трубы под сварку с круглой трубой,выводы можно сделать неоднозначные.
 
-- они мягкие и тяжелые. Кроме как для строительства (где вес не имеет значения) ни для чего не пригодны.
А это вообще чушь собачья - идите читать буквари:начните с формулы Эйлера:где там жесткость или мягкость материала - а плотность и модуль упругости (кстати,знаете ли - что это такое?) для всех сталей примерно равны.
 
Не за что - тем более,что с начала до конца Вашего сообщения кроме деклараций и общих рассуждений ничего нет:т.е.практическая полезность отсутствует как таковая.
    Вкратце,попробую кое-что объяснить.Вот вы говорите,что круглые трубы лучше тем,что имеют равный момент инерции по всем осям - а не соизволите ли изложить,чем именно это  лучше,ведь в ферме обычно подкосы располагаются в двух ,примерно перпендикулярных плоскостях относительно оси пояса фермы?Не лучше ли иметь,пусть и неодинаковые по всем направлениям,но бОльшие по величине моменты инерции при равном весе?Возьмем,например,круглую трубу 20х1:площадь ее сечения равна 59.69 мм^2?,а момент инерции - 2701 мм^4,и сравним вес метра с  равной по моменту инерции и габариту сечения квадратной трубой 20х20х0.55:окажется,что вес метра стальной круглой трубы равен 465.35 г,а квадратной - 333.76 г.
Само собой - можно сказать.что более тонкостенные сечения будут более эффективными:однако даже при равной толщине стенок окажется.что равная по весу круглой трубе квадратная сечением 15х15х1 имеет минимальный момент инерции всего на 12% меньше,чем круглой - но ведь и габарит куда меньше.В итоге можно сказать,что равнопрочность будет достигнута где-то в районе квадрата 18х18 с соответствующей толщиной стенки.
К тому же - будет ли каждая труба фермы нагружена именно в районе предела устойчивости:сильно сомневаюсь в возможности этого даже при скрупулезном расчете и наличии полного  сортамента труб под рукой.
Вот и выходит примерно то на то - а с учетом того,что прямой рез куда менее трудоемок,нежели разделка концов трубы под сварку с круглой трубой,выводы можно сделать неоднозначные.

Спасибо Владимир Павлович.
Вот действительно ответ специалиста.
И разница в моментах инерции понятна - около 12%.
Если грубо считать, даже при самых строгих придирках, равнопрочную конструкцию легко получить при максимум 12 - ти % увеличении веса. Я правильно думаю?
 
Только где взять квадратную трубу допустим 18х18х? что бы получилось равнопрочно круглой 20х20х1 плюс длина сварных швов у фермы из квадратной трубы длиннее.
 
стати,знаете ли - что это такое?
-- не, греческий алфавит тут не при чем. Я много чего из электросварной профильной трубы имени северстали делал. На удивление при небольших нагрузках теряет устойчивость и лопается вдоль шва. Упругой деформации практически нет, сразу пластика. Вобщем ничего ответственного без трехкратного запаса я бы из нее делать не стал. Просто по факту - нету доверия этому материалу.
 
Только где взять квадратную трубу допустим 18х18х? что бы получилось равнопрочно круглой 20х20х1 плюс длина сварных швов у фермы из квадратной трубы длиннее.
Я использую для сварки фермы трубу СТ 20 сечением 20х20х0.8 , в местах усмления 20х20х1,5. Варю полуавтоматом с добавкой аргона, что-бы меньше брызгало. А лучше всего конечно АДС (ТИГ).
 
В таких случаях моя бабушка говорила "Ни вочто, ни прошто на супротив того что, вот тебе и пожалуйста", убеждать  дело безнадежное. Да будет услышано сказанное.
А кто хочет быть великим, да пусть им будет.
На потерю устойчивости считают любой   стержень фермы который может иметь усилие сжатия в процессе эксплуатации. 
Пчеловоду - все можно, что подтверждается расчетом. Но это очень сложное дело. Поэтому идут от достигнутого или проверенного на практике. Для этого пользуются чертежами много лет летающих самолетов. С уважением.
 
Поэтому идут от достигнутого или проверенного на практике. Для этого пользуются чертежами много лет летающих самолетов. С уважением. 

Вот уж по истине мудро. Зачем вновь и вновь изобретать велосипед. Нужно как можно больше использовать наработанный опыт и вероятность ошибки сдвинеться во много раз.
 
