Discussione: Deriva Deformata
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Vecchio 31 gennaio 09, 10:18   #25 (permalink)  Top
claudio v
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Rigidezza a flessione usando spessori/orientamenti differenziati

Citazione:
Originalmente inviato da claudio v Visualizza messaggio
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La rigidezza di un corpo a flessione ` proporzionale al cubo del suo spessore: quindi facciamo conto che le pelli della deriva da 5,5 di spessore siamo 0,4 decimi ognuna e risulta un loro interasse medio di 5,1 mm
5,1 ^3 = circa 132
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Se facessimo la stessa deriva con le stesse pelli, ma 1 mm in piu` di spessore (totale 6,5 mm) otterremmo un interasse medio di 6,1
6,1^3 = 226 non male ma non ancora il doppio

Con 1,5 mm in piu` (totale 7 mm) otterremmo un interasse di 6,6 mm
6,6^3 = 287 Piu` del doppio della deriva di partenza con solo 1,5 mm in più

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Mi ricollego a quanto scritto in un post precedente per continuare a spiegare il motivo per cui l'uso di un unidirezionale e/o di pelli molto spesse dà pochi benefici a flessione

In questo post c'era la dimostrazione matematica che la rigidezza a flessione di un manufatto era molto più legata al suo spessore che al numero di pelli.
Se esaminiamo lo spessore di una deriva lungo la corda risulta chiaro che parte da zero al bordo d'attacco per aumentare fino al punto di massimo spessore e poi ritornare a zero al bordo d'uscita.
Dato che la rigidezza aumenta e diminuisce con un fattore proporzionale al cubo dello spessore, si può desumere rapidamente che zone già spesse il 25% in meno del max praticamente non concorrono alla rigidezza flessionale perché il loro momento d'inerzia è troppo più basso rispetto a quello della zona a max spessore (quindi sono molto più flessibili).

Facendo un esempio pratico si vede chiaramente:
deriva spessore max 8 mm:
inerzia locale proporzionale a 8^3 = 512

zone adiacenti allo spessore max meno il 25% ---> 8 - 25%= 6
inerzia locale proporzionale a 6^3 = 216... meno della metà

Questo vuol dire che queste zone spesse 6 mm lavoreranno a flessione solo se la zona a massimo spessore si romperà.... quindi usando un materiale anelastico (come vetro e carbonio) la rigidezza deriverà solo dalla zona più spessa.

Arrivati a definire questo principio sarà poi chiaro che l'aumento pelli e/o l'unidirezionale servirà per la rigidezza a flessione solo nella zona di massimo spessore.

E qui si giustifica l'utilità di piazzare dell'unidirezionale nel punto di massimo spessore del profilo e dell'introduzione del longherone. Tutte tecniche costruttive usate universalmente nelle ali, in particolare negli alianti (full scale o modelli indifferentemente).
L'unidirezionale (rowing di solito o nastro) viene messo solo sul punto di massimo spessore per prendere tutto il carico a flessione.
Per aumentare la rigidezza poi occorrono altre due "azioni":
  • impedire lo scorrimento dei 2 lati
  • impedire la flessione locale delle fibre

Per realizzare queste cose occorre che la zona tra gli unidirezionali sia il più rigida possibile a compressione/taglio in modo da tenere ben allineati gli unidirezionali e limitarne lo "scorrimento".
L'ideale è laminare tutto “one shot” in modo che la polimerizzazione di pelli e longherone sia una sola e così avere la maggior adesione di tutto l'insieme.
Se non si può fare di solito si privilegia laminare il longherone per avere la max tenuta a flessione e poi lo si accoppia con le pelli esterne.
In questo modo si permette al materiale di esprimere tutte le sue caratteristiche.

Ma ora risulta chiaro che, se il longherone tiene tutta la flessione, è perfettamente inutile mettere fibre a zero gradi sulle pelli esterne al di fuori della zona di max spessore.
Infatti uno schema di realizzazione ottimizzato in questo caso lascerebbe tutto il carico a flessione al longherone e tutto quello a torsione alle pelli.
L'orientamento delle fibre delle pelli dovrà quindi essere ottimizzato per quel compito, cioè a +/-45 gradi.
E infatti le ali degli alianti, che sono sottoposte ad enormi carichi in flessione e torsione, sono realizzate prevalentemente con questo schema base.

Tecniche di realizzazione longheroni sono descritte ad esempio in questo post a Giorgio Laurenti per la deriva dell'AC/10
http://www.baronerosso.it/forum/navi...ml#post1301189

Chiaramente nei nostri modellini la "generosità" dei materiali, i bassi carichi e i requisiti spesso inesistenti rendono questo discorso teorico non vitale per la sopravvivenza della barchetta

Però mostra chiaramente che l'uso di supermateriali non garantisce risultati eccelsi: i risultati derivano principalmente del progetto e dal processo di realizzazione.

Quindi, se si vogliono cercare:
  • le migliori caratteristiche meccaniche
  • il minor peso
  • la maggior semplicità costruttiva (che di solito è sinonimo di bontà di risultato finale, meno lavoro e meno spese )

E' meglio tenerne un po' conto e magari comprarsi un buon libro tecnico dedicato potrebbe essere un investimento che può rendere anche a breve termine considerando quel che costa il carbonio
Saluti
claudio v non è collegato   Rispondi citando