Analiza savijanja blanka

Započeo slob, 12 Decembar 2014, 15:48:39

prethodna tema - sledeća tema

0 članova i 1 gost pregledaju ovu temu.

slob

Predgovor prevodioca
Sledi prevod jednog naučnog rada a koji se odnosi na razmatranje savijanja štapova za ribolov. On će svakako biti doprinos boljem razumevanju fizičkih – mehaničkih dešavanja na štapu.
Naravno da ova znanja nisu neophodna sportskim ribolovcima, namenjena su inženjerima, ali biće, nadam se, interesantna kolegama ribolovcima koji iz čiste znatiželje čitaju ovakve i slične tekstove. Ako ništa drugo pogledajte bar crteže koji veoma lepo prikazuju savijanje štapova u raznim uslovima primene.

Pošto čitanje naučnih radova kao i izdvajanje suštine onog što je nama ribolovcima od interesa može da bude smorno pokušao sam da u  ovom predgovoru, iz priloženog naučnog članka i crteža koji ga prate, izvučem samo ono što je za nas najinteresantnije. Odnosno da cilj autora, da dokaže kako su proračuni teorije velikih deformacija primenljivi na savijanje ribolovnog štapa, ostavimo na uvid inženjerima i naučnicima ili  pojedinim ribolovcima - onima koji su za to i zainteresovani.

Dakle, da pojednostavimo. Suština je sledeće:

Za nas ribolovce važna su samo tri grafika iz prevedenog članka. I ako ih još oslobodimo tački, tačkica, kružića i natpisa bitnih za izvođenje naučnih zaključaka stvari postanu prilično jednostavne.

   
Na prvom grafiku prikazan je blank sa odnosom Tip/Butt = 0,19, što praktično definiše akciju ovog blanka. Postavljen je pod uglom od 60 stepeni a menja mu se opterećenje vrha teretom od F1 do F5, za šta nije važno koliki su oni u apsolutnom iznosu, jedino je važno da F5 veći 5x od F1.
Ugao koji vrh zahvata sa horizontalom menja se od 13 do 85 stepeni, a ono što je za nas važno to su crvene tačke koje pokazuju kako se pomera pozicija maksimalnog opterećenja sa veličinom opterećenja na vrhu štapa. Očigledno je da se, kako opterećenje raste, tačka max opterećenja pomera iz zone vrha prema drški, gde je i štap jači – otporniji – snažniji, što je dobro.


Na drugom grafiku je prikazano šta se dešava na štapu kada ga izdižemo do vertikale (0 stepeni između štapa i strune) pa čak i preko glave i ramena ribolovca (-20 stepeni između štapa i strune) pri opterećenju F5.
Očigledno je kako se kreće crvena tačka max opterećenja. Sve manji ugao između strune i štapa pomera koncentraciju opterećenja opasno sve više i više prema vrhu gde je štap najslabiji. Što nije dobro.
Ono što treba naglasiti to je kako izgleda opterećenje štapa u položaju 90 stepeni. Tu nema kritične crvene tačke. Štap je ravnomerno opterećen i ovaj ugao treba održavati kad god je to moguće.


I na kraju, treći grafik gde su prikazani štapovi različitih akcija, spore do brze akcije) ili štapovi sa odnosom Tip/Butt =1 do 0,1.
I ovde je lako uočljivo gde će biti maksimalno opterećenje blanka. Ono što je takođe vidljivo je da pri istom opterećenju štapa (F=5), vrhovi, kod štapova različite akcije, imaju i različite uglove prema horizontali, što se koristi i za merenje - određivanje akcije štapa a koja proizilazi iz veličine ovog ugla.

Dakle, za naše potrebe, cela naučna zapetljancija može da se pojednostavi i svede na prethodni tekst, za koji mislim da je dovoljno jednostavan i lako razumljiv.

A sad; prevod originalnog teksta:

Originalni tekst na : 

Naslov originala:

Analysis of the Characteristics of Fishing Rods
Based on the Large-Deformation Theory
Atsumi OHTSUKI, Prof., Ph.D.

