Bilancieri e legge di Hooke

[pironman]

Piro l'albero a gomito non te lo metti sulle spalle con 300 kg. Scherzo dai...Ah ah ah... Le norme UNI957 sono molto molto severe. Pensa che nei cavi attaccati ai pesi si arriva a 6 e poi non ti dico cosa si considera sulle parti in cui è applicato il peso dell'utente (tipo sellini, pedane e cose simili)... I produttori seri le seguono scrupolosamente e i test vengono fatti con milioni di cicli di massimo carico (non 10-20 volte).. ma stiamo andando fuori tema...fidati che non sono forati! Se ti vengono altre idee le valuto volentieri....

un idea ce l'ho, lo faccio con solidworks poi faccio un paio di simulazioni variando i materiali e vedo cosa viene fuori

[puresteel]

Già fatto con Mechanica di pro-E e con Ansys... ma del resto lo schema è semplice e i simulatori aggiungono poco valore. E' la classica trave che si studia in 3° ITIS se non ricordo male... il tema vero credo sia a livello del cristallo. Che qualcuno abbia davvero trovato il modo di variare significativamente il modulo E? Posso dirti che ne ho parlato con decine di ingegneri ed esperti di materiali e mai nessuno è riuscito a svelare l'arcano... bisognerebbe rapire ed estirpare info a un tecnico dell'Eleiko... L'hai visto su internet quel test che dicevo?

[Yashiro]

Ciao a tutti ragazzi, ringrazio il Signor Dottor Maestro Vate Eraser per avermi segnalato la discussione
Purtroppo, faccio mea culpa, riesco a bazzicare veramente poco per i forum....


Dico la mia, poi si accettano confutazioni

DISCLAIMER
Sappiate che di seguito userò termini a *****! Confonderò potenze con forze, vettori con energie, miscele con leghe... Il linguaggio tecnico sarà impresentabile, ma cercate di capire il senso tra l'analfabetismo e la demenza.



Non ho fatto ingegneria (3 mesi dubito contino come "ho fatto" aaahaha-ehm..) e ammetto di non conoscere la legge di Hooke, ma produco bilancieri e posso dirvi un paio di cose constatate da esperienza pratica.

Premesso che non esistono bilancieri "cavi" (per dio, dai ragazzi ) quello che fa la totale differenza nella produzione di bilancieri è il tipo di acciaio utilizzato nella costruzione.

Perché la parola "acciaio" è come dire "computer", ed è una generalizzazione mastodontica.
Per "computer" si può intendere un 286, una centralina della Fiat, una workstation della NASA, un Mac, ecc....

L'acciaio è una miscela omogena, composto da una miriade di potenziali elementi chimici:

Ferro
Cromo
Manganese
Silicio
Carbonio
Molibdeno
Nichel
Fosforo
Zolfo

E la variazione anche di uno solo di questi elementi, presenti in quantità minime (parliamo di percentuali da un massimo di 2% ad un minimo anche di 0,02%) stravolgono le proprietà del metallo.

Come se non bastasse, anche il modo di produzione cambia molto le proprietà meccaniche: la "pasta" è la stessa, ma la "cottura" è differente:

-incrudimento
-bonifica
-ricottura
-rullatura
-trafilatura
-tempra
-normalizzazione
-rinvenimento
-cementazione
-ecc...

sono processi meccanici, chimici e termici di produzione della barra tonda che donano diverse proprietà al materiale: possono variare la disposizione del reticolo cristallino dei metalli, così come le dimensioni dei cristalli. Intuitivamente, più i "cristalli" sono grandi e più l'acciaio è fragile, più il reticolo è fine e più l'acciaio sarà resistente. Esempio, le katane giapponesi sono rinomate perché con le infinite martellature della loro produzione, l'acciaio usato acquisisce un reticolo così fine dei cristalli che diventa molto resistente ed il filo di taglio molto duraturo (immaginate sul filo di lama, di togliere per usura cristalli di acciaio di una dimensione o cristalli 100 volte più piccoli... il profilo risultante è molto diverso).

