¿Software simple para el análisis de tensión de estructuras de madera?

Me gustaría desarrollar una intuición sobre cómo se distribuyen las tensiones en una estructura de madera simple (en este caso, una litera). Una opción es pasar años construyendo literas, pero espero poder desarrollar algo de intuición un poco más rápido.

¿Qué software podría usar para visualizar las tensiones y la flexión de la madera en estructuras geométricas simples? Supongo que estoy buscando algún tipo de sistema FEA (Análisis de elementos finitos), pero no está claro si alguno de ellos está diseñado para hacer algo tan simple.

¿Qué software recomendaría por menos de $100? ¿Y si el dinero no fuera un problema?

Creo que la respuesta estándar es "sobreconstruirlo", ya que a menudo es más barato y menos propenso a errores que el software.
Para que lo sepas, este tipo de análisis es el análisis de estructura rígida de tercer año. Necesita una base sólida en estática, mecánica de materiales y análisis estructural, así como algunas técnicas bastante buenas de álgebra matricial y cálculo integral. Hay algunos programas gratuitos de Unix. Recuerdo un producto llamado SDTruss , que hizo FEA pero fue un estudio de un par de semanas solo para descubrir cómo obtener el archivo de entrada correcto. La convención de signos era, en el mejor de los casos, incómoda.
¿El análisis de marco rígido incluye los efectos de la flexión de los miembros?
Y, sí, gracias a todos ustedes (en serio, gracias), he decidido construir en exceso en lugar de usar las matemáticas, pero aún quiero jugar con estructuras para mejorar mi intuición.
@LoftyGoals Sí, por eso es importante la Mecánica de Materiales. La estática es el estudio de pórticos y cerchas rígidos, estáticamente determinados. (Estático = sin moverse). Para resolver marcos indeterminados (sobre restringidos), debe tener en cuenta la flexión del material.
@ChrisCudmore Ah: malinterpreté "rígido" en el sentido de "estático". FWIW, tomé los cursos MechE de segundo año en la universidad, por lo que parece que me detuve en un curso.

Respuestas (4)

Aparte de saber que están ahí fuera, el dinero sin objeto del espectro no es un lugar en el que juego mucho, y puedes superar fácilmente los $ 250,000 por software AFAIK.

Para aplicaciones prácticas donde la respuesta correcta no es "contrate a un ingeniero estructural y déjelo que se preocupe por el software" (o conviértase en uno, si le interesa lo suficiente), debe comprender lo suficiente su jerga para usar las tablas y calculadoras simplificadas. que están disponibles en varios lugares.

  1. Todo un conjunto de calculadoras de Cornell.
  2. Una calculadora de vigas de madera.
  3. Otra calculadora de vigas de madera

Creo que todos estos (o la mayoría) incluyen un término de flexión, ya sea como un límite en la entrada o como una salida. Por lo general, sus cargas deben autocalcularse a partir de (libras por pie cuadrado X pies cuadrados soportados por la viga), aunque algunas de las calculadoras lo harán por usted. Preste atención a si le están dando un número con un factor de seguridad incorporado o no. Tenga en cuenta que la madera es un material variable, y si usa una pieza de madera en la que se tensiona un defecto, es posible que no cumpla con lo que sugieren las calculadoras en función de la madera idealizada y la suposición de que habría rechazado dicha madera o la habría utilizado de una manera eso no enfatizaría el defecto.

Para la parte específica de la pregunta en la que menciona "desarrollar la intuición", hay mucho que decir sobre la construcción de modelos pequeños (cuanto más preciso sea el modelo, más precisa será la intuición obtenida) y estresarlos hasta el fracaso. Tome un par de bolsas de palitos de helado y depresores de lengua (o ambos pueden estar etiquetados como "palitos de artesanía") y haga montones de astillas rotas.

A menos que el usuario conozca el tipo específico de cálculo que es relevante, es probable que herramientas como esas no sean útiles (o pueden ser engañosamente simples).
LoftyGoals menciona en el comentario final haber tomado cursos MechE de segundo año, por lo que confío en que puede leer lo suficiente para ver qué es relevante, si está interesado en usarlos.