Расчёт дело хорошее,я тоже посчитал фермочку для эксперимента, получил необходимые сечения,моменты инерции,прикинул диаметры и толщину труб.Звоню на фирму по продаже и спрашиваю есть такие трубы диаметром: стока,стока и вот стока,толщиной: стока,стока и вот стока марка 4130 ,отвечают :всё есть если не будет достанем! Еду с радостью:этой стока другой вот стока и.т.д.  называют сумму ,я сажусь на ж.. в среднем 5 баксов за метр.я их спрашиваю,они что золотом покрыты?Отвечают,что импортные из самих штатов.Тогда прошу чё нить национальное без шва ,есть говорят1020 в10 раз дешевле НО самая тонкостенная труба 1,25мм х21мм, любой другой деаметр трубы больше или меньше 21мм толщиной от1,5 и выше  :-X
Под заказ сделают любую но от тоны и выше.Пришлось брать 21мм,теперь закончилась, пошёл докупить уже и того нет.
И вот остаётся только шёвная из1010 есть круглая ,квадратная ,прямоугольная правда (0,8 уже не делают)
Размер стандартный и видно ,что в диапазоне пригодном для меня (диаметр от10мм до 30мм) круглые выигрывают ассортиментом.
 

Вложения

  • 123_034.jpg
    123_034.jpg
    59,9 КБ · Просмотры: 154
Не стоит повторять чужих ошибок . Стоит повнимательней полистать форум  http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1135358644
Самая первая попытка сделать самолет из подручных материалов .  ферма получилась очень тяжелая , если конечно воткнуть мотор лошадей под 100 , то полетел бы . Но в итоге получились хорошие аэросани.  ;D      http://www.youtube.com/watch?v=Wg09VOPV4OY

А вот это выступление не самоделкина....
Какая разница квадрат  из единички и круглая труба с тойже плоскостью развёртки вес один и тот же различия могут быть лишь в особенностях восприятия нагрузок в равных плоскостях но это нужно видеть и грамотно манипулировать ими.
И насчёт полёта при ста лошадях.... Я летаю на 50ти и не плохо а даже очень не плохо. Приезжайте в Й- Олу. Будет возможность в этом убедиться. Из фильма в бой идут старики... А сбил!!!! то как, вопреки всем законам аэродинамики. А летит то как вопреки всем нападкам скептиков. ;D
 
В электросварных трубах в зоне продольных сварных швов имеет место  значительное изменение структуры металла. Предпочтительно применять бесшовные трубы. Обращаю Ваше внимание на необходимость учета фактора трещиностойкости,  в первую очередь соединений, которая зависит от допустимой величины неоднородностей (дефектов) в швах при сварке и циклических напряжений в процессе эксплуатации. Разрушение  произойдет  внезапно через N-е количество полетов.  В ответственных конструкциях все швы проходят проверку на допустимую   дефектность.  Результаты документируются. Это предельно важно,  если изделие  идет на продажу. Для ответственных  конструкций тело трубы обязательно должно проходить 100%  дефектоскопию.
К предыдущему, изменение веса приведет к изменению напряжений, поэтому 12% может быть значимым.
Как правило, профильные стальные трубы предназначены для изготовления мебели и других неответственных конструкций. Сварка продольных швов в них высокочастотная.  На ответственных конструкциях применять их не советую. Устанавливать конкретные размеры  может только конструктор этого объекта и никто более.   Проверка  конструктивных решений  производится,   как правило,  в рамках экспертизы  всего проекта.  С уважением.
 
