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 Oggetto del messaggio: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: mercoledì 30 gennaio 2019, 21:43 
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Iscritto il: mercoledì 30 gennaio 2019, 21:36
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Salve a tutti

Per il dimensionamento della componentistica interna di un trapano percussore, dovrei calcolare la forza di impatto della massa battente (un cilindretto in acciaio che scorre all'interno della camera di compressione, di circa 0,07 kg), contro l'incudine interna, dello stesso materiale, considerata come un corpo fisso.
I dati che ho sono la velocità prima e dopo l'impatto e, dunque, il coefficiente di restituzione dell'urto, nonchè l'energia di impatto.
Qualche idea?
Anche applicando il teorema dell'impulso dovrei avere nota la durata dell'impatto credo.


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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: domenica 3 febbraio 2019, 15:17 
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Iscritto il: lunedì 14 marzo 2011, 17:44
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Anche applicando il teorema dell'impulso dovrei avere nota la durata dell'impatto credo.

è, è, è che proprio qua sta tutta la faccenda.
in letteratura italiana non ho mai trovato indicazioni.

se l'azione la si condidera istantanea (ipotesi valida solo se si ha a che fare con con due corpi rigidi), la forza impulsiva tende all'infinito (applicando il limite).

in letteratura vengono riportati tre tipi di carichi di carattere impulsivo, intendendo con ciò carichi che agiscono per breve durata, e vengono fornite le soluzioni nel caso in cui le rispettive risposte non escano fuori dal campo elastico,
solo che nulla si dice circa il valore massimo del carico e della sua durata, in altre parole, nelle applicazioni che ho riscontrato, viene fornito il valore massimo della forzante p(t) e la sua durata (durata breve), ma non si fa alcun "aggancio" alla realtà, a casi reali.

nel forum qualcuno ha tentato di risolvere il problema (la mia ex suocera in altro forum), solo che a mio modesto parere, sono stati combinati ragionamenti e passaggi che - senza che se ne siano accorti - portano alla risposta in termini di spostamento che è quella del moto libero del sistema e non la risposta dove la forzante è di natura impulsiva.

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Tra quello che noi riusciamo a malapena a vedere e quello che in realtà accade veramente c'è sempre molta differenza (Banondre, filosofo greco agnostico del II sec. d.C.).


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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: martedì 5 febbraio 2019, 10:41 
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Iscritto il: mercoledì 30 gennaio 2019, 21:36
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Grazie perla risposta!

Documentandomi in questi giorni (sono cose studiate ma anni ed anni fa e senza mai, appunto, un'applicazione pratica) purtroppo non ne sono venuto a capo.

Avevo pensato di ottenere la deformazione del proiettile tramite simulazione Fem, però avrei voluto validare i risultati con una discussione teorica.
Al momento sto cercando se esistano degli esempi che possano darmi un'idea di quanto possa essere il valore di questa forza, magari da crash test (tipo quelli sui caschi) ecc.

Do comunque un'occhiata alla discussione di cui hai parlato!


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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: martedì 5 febbraio 2019, 10:50 
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Iscritto il: lunedì 14 marzo 2011, 17:44
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Località: Atene (Greece)
io ho una mia idea definitiva circa la soluzione teorica di questo problema:

se il problema lo si vuole agganciare a un qualsiasi caso reale risulta irrisolvibile.
(da un punto di vista delle applicazioni pratiche non possiamo accettare risultati numerici che a priori sappiamo non riflettono quelli reali).
il problema reale lo si risolve tramite prototipi da sottoporre a sperimentazione sino a rottura.
il dimensionamento iniziale lo si fa aiutandosi con la teoria che fornisce dati non certi.

potrei spiegarne il perché di questa mia conclusione.
(mi rimarrebbe, e sono alcuni anni che ci penso, di andare a trovare una certa persona, per chiedergli "quanto vale la durata di una forza impulsiva reale?", cosa che prima o poi farò; perché sono certo che questa persona è "l'unica al mondo" che ha la risposta veramente definitiva).

nella letteratura anglosassone (e anche sovietica) esistono una miriade di testi, a partire dagli anni '60, che trattano il problema degli urti, in maniera molto estesa, solo che l'inglese con un certo sforzo lo riuscirei a leggere, ma altra roba è leggere per capire, senza l'assillo di chiedersi se si è tradotto giusto.
per cui rinuncio la lettura di pagine inglesi.

se riesci "a sapere" qualcosa, batti uno o più colpi.

