Как правильно рассчитать нагрузку на изделие из акрила (оргстекла)?

Каждый проект уникальный и универсального решения для всех задач нет. Однако есть основные правила распределения нагрузок в зависимости от типа конструкции. Для выбора оптимального материала для вашего проекта и правильного расчета нагрузки на него важно еще на этапе конструирования учитывать:

• тип конструкции и крепежа;
• предполагаемая нагрузка на изделие во время эксплуатации;
• допустимые отклонения от начального ТЗ заказчика (что можно менять, а что принципиально — нет);
• доступные материалы на рынке;
• ориентировочный бюджет

Упрощение конструкции по типу стандартных моделей может помочь рассчитать нагрузку при проектировании изделия из пластика.

Например, если нужно изготовить прозрачную полку, на которой будут стоять комнатные растения, стул с прозрачным сиденьем или прозрачный подиум, можно использовать прозрачный акрил для каждого из этих изделий. При этом расчет нагрузки нужно производить исходя из разных моделей конструкции.

Полка для цветов, к примеру, опирается на две профильные опоры по бокам. Нагрузка при этом прикладывается не по всей площади полки равномерно, а по центру и приводит к провисанию материала посередине. Соответственно задача конструктора сводится к тому, чтобы подобрать оптимальное соотношение толщины материала и расстояния между опорами. При этом важно понимать, какой конечный вид должен быть у конструкции.

Если подобрать слишком тонкий акрил, то прогиб посередине полки может оказаться настолько большим, что полка не удержится на боковых опорах. Обычно стандартным допустимым отклонением принято считать не более 5% от толщины листа. В этом случае прогиб незаметен невооруженным глазом и не приводит к серьезным нарушениям конструкционной жесткости и надежности изделия.

Если подобрать слишком толстый — вес самой полки может оказаться больше, чем нагрузка, которую могут выдержать опоры. Немаловажное значение для проекта имеет также и цена акрила — чем толще пластик, тем он дороже. Таким образом, задача конструктора часто сводится к подбору минимально допустимой толщины, которая позволит выдержать нагрузку изделия.

С другой стороны, нагрузка на сиденье стула распределяется равномерно по всей площади листа. Учитывая опору по всему периметру изделия, для такого типа изделий нагрузку нужно рассчитывать по-другому. Провисания как в первом случае уже не будет, и ключевое значение имеет общий вес нагрузки на такое изделие.

В случае с прозрачным подиумом часто динамическая нагрузка настолько велика, что подобрать толщину листа, которая позволит использовать целый лист без дополнительных опор, невозможно. В этом случае задача сводится к расчету максимально допустимого расстояния между промежуточными опорами под листами. Нагрузка при этом будет не распределяться по всей площади листа, а прикладываться точечно в местах, по которым будут ходить модели.

Принципы расчета нагрузки можно применить к любому пластику. Если вы выбираете между несколькими типами прозрачных пластиков для расчета одной и той же конструкции, важно помнить, что разнородные материалы будут по-разному вести себя под нагрузкой. Это свойство определяется величиной модуля упругости. Чем более упругий пластик, тем меньше он будет прогибаться под нагрузкой.