Jousi

Leppis · Joined: 19 Sep 2011 Posts: 24

Olen lukenut erään jousiteräsvalmistajan sivuilta tällaista: murtolujuus 1500 N/mm2 = 1500 Mpa

Aika huimaa lukemaa, kun vertaa johonkin rakenneteräkseen, moninkertainen lujuus.

Onko porukoilla tietoa, mitä luokkaa kimmomoduulit ovat jousiteräksillä? Kimmomoduulista ei tuon valmistajan sivuilla ollut mainintaa. Teräksen kimmomoduulihan on yleensä noin 210 000 MPa. Helpottaisi teräskaaren suunnittelua, kun tietäisi lujuuden lisäksi kimmomoduulin.

Tasapaksulle lattatangolle oon väsänny kaavat exeliin, mutta tasaisesti päihin kapenevan laskenta tuottaa vähän ongelmaa, kun lujuusopin opinnoista on vierähtänyt jo 20 vuotta. Jos tasapaksu latta veistellään tasaisesti päitä kohti kapenevaksi, mahtaisiko taipuma päissä kaksinkertaistua samalla voimalla? Taipumaviivahan tuolla profiililla tulee likimain sellainen, että kaaren säde on vakio koko matkalla. Koska latan paksuus on vakio, pysyy jännitykset myös liki vakiona keskeltä päitä kohti kuljettaessa.

Toisaalta tuon voisi testata vaikkapa jollain puulistan palalla, taipuman mittaus ennen ja jälkeen kapenevaan muotoon sahauksen. Omassa tapauksessani luultavasti nopeampi tapa kuin alkaa laskea tuntikausia ja todennäköisesti vielä väärin.

Leppis · Joined: 19 Sep 2011 Posts: 24

korjaus edelliseen: teräksen kimmomoduuli on yleensä 210 000 N/mm2. menee näköjään nollat ja desimaalit joka postauksessa sekaisin mulla.

(JK:Korjattu alkup viestiin.)

heikki · Joined: 09 Jun 2009 Posts: 1178 Location: Vantaa

Ei jousen teko ole noin vaikeaa. Puujousessa vain veistetään staavista kaikki ylimääräinen pois. Teräsjousi taas taotaan niin, että se taipuu mukavasti ja on suunnilleen sopivan jäykkä.

Very Happy

Jukka Koivusaari · Joined: 04 Nov 2005 Posts: 232

Terästä voi kuormittaa saman joule / 5 grammaa kuin puutakin.

Varsijousta jos teet, ei sitä liian tarkkaan kannata optimoida. Senhän pitää kuitenkin kestää täydessä vedossa muutama minuutti, jotta sillä jotain tekee.

T. Manner · Joined: 30 Jun 2007 Posts: 949 Location: Vantaa

Olellisempi luku olisi teräksen myötölijuus, sitä ei pitäisi ylittää jos haluaa kaaren pitävän kutinsa.

Käytännössä kaikkien normalliteräksien kimmomoduli on vakio, tuo noin 207 GPa.

Ei tuollaisen kaaren laskenta kovin vaikeaa ole, mutta vaatiihan se hieman rutiinia. Sinänsä ihan perus lujuusoppi riittää.

Jos haluaa hienostella niin onhan noita ilmaisia FEM ohjelmia saatavissa, esim. LISA.

TLM
_________________
"Aina ei voi voittaa, toisinaan ei pääse edes tasoihin ja joskus häviäminenkin on mahdotonta."

jkekoni · Joined: 01 Jan 2005 Posts: 2834 Location: Espoo

http://www.lisa-fet.com/

Wow ! Tollainenkin on olemassa.

Woodbear bow calc kin toimisi varmaan aika hyvin, mutta en tiedä
toimiiko peukalosääntö: kuormitus 80% murtolujuudesta teräksen kanssa.

Jos miettii mitä tapahtuu teräsjousen katketessa, niin ehkä hieman varovaisempi mitoitus lienee paikallaan.

T. Manner · Joined: 30 Jun 2007 Posts: 949 Location: Vantaa

jkekoni · Joined: 01 Jan 2005 Posts: 2834 Location: Espoo

Murtolujuus on muuten 0.7% kimmomodulista, eli siis teräs on muuten samantapainen tollaisen vähän hauraamman jousipuun kanssa.

Eli siis: Tee kaari samoilla mitoilla suorasyisestä männystä. Jos se kestää, niin kestää teräksisenä. Paunoja tulee vaan 20x enemmän (*).

* Heitetty stetson harrison menetelmällä, en jaksa kaivella taulukoita.