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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: giovedì 7 febbraio 2019, 19:36 
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Iscritto il: mercoledì 30 gennaio 2019, 21:36
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Molto interessante quello che scrivi, è un argomento che non ho mai avuto occasione di approfondire, in tutti i corsi si tratta dell'impulso in linea teorica senza mai un calcolo reale, almeno nei corsi che ho seguito io.

Stavo ragionando su una cosa:

Partendo da questa formula per la forza impulsiva (https://it.wikipedia.org/wiki/Urto):

Immagine

per il calcolo di F mi servirebbe l'accelerazione relativa tra i due corpi, e la massa del secondo.
Teoricamente però questa accelerazione (essendo il bersaglio fermo presumo sia quella del proiettile poco prima dell'impatto) potrei calcolarla da un modello che sto sviluppando con Matlab (qualora girasse) riferito alle caratteristiche già note di un trapano percussore di riferimento, per poi applicare la formula.
Di questo modello ho anche il rebound coefficient e tutte le masse.

Cosa ne pensi?

Ps: il tutto serve per selezionare una cella di carico utile a costruire un banco prova per misurare la forza di impatto di altri modelli o dello stesso dopo averne modificato la componentistica interna per varie esigenze (tra cui rifare tutto in Inox).


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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: giovedì 7 febbraio 2019, 20:29 
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Iscritto il: lunedì 14 marzo 2011, 17:44
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Località: Atene (Greece)
non posso stare fermo sulla sedia davanti al pc perché ho perso diverse ore di sonno e so che mi addormenterei davanti al video per almeno un paio di ore; domani (spero domani) cercherò di dire la mia.

verso il 2016 ho cercato di chiarirmi la questione (quella inegneristica, non quella puramete teorica), partendo dai testi di fisica, collazionando le varie pagine specifiche dei testi italiani di dinamica strutturale (un numero miserabile di pagine quelle in italiano, inconcludenti) e scaricando un po' di roba dal web, incluse le pagine di wikipedia. il tutto l'ho riposto in una carpetta, che tengo visibile, che mi ero promesso di riaprire, ma sono passati tre anni senza averla riaperta.

o.t. (off topic!) dimenticavo di dire che oltre quella persona che dicevo, ne esiste un'altra al mondo, il + GRADE UTENTE tra tutti i GRANDI utenti di questo mondo, che risolverebbe in un paio d'ore il problema ingegneritico (risolve pure quelli a priori irrisolvibili); anche se spesso la soluzione che ottiene è a capocchia, come il suo CERVELLO.

p.s.
essere studenti è una bella faccenda, ti vengono forniti tutti i dati e devi solo risolvere applicando teoria e procedimenti congruentemente, e si "rischia" di prendere 30 e molte lodi.
i professori, per quanto "cattivi", non propongono, non assegnano, problemi non risolvibili.
ma appena si è fuori e ci si pone una questione come questa della pratica ingegneristica, la faccenda si ingarbuglia.

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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: venerdì 8 febbraio 2019, 11:18 
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Iscritto il: venerdì 6 gennaio 2006, 23:34
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Località: Como
Ciao Salvatore, ciao a tutti.
Sull'argomento abbiamo fatto una discussione io, g.iaria e altri.
Per le basi teoriche va recuperata quella discussione.
Il risultato è questa formulazione che calcola la forza di impatto di peso su una struttura.
La forza di impatto dipende sia dalla massa e velocità del peso che cade, sia, e soprattutto, anche dalla elasticità della struttura ricevente che deve essere considerata come un ammortizzatore elastico.
Saluti

