Material, Form och Kraft
Övningsuppgift 1 - ForcePAD
Introduktion
Följande övningsuppgifter skall utföras med ForcePAD. Syftet med uppgifterna är att få en bild
av hur kraftflödet påverkas av material och form. Observera att geometrin inte behöver vara exakt
enligt figurerna i uppgifterna, endast ungefärlig, för att påvisa formen av det inre kraftflödet.
Uppgift 1.1 - Upplag
Olika typer av upplag kan ge stora skillnader i hur de inre krafterna fördelas i en konstruktion.
De tre olika upplagen i ForcePAD åskådliggörs med symbolerna (–
–) vertikal låsning, ( | )
horisontell låsning och ( + ) både horisontell och vertikal låsning. Analysera strukturen nedan
med de olika upplagen och ange hur skillnaderna blir i deformationer och inre kraftvägar
(spänningar) mellan de två fallen.
Uppgift 1.2 - Fackverk
Ett effektivt sätt att överbrygga avstånd är att bygga fackverk. Man använder sig då av stänger som
endast tar drag eller tryck (jämför med huvudspänningarna). Nedanstående fackverk skall
analyseras. Försök att avgöra, utan att räkna, vilka stänger som är utsatta för drag- respektive
tryckkrafter. Skissa därefter nedanstående fackverk med hjälp av ForcePAD och kontrollera
resultatet.
Uppgift 1.3 - Kraftflöde i balkar
De tre fallen som visas i figurerna nedan skall analyseras med ForcePAD. Vilka inre krafter är
typiska vid böjning? Hur påverkas kraftflödet av håltagning i centrum respektive i kanten av
balken?
Uppgift 1.4 - Kraftens angreppspunkt i balkar
I de tre balkarna som visas i figurerna nedan angriper kraften på tre olika ställen. Analysera
balkarna med ForcePAD och ange skillnaderna i kraftflödet. Studera dels det övergripande
kraftflödet och dels kraftflödet vid kraftens angreppspunkt.
Uppgift 1.5 - Form styrd av kraft
För delfallen a) - d) visade nedan, skapa en optimal struktur mellan krafterna och upplagen.
Sträva efter ett enkelt kraftflöde utan moment och efter att få lika långa kraftflödespilar överallt.
Använd ForcePAD för att rita ut krafterna och fästpunkterna. Gör en beräkning med en stor
”materialklump”, med låg styvhet, som innefattar krafterna och upplagen. Lägg därefter till
material med högre styvhet där du tycker att det behövs. Försök även att minimera
materialåtgången.
a)
b)
c)
d)
Uppgift 1.6 - Konsol
En konsol med krok för upphängning av tunga föremål skall utformas. Konsolen skall fästas i
väggen med två skruvar med inbördes avstånd av 10 cm och föremålet skall hänga på kroken 10
cm ut från väggen. Använd ForcePAD för att rita ut fästpunkterna och de krafter som kan
identifieras i problemet. Gör en beräkning med en stor ”materialklump”, med låg styvhet, som
innefattar krafterna och upplagen. Lägg därefter till material med högre styvhet där du tycker att
det behövs och försök skapa en optimal form för konsolen. Sträva efter ett enkelt likformigt
kraftflöde utan moment.