Department of Mechanical Engineering, Meijo University,
1-501 Shiogamaguchi, Tempaku-ku,
Nagoya, Aichi 468-8502, Japan



Prevod:


Analiza karakteristika ribolovnih štapova
pomoću teorije velikih deformacija

Sažetak
Postoji vrlo malo naučnih studija o ribarskim štapovima u oblasti sportske rekreacije. Ova studija se bavi velikom deformacijom štapova a koja bi bila korisna u razvoju karakterističnog dizajna za ribolovne štapove. U ovom izveštaju, na osnovu nelinearne teorije Velikih deformacija, uvedene su nove osnovne jednačine za vitke, konusne štapove sa kružnim poprečnim presekom, a pod koncentrisanim opterećenjima na slobodnom kraju. Kao rezultat toga, ustanovljeno je da se velike deformacije ribolovnog štapa mogu opisati pomoću bezdimenzionalnih parametara opterećenja , pokazatelja o prečniku štapa i pomoću pratećih uglova. Osim toga, eksperimentalna verifikacija ove analize izvršena je pomoću realnog modela fleksibilnog štapa. Analiza je teorijski predvidela rezultate koji su u prilično dobroj saglasnosti sa eksperimentalnim podacima. Shodno tome, dokazano je da ova teorija o deformaciji može da bude od praktične koristi.

Uvod
U poslednjih nekoliko godina, sportske rekreativne aktivnosti, kao što su tenis, golf, skijanje, pecanje, itd su veoma popularne.
Performanse različite opreme koja se koriste u takvim slobodnim aktivnostima su takođe znatno poboljšane.
Naučna analiza funkcija takve opreme je neophodna u cilju razvoja njene praktičnosti. Razne studije koje razjašnjavaju karakteristike ribolovnih štapova su već objavljene. Međutim, postoji veoma malo naučnih studija iz ove oblasti.
Ponašanje – savijanje ribolovnih štapova može se okarakterisati kao velika deformacija. Štap je na donjem kraju pridržan od strane ribolovca a kružno je savijen zbog otpora i snage ribe koja deluje na gornjem kraju. Štap za pecanje je veoma vitak i fleksibilan. Pretpostavlja se zato da štap za pecanje prolazi velike deformacije. Konačno, i analiza ponašanja štapa za pecanje se opisuje kao problematika velikih deformacija grede-konzole sa konusom.
Cilj ove studije je da se teoretski razjasne karakteristike velike deformacije kod štapova za pecanje. Struktura štapa za pecanje je klasifikovana u dve vrste. Obično je to kombinacija štapa sa spojevima, sastavljena od nekoliko delova sa promenama u preseku a druga je konusni štap koji nema nikakve spojeve. U ovom istraživanju je teoretski analiziran, štap za pecanje sa konusom i bez nastavaka, koji je ustvari prototip štapa za pecanje.
Iako postoji Analitičko rešenje grede-konzole sa konstantnim presekom, konzola sa korakom ili konusom kao što je štap za pecanje, još nije analizirano.
Ovde je zato data osnovna jednačina koja određuje deformisani oblik modela konusne grede – konzole a koja je izvedena iz ravnotežnog stanja sa opterećenjem koncentrisanim na njenom slobodnom kraju. Pored toga, u cilju potvrde primenjivosti teorije velikih deformacija , teorijski rezultati se porede sa eksperimentalnim podacima.

Teorija velikih deformacija
U cilju da se predvidi velika deformacija koja se javlja u ribarskim štapovima data je pojednostavljena funkcija na Sl. 1. Dat je i matematički model konusne konzole - grede sa kružnim poprečnim presekom, podvrgnute zateznim opterećenjem na vrhu. Donji kraj je pričvršćen pod željenim uglom ,,beta".
   