Además, si se siente valiente: http://frame3dd.sourceforge.net/ Frame3DD es un software gratuito de código abierto para el análisis estructural estático y dinámico de marcos y cerchas 2D y 3D.

Eso ciertamente suena como lo que busca LoftyGoals. Enfriar. ¡Gracias!

Parece que lo que está buscando es un programa como Sketchup donde puede construir un modelo 3D de su estructura y luego presionar un Analyze!botón y hacer que le brinde información sobre la integridad estructural general. No existe tal programa .

En primer lugar, cualquier paquete de software capaz de hacer algo más sofisticado que un solo haz probablemente será demasiado complicado de usar sin capacitación o experiencia.

Pero lo que es más importante, debe conocer los tipos de análisis que desea realizar para que el programa sea útil y obtenga las respuestas que busca. Por ejemplo: ¿Quiere comprobar el pandeo lateral torsional? Euler pandeo? ¿Fallo por cortante del bloque? ¿Ha modelado los puntos de arriostramiento con precisión? ¿Qué tipo de cargas ha aplicado y en qué dirección? ¿Qué suposiciones hizo al modelar los puntos de contacto con el entorno? ¿Es importante que modele la tensión en los sujetadores?

Sin duda, puede encontrar herramientas que harán un conjunto específico de cálculos, como se ha vinculado a @Ecnerwal. Pero esos tienen un enfoque muy limitado y requieren que ya conozca el tipo de cálculo que le interesa. También probablemente requieran que simplifique el problema para enfocarse en el aspecto que le interesa.

Nota al margen sobre este proyecto

Creo que esta cama alta tamaño King es una idea interesante y he disfrutado siguiendo su progreso, pero me preocupa que este sea un proyecto demasiado grande para un nuevo aficionado al bricolaje. Una cama tamaño king con colchón + personas podría ser muy pesada (planearía al menos 1000 libras de peso... preferiblemente más). Además, levantarlo del suelo agrega una serie de desafíos técnicos adicionales y riesgos de seguridad.

Si desea llevar a cabo este proyecto, permítame ofrecerle estas sugerencias generales de estabilidad:

  • Plan para una gran cantidad de peso. Más de lo que crees que es razonable. Algún día, sus hijos adolescentes subirán allí con todos sus amigos y sus mochilas de 20 libras y sus 2 golden retrievers.
  • Además del peso de la gravedad, piensa en cómo la estructura puede colapsar en forma de trapezoide. Para una estructura en forma de cubo como esta, hay 3 posibles colapsos trapezoidales. (El arriostramiento diagonal en las tres direcciones es probablemente la forma más fácil).
  • No confiaría demasiado (o en absoluto) en las paredes como apoyo a menos que sepa lo que hay allí atrás. Una pared enmarcada estándar de 2x4 no será ni remotamente lo suficientemente fuerte, ni siquiera para protegerse contra el colapso lateral.
  • Una vez que hayas terminado, revisa las juntas regularmente durante varios meses hasta que estés seguro de que la pieza no se está separando.
Supongo que todas esas personas que tienen un segundo piso completo de una casa con paredes enmarcadas con montantes de 2x4 están viviendo en la negación, entonces.
@Ecnerwal: Las casas con armazón de madera tienen un subconjunto de paredes diseñadas específicamente para soportar cargas, con placas dobles y atención cuidadosa a los sujetadores. También habrá algunos muros con arriostramiento diagonal y/o muros de cortante con paneles de madera contrachapada especialmente clavados para brindar soporte lateral. Una pared interior arbitraria puede o no ser capaz de soportar un peso considerable. No digo que sea imposible o incluso difícil hacer una estructura de madera que soporte carga, solo que requiere algo de reflexión y diseño. Estamos hablando de mucho más peso que colgar un televisor de pantalla plana, por ejemplo.

Consulte las calculadoras del Canadian Wood Council: http://www.cwc.ca/index.php/en/resources/electronic-tools

¡Espero que ayude!

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