Immagine


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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: venerdì 8 febbraio 2019, 12:06 
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Iscritto il: lunedì 6 ottobre 2014, 9:31
Messaggi: 1145
vedi anche qui

https://mega.nz/#!hY9XxSKI!5O48JMVNb5nO ... TI4HwrvzpQ


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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: martedì 12 febbraio 2019, 17:07 
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Iscritto il: mercoledì 30 gennaio 2019, 21:36
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Mi stavo spulciando tutte le discussioni sull'argomento che mi avete consigliato, ed il materiale linkato, grazie davvero! Vi citerò nella tesi :)

Riguardo il coefficiente di restituzione ho capito che non posso utilizzarlo (ammesso che serva), perché la corsa di ritorno del proiettile, dopo l'urto, è influenzata dalla colonna d'aria interna al cilindro che ha ancora una pressione elevata, motivo per cui, credo, nei dati che ho risulta inferiore a quello tipico per un urto acciaio-acciaio.

Ho letto la discussione in cui arrivavate ai calcoli della tabella che hai postato, Betoniera, e le formule più "raffinate" di g.iaria (viewtopic.php?f=8&t=54588&hilit=impatto+urto&start=40) .
Li ho applicati ma devo ripeterli perchè mentre scrivevo mi sono accorto di un "errorino": la vostra discussione riguardava una trava inflessa, mentre il mio pezzo è soggetto ad un urto lungo l'asse (sto considerando come bersaglio una barra di acciaio, la stessa usata durante i test di impatto secondo normativa), non a caso mi esce un valore molto inferiore a quello calcolato.

Intanto, sfruttando il fatto che già conosco il valore dell'energia di impatto, come ipotizzato da Legs (viewtopic.php?f=8&t=54588&hilit=impatto+urto&start=10), ho provato ad uguagliare l'energia di deformazione elastica a tale valore, arrivando a determinare il carico (statico) equivalente (U=F^2*L/2EA). Risulta di circa 12000 N, 1200 kg generati da una massa di 0,07 kg con la velocità equivalente ad una caduta da 3 m.
Sinceramente non so se prendere con le pinze questo valore. Il fatto che mi fa pensare è che il test è condotto con la barra in acciaio (inserita nel mandrino) poggiata ad un blocco di cemento, per cui credo che il carico trasmesso sia minore. Inoltre l'urto non è perfettamente elastico.
D'altra parte dovrò misurare la forza tramite una cella di carico, ancora non so in che modo, magari interponendo tra cella e punta del cemento, quindi forse potrei considerare questo valore come cautelativo :?:


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 Oggetto del messaggio: Re: Calcolo forza impatto
MessaggioInviato: mercoledì 13 febbraio 2019, 21:08 
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Messaggi: 7121
Località: Atene (Greece)
ciao betoniera.
le discussioni che dici le avevo approfonditre anni fa. difatti a quelle mi riferivo in uno dei miei primi post.

se si vuole in qualche maniera venire a capo (ammesso sia possibile per come è strutturato questo forum),
tanto per cominciare convieni o no che non si può sommare un P ad una mt ? (vedi espressione del fd ('fattore dinamico'?))

poi, tanto per iniziare a sgomberare il campo da metodologie superate nel tempo (superate perché non idonee),
è bene precisare che il pdf linkato da Legs sono i paragrafi della famosa e storica Scienza delle Costruzioni di Timoshenko, della II edizione inglese del 1940, tradotta e pubblicata in Italiano da Viglongo poco meno di un secolo fa.

uno dei principi è che se a seguito dell'applicazione di qualsivoglia carichi di natura statica in una struttura, detta struttura non ha escursioni in campo plastico,
nel momento in cui si vuole capire come risponde a carichi di natura dinamica,
non si tiene conto dei carichi di natura statica che non producono effetti oltre il campo elastico (tanto lo si dimostra facilmente).
alla fine si vanno a sommare gli effetti per carichi applicati quasi staticamente con quelli derivanti dai carichi dipendenti dal tempo.
questo è uno spunto a seguito del quale si può comprendere perchè la metodologia di Timoshenko (di quasi un secolo fa e seguita anche dal Belluzzi) agli inizi degli anni '70 è stata abbandonata.

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