Sl. 1 Velike deformacije ribolovnog štapa kojem je opterećen vrh

Matematički model
Kao što je prikazano u Sl.2 (a), data je dužina grede ,,L" kao i prečnik baze i vrha D1 i D2. Koordinatni sistem je postavljen u tački O, pa (x) predstavlja horizontalna pomeranja, i (y) vertikalna pomeranja a ,,teta" je ugao savijanja (ugao između tangente luka i horizontalne ose (x) , vidi Sl.2 b). Dužinu luka je označena sa ,, s", poluprečnik krivine sa (R) i moment savijanja sa M, matematička relacija između R, M, s, x, y i ,,teta" su izraženi kao:
.................sledi 17 matematičkih jednačina koje predstavljaju promene pri savijanju štapa. One su izostavljene u ovom prevodu a mogu se videti u originalnom tekstu!
   
Sl.2 Matematički model, (a) - Tanka i ravna konusna greda sa kružnim poprečnim presekom, (b) - Crtež izgleda opterećene konzolne grede

Teorijski proračuni i eksperimentalni rezultati
U cilju da se potvrdi primenljivost predložene analitičke teorije, eksperiment je obavljen na komercijalno dostupnom štapu za pecanje. Štap za pecanje se sastoji od pet delova priključenih neprekidno jedan na drugi. Za eksperiment je upotrebljena samo vršna sekcije (dužina L = 800 mm, težina W = 15,2gr, prečnik debljeg dela štapa D1 = 5,26 mm, prečnik tanjeg dela D2 = 0,98 mm, odnos prečnika D2/D1 = 0.186 , Yangov modul elastičnosti materijala E = 31,85 Gpa).
Šematski prikaz eksperimentalne postavke je prikazana na Sl.3. Štap je fiksiran debljim krajem na ispitnu poziciju.
   
Sl. 3: Eksperimentalna postavka

Deformacija štapa je u vertikalnoj ravni. Opterećenje se nanosi vešanjem tegova pomoću konca, okačenog na manji presek štapa – vrh štapa.
U eksperimentu, horizontalna i vertikalna pomeranja (x,y ), izazvana primenom vertikalnog opterećenja (P) na proizvoljnom položaju Q (x, y), su direktno obeležavane na list standardne mreže milimetarskog papira (1 mm skala) zalepljenog na vertikalnoj ravni u pozadini štapa.

Slika 4 pokazuje deformacije oblika štapa sa odnosom D2/D1 = 0,186 učvršćenog pod uglom ,,beta" = - 60 °. Efekat ne-dimenzionalnog opterećenja ,,alfa"., u rasponu od lakog do opterećenja težim teretom, pod velikim deformacijama, je dobro poznat. Deformacija se povećava postepeno sa povećanjem nedimenzionalaog opterećenja ,,alfa".
Tačke prikazane na slici sa krstićem predstavljaju maksimum vertikalnog pomeranja ( y max), odnosno tačku gde je opterećenja na štapu maksimalno, a koja teži da se kreće ka fiksiranom kraju štapa, kada se opterećenje povećava.

Sl. 4: Efekat nedimenzioniranog opterećenja ,,alfa" na deformacije štapa

Takođe iz Sl.4 se može videti da su stvarne vrednosti iz eksperimenta, koje su označene kružićima, veoma blizu teorijski proračunatoj vrednosti.

Slika 5 pokazuje oblike deformacije štapa D2/D1 = 0,186 sa konstantnim opterećenjem ,,alfa"= 5,63. Pomoću ove slike, moguće je posmatrati efekat ugla učvršćenja ,,beta" pri deformaciji štapa. Sa povećanjem ugala ,,beta", u velikoj meri se deformiše vrh štap, (y max) teži da se pomeri prema vrhu. Ovde se, takođe, teoretski proračuni dobro slažu sa eksperimentalnim merenjima.

