Constructieprincipes voor het vergroten van stijfheid

Presentatie over: "Constructieprincipes voor het vergroten van stijfheid"— Transcript van de presentatie:

1 Constructieprincipes voor het vergroten van stijfheid
2 kN A C E Fs B DH DV Fs·cos 71,6° Fs·sin 71,6° 740 400 280 les 9 Constructieprincipes voor het vergroten van stijfheid les 9

2 Hoogkantig belaste balken zijn stijver
Materiaalverbruik gelijk, maar... ...de paarse zakt 64 keer zoveel als de blauwe! les 9

3 Gebruik van ribben, omgezette kanten, e.d.
Omzetten van een stukje rand vergroot het traagheidsmoment enorm. les 9

4 Geribbelde plaat, golfplaat, kanaalplaat
les 9

5 Met “ golven” verstijfd plaatwerk
les 9

6 Pas het verloop van het traagheidsmoment aan aan het verloop van de M-lijn
les 9

7 Gebruik van ribben, omgezette kanten, e.d.
Nog hogere stijfheid door driehoekige opstaande randen. les 9

8 Niet-prismatische balken zijn zelden kant-en-klaar te koop
Wel gemakkelijk bij gezette plaat hoeklijnen U-profielen extrusie: geen variërende I mogelijk. M les 9

9 Waar kan op het traagheidsmoment bespaard worden?
Opgelegde balk Bij een opgelegde balk die belast wordt onder zijn eigen gewicht verloopt de M-lijn parabolisch. Waar kan op het traagheidsmoment bespaard worden? Hoe kun je de vorm van het balk optimaliseren? M les 9

10 Voorbeeld momentlijnen buggy
F Goed: Platte aluminium buis hoogkantig belast Minder goed: Prismatisch extrusieprofiel les 9

11 Grotere diameter, kleinere wanddikte
Gelijk traagheidsmoment (en dus zakking), afnemende massa. 15 16 17 18 19 20 21 23 22 100% 60% 48% 40% 27% 35% 31% 25% 22% sportfiets 1965 sportfiets 2008 les 9

12 Lichtere materialen in het voordeel bij buiging
Aluminium weegt een derde van staal per volume-eenheid, dus A van de doorsnede mag 3x zo groot zijn bij gelijk gewicht per meter! A X 3, m gelijk! I X 6,8! staal aluminium even zwaar traagheidsmoment 6,8 maal zo groot stijfheid les 9

13 Vermijd buiging! (waar mogelijk)
Constructies waar alleen trek en druk in werkt maken vaak optimaal gebruik van het materiaal en zijn daardoor zeer stijf. Men noemt dit tensegrity-constructies. (Woord uitgevonden door de amerikaanse architect-ontwerper R. Buckminster Fuller) alleen buiging goed buiging + trek/druk beter alleen trek/druk best! les 9

14 Tensegrity-structuren: torens en koepels
les 9

15 Tensegrity versus buiging
Rijdend “vakwerkje” bestaande uit scharnierende staven. De meeste worden alleen op trek en druk belast. Hier fungeert elke ovale buis als een balk die op buiging wordt belast. les 9

16 Voorbeeld: derdejaarsproject
Verhoging van het traagheidsmoment I met ribben (T-profielen); Rib verloopt in hoogte overeenkomstig de M-lijn. F les 9

17 Neem de kortste weg van krachtpunt naar vaste wereld!
F F les 9