Ну вот, в выходные наконец добрался со штангенциркулем до бампера своей Нивки. Снял размеры. Оказалось, что у меня стоит старая версия с толщиной пластин 8 мм - то-то я думаю, чего это он не погнулся, когда я на днях в дерево задом припарковался…

Ну да ладно, все это лирика и пора вернуться к физике.

Целью расчета является проверка: выдержит ли алюминиевый бампер подъем машины, если установить джек посередине между труб. Сами трубы я считал раньшесчитал раньше.

Итак, модель:

На модели черными точками обозначено самое нагруженное сечение.

Рассмотрены три варианта - бампер с толщиной стенок 8 мм, 6.5 мм и 4.5 мм.

Результаты расчета для бампера 8 мм

Напряжения в самом нагруженном сечении:

Перемещения:

Результаты расчета для бампера 6.5 мм

Напряжения в самом нагруженном сечении:

Перемещения:

Результаты расчета для бампера 4.5 мм

Напряжения в самом нагруженном сечении:

Перемещения:

Ну а теперь, собственно, анализ результатов - самое интересное…

Немного скучной теории для понимания дальнейших выводов: когда мы грузим модель конструкции какой-нибудь сосредоточенной механической нагрузкой, то в зоне приложения этой нагрузки получаем большие напряжения, которые имеют весьма отдаленное отношение к действительности (таково свойство метода конечных элементов, которым я и считаю). Поэтому оценку прочности конструкции проводят на некотором отдалении от таких зон. В нашем случае, если взглянуть на приведенные выше картинки самых нагруженных сечений, то нижняя полка бампера - это как раз зона, в которой напряжения получились завышены, а вот передняя стенка, начиная примерно с середины высоты бампера и уж тем более верхняя полка вполне подходят для анализа результатов. Особое внимание стоит уделять именно вертикальной стенке бампера, т. е. именно она воспринимает основную нагрузку. 

Предел текучести алюминиевых сплавов находится где-то в районе 60 МПа.

Таким образом нет ничего удивительного, что бампер толщиной 8 мм выдерживает вес машины - средние напряжения по сечению около 45 МПа. Но это не значит, что нижняя полка совсем не подогнется в месте установки джека - скорее всего, локально подогнется, но общей геометрии бампер не потеряет.

С бампером толщиной 6.5 мм уже не все так хорошо - средние напряжения по сечению около 60 МПа. Причем на передней стенке бампера напряжения немного выше предела текучести. В таких случаях однозначного вывода о прочности конструкции сделать уже нельзя - слишком много неопределенных факторов (разброс свойств материала, погрешность расчета около 10%, точность геометрии модели и т. д.). Но все же не советую, если этого не требует суровая реальность, подходить к такому бамперу с джеком.

Ну и последний - бампер толщиной 4.5 мм. Тут все очевидно, 90 МПа - это приговор.

23.11.09.