Sl. 5: Efekat promene ugla učvršćenja ,,beta" na deformacije štapa

Sl. 6 pokazuje deformacije štapa učvršćenog pod uglom ,,beta" = - 60 ° i kada je konstantno nedimenzionalano opterećenje ,,alfa" = 5,0. Pri ovome se mogu ispitati efekti promene odnosa D2/D1 na oblik velikih deformacija. Deformacija se postepeno smanjuje kako se odnos D2/D1 povećava, što znači da se štap sa većim odnosom D2/D1 teže savija u poređenju sa štapom koji ima manji odnos D2/D1. Razlike, kod štapova, su izuzetno izražene u oblasti (y max ). Tačka (y max), teži da se kreće ka fiksiranoj strani štapa kad se odnos D2/D1 povećava.

Sl. 6 Efekat promene odnosa D2/D1, na deformacije štapa

Na Sl. 7 predstavljen je primer varijacije nedimenzionalnog opterećenja i vertikalnog pomeranja y max / L  ka vrhu štapa, za nekoliko uglova ,,beta" pod posebnim uslovima u kojima je odnos D2/D1 = 0,1.
   
Sl. 7: Relacija između; nedimenzionalnog vertikalnog pomeranja, y max/L i nedimenzionalnog opterećenja ,,alfa"-  kada je štap učvršćen pod raznim uglovima ,,beta"

Kada je štap fiksiran pod uglom ,,beta" = - 90 °, a štap je komprimovan sa opterećenjem manjim od kritičnog opterećenja, on se uopšte ne savija . Kada opterećenje pređe navedeno kritično opterećenje , štap prihvati i počinje da se savija. Ovo kritično opterećenje (P cr) je Ojlerova kritična sila izvijanja . U ovoj slici, diskontinuitet linije (kada je ,,beta" = - 90 °) pokazuje kritično opterećenje (koje korespondira sa nedimenzionalnim opterećenjem ,,alfa" cr = 0,804).
Na Sl.7 su prikazani, kako proračuni zasnovani na linearnoj gredi, tako i po teoriji velikih deformacija. Jasno se vide granice primene teorije linearne grede. Na primer, teorija linearne grede je primenjiva dok opterećenje ,,alfa" ne uzme vrednost od oko 0,3 (ako se usvoji tolerancija greške, između tačne teorije i proste linearne teorije, na oko 2%).

Zaključci
Za efikasnu upotrebu ribarskog štapa, bilo bi korisno da se razume velika deformacija i ponašanje jednog ribarskog štapa pod različitim opterećenjima.
U ovom radu, nelinearna velika deformacija daje pojednostavljen odgovor o štapu koji je analiziran . Osnovne jednačine mogu se dobiti u koncentrisanim opterećenjima na vrhu štapa i obračunavaju se strogo metodom numeričkog rešenja. Dobijaju se brojčana rešenja za reprezentativne količine otpornosti, kao što su horizontalno i vertikalno pomeranje. Osim toga, eksperiment je izvršio potvrdu primenljivosti teorije velike deformacije.
Na osnovu rezultata ovih teorijskih i eksperimentalnnih analiza izvedeni su sledeći zaključci :

(1) Savijanje štapa zavisi od odnosa parametara kao što su opterećenje, odnos prečnika D2/D1 i ugao učvršćenja ,,beta". Posebno treba istaći da oblik savijanja štapa zavisi najviše od odnosa D2/D1.
(2) Tačka sa maksimalnom vertikalnom pozicijom ( y max) teži da se premešta ka fiksiranom kraju štapa, kad se ,,alfa" i D2/D1 povećavaju a kada se ,,beta"- sa negativnim predznakom povećava ( y max) teži da se premešta prema vrhu štapa.
(3) Vertikalna pomeranja vrha (y) su takođe u funkcija ,,alfa" i D2/D1.
4) Rezultati koje je predvidela teoretska analaza se u veoma dobroj saglasnosti sa dobijenim eksperimentalnim podacima.

Zahvalnost
Autor odaje priznanje doprinosu, za data processing, gospodina Mr. T. Takeuchi of the Meijo University, Japan.