La stessa cosa è per i bilancieri: la base è sempre "acciaio" (Ferro+Carbonio) a cui si aggiungono svariati elementi per donargli la giusta elasticità, ma non eccessiva per non cadere nella deformazione plastica prematura, e la rigidità necessaria a rimanere abbastanza dritto ma non spezzarsi sotto sforzo.

Le grandissime aziende (Eleiko, Ivanko) quasi sicuramente utilizzano fusioni di acciai fatti ad hoc (e che giustamente si guardano bene dal rivelare) mentre per quanto mi riguarda, dato che muovo LEGGERMENTE meno business utilizziamo metalli commercialmente disponibili.

Posso dire che gli acciai da bonifica sono un buon compromesso, tuttavia sotto carico eccessivo subiscono una deformazione plastica relativa per poi cadere nello snervamento e spezzarsi relativamente in fretta.

Per migliorare questo problema commercialmente si trovano acciai additivati al nichel, cromo e molibdeno e trattati termicamente, i quali migliorano enormemente la resa rendendoli contemporaneamente meno flessibili e più resistenti alle deformazioni plastiche.



Poi c'è un altro problema: i calcoli su un bilanciere sono un casino

Non ho seguito molto i vostri calcoli (non ci riesco...) ma riprodurre un modello è davvero ostico. Questi sono i problemi.

-Hai una barra da 2200mm di tondo Ø28 di un materiale X
-per 450mm per lato il carico è ininfluente (il manicotto impedisce la flessione del bilanciere in quei punti)
-rimangono 1300mm di "parte utile"
-il fulcro è.....

e qui casca l'asino: dove lo applichi il fulcro? Queste le opzioni:

Squat: appoggio centrale ~450mm, più due altri punti (le mani) che possono essere piazzate nei punti più disparati)
Panca: appoggio su due aree da ~ 100mm a circa 810mm di distanza tra loro
Stacco: appoggio su due aree da ~100mm a meno di 810mm

I vettori applicati come si muovono? Perché ci sono parecchie accelerazioni di cui tener conto.

Squat: con tutte le variabili di cui sopra, c'è chi scende lento e risale lento, c'è chi si lancia in buca e rimbalza (ed in inversione le forze in gioco diventano abnormi) e chi scende lento e poi spara su... e l'energia cinetica cambia enormemente nei 3 casi
Panca: la velocità forse potrebbe essere considerata costante, viste le basse velocità
Stacco: c'è una salita lenta, ma poi c'è una caduta rapida in cui le forze vengono applicate sui due estremi (i dischi che cadono) e la barra centrale subisce una "frustata"


Ora, considerate i punti di applicazione, velocità di spostamento, i tipi di acciaio ed i tipi di trattamenti che ha subìto... aggiungeteci che certe zigrinature possono creare punti di rottura nella struttura superficiale e che la cromatura su alcuni tipi di acciaio crea bolle superficiali di idrogeno che possono portare a rotture.... e capite che calcolare tramite modello la portata di un bilanciere è un vero macello. E non ho nemmeno considerato la differenza tra caricare dischi pesanti (che creano un pacco pesi relativamente compatto) oppure tanti dischi più piccoli (che distribuiscono il peso maggiormente verso le estremità).

Fosse un calcolo statico, sarebbe una pacchia. Il problema è che bilancieri collaudati per tenuta statica su cavalletti a 680Kg (li carichi, lo lasci lì e regge) appena lo muovi questo si disintegra.


Quindi l'unico modo pratico che ho trovato, senza disintegrarmi di calcoli, è fare prototipi con vari materiali, caricarli all'inverosimile e vedere cosa succede sballottandoli. E' un metodo un pò alla MythBusters, ma almeno ha una sua piccola affidabilità

[eraser]

È mio amico...