Sterkte berekenen van glas

[speder]

Ik zal me eerst even voorstellen. Ik ben Martijn Ruijg en ben een 3e jaars student Engineering, Design and Innovation aan de HvA. Ik volg momenteel mijn tweede stage en dat doe ik bij VIAVAC. Dit is een bedrijf dat lift-unit's maakt door middel van vacuüm om wand/dak panelen op te tillen of glazen platen.

Mijn stageopdracht is het ontwerpen van een mobiele trekbank voor deze unit's. Omdat deze unit's het meeste voor glas gebruikt worden wil ik graag een glazen plaat gebruiken om de test zo realistisch mogelijk te maken.

Plaatje ter verduidelijking van het volgende verhaal:





In het midden ziet u een gele vlak, dit is de zuignap.

Daar omheen ziet u een licht blauwe vlak, dit is het glas (onder de bruine rand zit ook nog glas).

De bruine rand is de rand die de glazen plaat tegen houdt (fixatie oppervlakte)

Aan de zuignap zal met een kracht van 15 kN getrokken worden. Deze kracht zal gelijkmatig verdeelt worden over de oppervlakte van de zuignap.

Nu moet ik er achter komen hoe dik de glazen plaat moet zijn zodat deze sterk genoeg is. Er bestaan natuurlijk allerlei soorten glas, maar de bedoeling is dat de plaat zo licht mogelijk wordt.

Zou iemand mij kunnen helpen met deze opgave?

[In physics I trust]

Dat doe je volgens mij met de formule van Timoshenko, die als volgt luidt:

\(d=\beta b \sqrt{\frac{Pk}{R}}\)

.

Hier staan natuurlijk een aantal parameters in, waarvan je de meeste in tabellen vindt of kent uit je situatieomschrijving.

Er geldt:

• P: de belasting, dus je 15kN
• b: de korste zijde van je glazen plaat
• beta: een coëfficiënt die afhangt van de verhouding van de lengte/breedte van de plaat
• k: veiligheidsfactor
• R: breukspanning

Deze formule geldt voor een verdeelde belasting! Voor een equariumwand bijvoorbeeld is de drukverdeling hydrostatisch (en dus lineair) en worden er aanpassingen gedaan. Ook als de plaat onder een hellling komt te liggen, moeten er kleine aanpassingen worden doorgevoerd.

[speder]

Dank je ''In physics I trust'', hier heb ik wat aan. Deze formule heb ik nu ook gevonden bij een leverancier. Daar staat de belasting dan alleen in Pascal. Dus heb ik het daarmee uitgerekend en kom ik op iets meer dan 7mm uit, dus glasplaat 8mm.

Alleen heb ik hier mijn twijfels over. Want hoe zit het met de buigspanning?

De plaat zit namelijk alleen maar op het frame (in het midden) vast. Hierdoor zal er buiging plaats vinden.

[In physics I trust]

Hoe bedoel je dat juist? De gele oppervlakte is de zuignap en neemt quasi de hele oppervlakte in beslag, dus zal er toch pas buiging ontstaan door het stukje dat niet bedekt wordt door de zuignap. Dat lijkt me in je schets verwaarloosbaar klein? Hierboven gaat het immers om een verdeelde belasting van 15 kN. Anders zou de situatie zijn als de 15 kN in het midden aangrijpt als puntbelasting.

Kan je een beetje aanduiden in welke richting je wil kijken?

[speder]

Doordat het frame alleen in het midden aan de buitenwereld vast zit (zit rode vlakken in onderstaande tekening), kunnen de uiteinden op en neer bewegen. Dit is de oorzaak die ik bedoel voor de buigspanning. Dus heel overdreven gezien als je vanaf de zijkant (op de lange zijde) tegenaan kijkt zal het een u-vorm aannemen.

Daarnaast, omdat de zuignap (gele vlak) de vervorming van het gele vlak niet tegenhoudt zal er dus over de hele plaat buiging, dus buigspanning optreden.

[In physics I trust]

Hier vind je de benodigde waarden (even doorscrollen). Als belastingstype voor je berekening neem je een verdeelde last (namelijk je eigengewicht). Daarmee vind je de buigspanning aan de verste uiteindes, die onder de waarden uit bovenstaande link moeten blijven.