Preveo: Slob
"Ako  nismo u stanju da nešto predstavimo brojevima, to svakako znači da je naše znanje o tome nedovoljno."
                                                          Lord Kelvin

prenky sl hr


laki22

au, ovo me podsetilo na fax i otpornost materijala :D

slob

prenky sl hr,
Ovaj tvoj savijeni Harisson po obliku nedoljivo liči na progresiv akciju, na sl.6,  kod štapa D2/D1= 0,5 a bogami vuče malo i prema =1.

laki22.
Ako hoćeš da se potsetiš baš na ispitivanja otpornosti materijala (Čvrstoća, Yungov modul......itd.) pogedaj lepljivu temu "Karakteristike blanka".



"Ako  nismo u stanju da nešto predstavimo brojevima, to svakako znači da je naše znanje o tome nedovoljno."
                                                          Lord Kelvin

prenky sl hr

kolega slob neznam bas na sta vuce ,posjedujem  harisson iressistible stapove slicne kao na gornjoj slici , 3.25 lbs znam samo da vrijede love , je.eno kvalitetni je.eno tanki ,mekani pod riboom i za daljine do 120 m normalnog opterecenja  pozz lijepo ga vidit smotanog ma sta bio d1. d2 itd pozz

Milan berkut

 smiley194 c c c c . . . meni je tu sve jasno "ko dan beli" . . .
taj japanac nema pojma kako se pravi djeram . . . jel da je ikad bio ovdenak kod naske u Vojvodini vido bi da svaki bunardzija to ume bolje da uradi . . . c c c c  :wink:



P.S.  Dobri moj @slob, i sam si svestan da nasa (mislim na ostatak obicnih nas ribolovaca) reakcija malte ne i ne moze biti drugacija . . . ti nam nase pecanje predstavljas iz nekog ugla odakle mi pojma nemamo . . . sta da gledamo he he he. Ti nam te nase toliko pazljivo birane i ispitivane motkice, u koje smo se zaljubili na prvo drmanje u radnji . . . ti nam ih pretvori u gomilu formula, dijagrama, aksioma i teorema . . . u jezik u koji mi nismo sasvim sigurni a i ne umemo da se sluzimo njime - nismo navikli na taj nacin. Ta suva matematika-fizika nekako tera onog decaka u meni da se uozbilji, da prestane da masta . . . jer kad je ribolov u pitanju on je navikao da mu odmah adrenalin radi, da naslucuje sta moze i gde i kako moze . . .
Ocigledno je da si ulozio sebe, svoje vreme i svoja znanja u to sto si hteo da podelis sa nama, slazem se da nas treba edukovati, slazem se da trebamo usvojiti jednu jasnu terminologiju gde bi mogli bolje da razumemo sta govorimo jedni drugima . . . zahvalan sam ti za sve novo sto sam naucio . . . ali daj da ne pretvaramo nase pecanje u crno-beli svet. Obicno nam je sve ostalo u zivotu crno-belo, na to smo navikli . . . u tom svetu realno zivimo.

slob

Milan berkut,
:cheesy: :cheesy: :clap2: Gde se seti da od dijagrama napraviš đeram. :thumbup: :smiley: :smiley:

Uf, zaboravio sam da napomenem da je i ova kao i nekoliko drugih ZIMSKA TEMA.

Ali malo da pojednostavimo.
Za nas ribolovce važna su samo tri grafika. Ako ih oslobodimo tački, tačkica, kružića i natpisa bitnih za izvođenje naučnih zaključaka stvari postanu prilično jednostavne.

Na prvom grafiku prikazan je blank sa odnosom Tip/Butt = 0,19 a koji praktično definiše akciju ovog blanka. Postavljen je pod uglom od 60 stepeni a menja mu se opterećenje vrha teretom (F1 do F5 za šta nije važno koliki su oni u apsolutnom iznosu, jedino je važno da F5 veći 5x od F1).
Ugao koji vrh zahvata sa horizontalom menja se od 13 do 85 stepeni. Ono što je za nas važno to su crvene tačke koje pokazuju kako se pomera pozicija maksimalnog opterećenja sa veličinom opterećenja na vrhu štapa. Očigledno je da se tačka max opterećenja pomera iz zone vrha prema drški, gde je i štap jači – otporniji – snažniji, što je dobro.

