Optymalizacja

W konstrukcji niezoptymalizowanej naprężenie sięga ok. 185 MPa, dlatego w dalszej optymalizacji będę starał się przede wszystkim zmniejszyć naprężenia.

Pierwszym krokiem optymalizacji jest zastosowanie grubszych lin, które przejmują część obciążenia, co przyczynia się do odciążenia miejsca utwierdzenia. Zwiększyłem średnicę lin z 25 na 27 mm przyczyniając się do zmniejszenia naprężeń z 185 na 172 MPa.

Dla średnic lin 29, 31, 33 mm naprężenia wynoszą odpowiednio 162, 154 oraz 147 MPa. Dalsze zwiększanie średnic lin nie powoduje zmniejszenia naprężeń, stąd ostatecznie dobieram średnice lin 33 mm.

Kolejną optymalizacją jest pogrubienie ścianek w miejscu utwierdzenia z 14 na 15 mm. Efektem tego jest zmniejszenie naprężenia do ok. 142 MPa.

Dla ścianki o grubościach 16, 17, 18 mm naprężenia wynoszą odpowiednio 138, 133 oraz 130 MPa. Dalsze zwiększanie grubości ścianki nie zmniejsza już naprężeń, stąd dobieram grubość ścianki w miejscu utwierdzenia 18 mm.

Po tej części optymalizacji uzyskałem zmniejszenie odkształcenia z 16 do 10,7 mm.

Kolejnym krokiem optymalizacji jest „odchudzenie” ścianek poza miejscem utwierdzenia. Rozkład naprężeń w belce „bociana” przedstawia się następująco:

Zmniejszając grubość ścianki z 10 mm na 9 i 8 mm nie wpłynęło na znaczną zmianę naprężeń w belce. Natomiast dla ścianki o grubościach 7, 6 i 5 mm naprężenia zmieniły się już znacznie i ostatecznie osiągnęły wartość 39 MPa. Aczkolwiek i tak są znacznie mniejsze od miejsca utwierdzenia.

Poprzez zmniejszenie grubości ścianki można zauważyć większy rozkład naprężeń w całej konstrukcji.

Po tej części optymalizacji przemieszczenia konstrukcji nieco wzrosły i oscylują w granicach 14 mm.

Kolejnym krokiem optymalizacji jest zredukowanie masy poprzez wykonanie otworów w bocznych ścianach „bociana”:

Widok z drugiej strony:

Poprzez wykonanie otworów zwiększyły się naprężenia do 127 MPa. Największe naprężenia wystąpiły w drugim otworze od strony utwierdzenia, lecz nie stanowią one większego zagrożenia.

Odkształcenia po wykonaniu otworów znacznie wzrosły i wynoszą 19 mm.

Ostatnią optymalizacją jest redukcja masy ścianek w poprzecznych kształtownikach „bociana” z 5 na 3 mm. Jak można było się spodziewać nie zmieniły się znacząco naprężenia, ponieważ nie biorą one zasadniczego udziału w przenoszeniu obciążenia.

Odkształcenia po optymalizacji