-- не, греческий алфавит тут не при чем. Я много чего из электросварной профильной трубы имени северстали делал. На удивление при небольших нагрузках теряет устойчивость и лопается вдоль шва. Упругой деформации практически нет, сразу пластика. Вобщем ничего ответственного без трехкратного запаса я бы из нее делать не стал. Просто по факту - нету доверия этому материалу. 
И Вы считаете,что вот такое утверждение может служить основанием для инженера - умеючи,знаете ли,можно легко поломать и титановые конструкции и угольные и любые другие.Сказанное означает лишь уровень Вашего знакомства с предметом.Так,выбрали бы все же - правое,или левое яйцо мешает великому танцору основные проблемы в трещинах по шву,или в текучести с начала нагружения?Марку примененной и изуродованной стали также привести не соизволили - а про то,что следует просто взять все,что попало,как бы,никто не утверждал:вот характеристики используемого материала всегда знать жизненно необходимо.
Идем далее : было произнесено нечто невнятное насчет "трехкратного запаса"- о чем,интересно,идет речь,об отношении предела прочности к макс.эксплуатационной;расчетной нагрузки,или о чем-то еще,таинственном,понятном лишь Вам одному и существующем в Вашем воображении?В жизни же примерно так:в ферме фюзеляжа Су-26 применена высокопрочная нержавеющая сталь ВНС2 с пределом прочности 140 кГ/мм^2 при предельном напряжении по сварному шву 90 кГ/мм^2 - ни один тензодатчик из установленных на каждом стержне на стат.испытании при 100% нагружении не зафиксировал напряжения выше 28 кГ/мм^2 ;какой,по Вашей версии,здесь запас?
Только где взять квадратную трубу допустим 18х18х? что бы получилось равнопрочно круглой 20х20х1 плюс длина сварных швов у фермы из квадратной трубы длиннее. 
Где,где - в Караганде:это я должен сказать,где взять трубы,колеса,мотор,винт и приборы для Вашей поделки?Насколько я понимаю,каждый строит из доступных именно ему материалов,с использованием доступных именно ему комплектующих - и вопрос задан и разговор идет именно в общих словах,т.к.любое сведение его к конкретике неизбежно приведет к утопанию в частных подробностях.
Насчет увеличенной длины сварных швов в квадратных трубах просто упал со стула - с какого же хрена ей быть больше при равном периметре;в какой пропорции разменивается длина шва на его плоскую,либо пространственную геометрию;в каком случае швы будут ровной строчкой,а в каком случае - напоминать переполненные туалеты типа "сортир" при узле,где сходятся,скажем,4 или более стержней?
Устанавливать конкретные размеры  может только конструктор этого объекта и никто более.   Проверка  конструктивных решений  производится,   как правило,  в рамках экспертизы  всего проекта.
Стиль Вашего изложения мне что-то напоминает - кажется,таким бюрократическим сленгом изъяснялись чиновники и партайгеноссе с незабвенном СССР:Вы забыли еще вставить "есть мнение".
А,по существу:каждый самодеятельный авиастроитель,по факту и является конструктором своего "объекта" даже при полном следовании документации разработчика при постройке аппарата.имеющего прототип - и ВСЯ ответственность за каждый установленный шплинт лежит именно на нем; каким бы экспертизам ни подвергался построенный им аппарат,обнаружить каждый возможный скрытый дефект в уже собранной конструкции просто невозможно.
Хотя могу предположить,что Вы предлагаете самоделу следовать МАПовскому перечню этапов с защитой каждого из них:
- Аванпроект;
- Тех.предложение;
- Эскизный проект (с постройкой натурного макета и проведением макетной комиссии;
- Тех.проект (ну ладно,совместим его с рабочим)
- И т.д,и т.п,включая продувки в трубе,стат.и повторно-стат.испытания,методсовет ЛИИ...
Боюсь,даже Админ,мало стесненный в ресурсах,вряд ли может позволить себе такое - но,увы,и весь этот перечень отнюдь не исключает полного краха (см.Молнию-1,Як-58 и др.)
 
В электросварных трубах в зоне продольных сварных швов имеет место  значительное изменение структуры металла. Предпочтительно применять бесшовные трубы. Обращаю Ваше внимание на необходимость учета фактора трещиностойкости,  в первую очередь соединений, которая зависит от допустимой величины неоднородностей (дефектов) в швах при сварке и циклических напряжений в процессе эксплуатации. Разрушение  произойдет  внезапно через N-е количество полетов.  В ответственных конструкциях все швы проходят проверку на допустимую   дефектность.  Результаты документируются. Это предельно важно,  если изделие  идет на продажу. Для ответственных  конструкций тело трубы обязательно должно проходить 100%  дефектоскопию.
К предыдущему, изменение веса приведет к изменению напряжений, поэтому 12% может быть значимым.
Как правило, профильные стальные трубы предназначены для изготовления мебели и других неответственных конструкций. Сварка продольных швов в них высокочастотная.  На ответственных конструкциях применять их не советую. Устанавливать конкретные размеры  может только конструктор этого объекта и никто более.   Проверка  конструктивных решений  производится,   как правило,  в рамках экспертизы  всего проекта.  С уважением.

Уважаемый 64411, я в свою очередь приведу свой пример.
Я на своей последней конструкции пневмохода, достаточно в больших количествах применил трубу квадратного сечения, для облегчения веса. Так как условие плавучести машины только за счет собственных колес - одно из наиважнейших, иначе пропадает весь смысл создания подобного вездехода.
Так вот в частности крепление реверс-редуктора было выполнено как раз из той самой квадратной трубы. Редуктор нагрузки на разрыв испытывает неимоверные, пришлось весь корпус с двух сторон укрепить металлическими пластинами 3 мм. толщиной. Иначе дюралевый корпус реверса просто разрывало пополам через 2 месяца эксплуатации. Но как не странно само крепление, которое испытывает соизмеримые нагрузки,  более чем 10 летний срок эксплуатации, ни разу не подвело и не ремонтировалось, не говоря уже о каком-то внезапном разрушении.
Я согласен с В.П. Лапшиным, каждая конструкция должна быть хорошо продумана, иначе и из конфетки может получится г...
 