Na drugom grafiku je prikazano šta se dešava na štapu kada ga izdižemo do vertikale (0 stepeni između štapa i strune) pa čak i preko glave i ramena ribolovca (-20 stepeni između štapa i strune).
Očigledno je kako se kreće crvena tačka max opterećenja. Sve manji ugao između strune i štapa pomera koncentraciju opterećenja opasno sve više prema vrhu gde je štap najslabiji. Što nije dobro.
Ono što treba naglasiti to je opterećenje štapa u položaju 90 stepeni. Tu nema kritične crvene tačke. Štap je ravnomerno opterećen i ovaj ugao treba održavati kad god je to moguće.

I na kraju treći grafik gde se menja akcija štapa, odnos Tip/Butt =1 do 0,1. I ovde je lako uočljivo gde će biti maksimalno opterećenje blanka. Ono što je takođe vidljivo je da pri istom opterećenju štapa (F=5), vrhovi, kod štapova različite akcije, imaju i različite uglove prema horizontali, što se koristi za određivanje akcije štapa iz veličine ovog ugla.


Dakle cela naučna zapetljancija može da se pojednostavi i svede na prethodni tekst, za koji mislim da je jednostavan i lako razumljiv.
"Ako  nismo u stanju da nešto predstavimo brojevima, to svakako znači da je naše znanje o tome nedovoljno."
                                                          Lord Kelvin

Milan berkut

Ok, sta meni prakticno znace ti dijagrami?
Treci dijagram mi kaze da biram parabolike ili poluparabolike jer su im kriticne tacke blize rukohvatu i sa manje rizika njima mogu da zabacujem isti teret.
Drugi dijagram me upozorava pod kojim uglom treba da drzim stap kad zamaram dovoljno krupnu ribu za taj stap.
A prvi dijagram sam ostao u nedoumici . . . znaci li on da treba da biram stapove sa brzim oporavkom vrha a sporije akcije pa da im ta kriticna tacka bude pravilna kao na dijagramu pri uvecanju tereta koji se zabacuje . . . ili treba da me upozori kako ce se ponasati moj medijum (B akcije) stap pri uvelicenju tereta koji zelim da bacam?
Kako ti to objasnjavas?

slob

Mislim da je drugi dijagram najpraktičniji. Upozorava na opasnost i preporučije opreznost kod izdizanja štapa a preporučuje i ugao 90 stepeni, drška struna, kad god je moguće.

Treći dijagram jasno pokazuje da su štapovi brže akcije kritičniji  pri opterećenju, pa još ako ga izdigneš iznad ramena lako je moguć lom i kod snažnijih štapova.

Prvi dijagram mislim da prikazuje to da je i 60 stepeni, drška - struna, prihvatljivo, jer se sa povećanjem sile na vrh, max opterećenje pomera dovoljno prema drški.

Svi dijagrami se odnose na statička opterećenja tako da ovde, oporavak vrha nije od značaja.
"Ako  nismo u stanju da nešto predstavimo brojevima, to svakako znači da je naše znanje o tome nedovoljno."
                                                          Lord Kelvin

Milan berkut

 :tongue:
smiley194 c c c c . . . Eeee sad sam lepo izstamp`o te japanske slike . . . i sutra idem u N. sad u sve radnje . . . pa cu lepo da u svakoj bacim to prodavcu na tezgu i kazem - e bracala ja ocu jedan taki!! Pa da bas vidim ko ce mi sta doneti da probam . . .  :lol:

P.S.  Nema djerma bez Vojvodine . . . vidim ja!

Teme sličnog naslova (2)