В электросварных трубах в зоне продольных сварных швов имеет местозначительное изменение структуры металла. 

С чего вы взяли, что имеет значение сохранение структуры в сварном шве? В любом соединении за основу берёться прочность сварного соединения а не сохранение его структуры. Примером этого служит пайка, например латунью. И не кому нет дела, что в шве одна латунь, главное чтобы соединение обеспечивало достаточную прочность.
Следите чтобы в шве не было перекала напильник в зубы и пробуйте. Пильнули трубу пильнули шов. и сразу ощутите разницу. Мало того не нужно грудить наплав если наляпали снимите лишний металл. Лучшее на мой взгляд соединение получаеться в аргоне или смесях. Не надо пугаться всё это просто. Отбросте инерцию и перейдите на аргон. Ато привыкли работать с помощью лома и какойто матери и грузитесь проблемами. Я уже устал повторять самоделки, не рекордные планеры, нагружены не на столько, чтобы лезть в тонкости тех процесса.
 
Следите чтобы в шве не было перекала напильник в зубы и пробуйте. Пильнули трубу пильнули шов. и сразу ощутите разницу.

А если разницу ощутил, что делать дальше?
 
Спасибо за диспут. В сварном шве всегда формируется своя структура металла, потому, что другие условия формирования.  Металл шва обеспечивает равнопрочность соединения, но есть зона термического влияния, где происходит рекристализация основного металла, это место является слабым при циклических воздействиях. При сварке ТВЧ бывают случаи низкого качества шва. Исходя из вышесказанного, для ответственных узлов предпочтительней использовать бесшовные трубы. Решение принимает конструктор. Только он может и должен знать условия нагружения каждого элемента фермы.   Самоделкины работают от достигнутого. Что-то работает, сделаю так же, значит высока вероятность, что будет работать. Но при этом летают сами и рискуют только собой или близкими или добровольцами. Кстати подавляющее большинство стальных Ж/Д мостов клепанные.
 
Уважаемый "alsmat" вы в завершении свое поста   "Я согласен с В.П. Лапшиным, каждая конструкция должна быть хорошо продумана, иначе и из конфетки может получится г..." правильно сказали, что все в руках Конструктора, включая ответвенность. В мостостроении при испытании моста конструктор (проектировщик) стоит под мостом. С уважением.



Наверх
 
Где,где - в Караганде:это я должен сказать,где взять трубы,колеса,мотор,винт и приборы для Вашей поделки?Насколько я понимаю,каждый строит из доступных именно ему материалов,с использованием доступных именно ему комплектующих - и вопрос задан и разговор идет именно в общих словах,т.к.любое сведение его к конкретике неизбежно приведет к утопанию в частных подробностях.
Вот именно из доступных,а доступны из квадратных будет будут,15х15, 20х20 ,25х25. Хоть наши хоть буржуйские они одинаковы по стандарту. А круглые трубы и в миллиметрах и в  дюймах, вариантов подобрать нужную намного  больше.
Цитата:
Только где взять квадратную трубу допустим 18х18х? что бы получилось равнопрочно круглой 20х20х1 плюс длина сварных швов у фермы из квадратной трубы длиннее.

Насчет увеличенной длины сварных швов в квадратных трубах просто упал со стула - с какого же хрена ей быть больше при равном периметре;в какой пропорции разменивается длина шва на его плоскую,либо пространственную геометрию;в каком случае швы будут ровной строчкой,а в каком случае - напоминать переполненные туалеты типа "сортир" при узле,где сходятся,скажем,4 или более стержней?

Считаем круглая труба 20х20 ,периметр 20х3,14=62,8мм.
Квадратная труба         18х18 ,периметр 18х4=72 мм.
 
Считаем круглая труба 20х20 ,периметр 20х3,14=62,8мм.
Квадратная труба 18х18 ,периметр 18х4=72 мм.
Вот спасибо - научили считать периметры.
Но что же вырвали задачку 3-го класса ЦПШ из контекста с остальными соображениями - знаний хватило лишь на это?
От души сочувствую - но вряд ли могу помочь.
 
Назад
Вверх