T. Manner · Joined: 30 Jun 2007 Posts: 949 Location: Vantaa

jkekoni · Joined: 01 Jan 2005 Posts: 2834 Location: Espoo

jkekoni · Joined: 01 Jan 2005 Posts: 2834 Location: Espoo

Tää on nimittäin ainakin mulle uutta tietoa, että teräs siis on "samalla" dekadilla puun kanssa. Itse olin käsityksessä, että teräs on huomattavasti alitehokkampi jousimateriaali, mitä on kompensoitu varsijousissa tekemällä jousista käsittämättömän järeitä. ok, ehkä myöhäiskeskiaikaisen sepän takoma jousi ei ollut yleisesti ihan nykyaikaisen kaupallisen jousiteräksen tasolla...

... kyllä olen tietoinen että normaalin käsijousen teko tehokkaksi on hankalaa, sillä 4cm leveätä jousta ei voi helposti skaalata 2mm leveäksi teräsjousksi, johtuen sivutaipumasta.

Samaten 30# käsijousen muuttaminen 600# jouseksi sujuu toki ihan tehokkasti, mutta aiheuttaa ... käsittelyongelmia.

T. Manner · Joined: 30 Jun 2007 Posts: 949 Location: Vantaa

Sorry, en huomannutkaan tuota aloitusta. Tuohon pääse kyllä perus hiiliteräs materiaaleilla, mutta päästö jää kyllä vähäiseksi ja lopputulos voi olla vaaralliisen lasihauras. En suosittele, seostetuilla teräksillä saa helpommin korkean myötörajan ja paremman sitkeyden. Jousta ei voi mitoittaa murtolujuuden mukaan vaan se on tehtävä myötölujuuden mukaan.

jkekoni · Joined: 01 Jan 2005 Posts: 2834 Location: Espoo

jkekoni · Joined: 01 Jan 2005 Posts: 2834 Location: Espoo

Onko jousiteräs "kaupassa valmista käytettäväksi" *, ilman että sitä pitää lämpökäsitellä?

Tietenkin ongelmaksi muodostuu, että kuinka rälläköidä kuumentamatta. Täällä tai jossain muualla oli juuttua, että märkä pyyhe saattaisi riittää, niin uskomattomalta kuin se kuulostaakin...

*) tyyliin varsijousen kaarena tms.

T. Manner · Joined: 30 Jun 2007 Posts: 949 Location: Vantaa

T. Manner · Joined: 30 Jun 2007 Posts: 949 Location: Vantaa

Helsingissä voisi olla mm. Vallilan Takomo, joka pystyisi tekemään lämpökäsittelyn nimenomaan jousille.

TLM
_________________
"Aina ei voi voittaa, toisinaan ei pääse edes tasoihin ja joskus häviäminenkin on mahdotonta."

jkekoni · Joined: 01 Jan 2005 Posts: 2834 Location: Espoo

Nuotioon kunnes punertuu ja järveen kunnes ei kuplii- menetelmä tuskin tuo laatua...

T. Manner · Joined: 30 Jun 2007 Posts: 949 Location: Vantaa

Jukka Koivusaari · Joined: 04 Nov 2005 Posts: 232

Leppis · Joined: 19 Sep 2011 Posts: 24

Tulipas vähän koitettua laskea, mitä tapahtuu, kun tasasivuinen lattatanko leikataan keskikohdasta lineaarisesti päitä kohti kapenevaksi, jousen paksuuden pysyessä vakiona. Tällainen lopputulos jalkajousikäytössä:

1. vetopituus kasvaa ~50% paunojen pysyessä samana eli joulet kasvaa 50% jousen maksimi rasitusasteen pysyessä vakiona. Tuon laskelman tein erittäin yksinkertaistetusti eli jaoin jousen puolikkaan kahteen erilevyiseen osaan ja käytin lujuusopin peruskaavoja palkin taivutukseen liittyen. Vielä useampaan osaan jakamalla saisi toki tarkemman tuloksen.

2. massasta lähtee ~50% pois

Edellisten yhteenvetona jousen tehokkuus liikkuvaan massaan suhteutettuna kolminkertaistuu. Erityisesti kevyehköjä nuolia ammuuttaessa pyramidi mallin suorituskyky tasasivuiseen malliin verratuna on huima. Pyramidimalli ampuu myös raskasta nuolta paremmin, koska jouleja tulee 50% lisää.

ps. Pari viimeistä jalkajousen kaarta pihlajasta olen veistänyt suoraan sillä periaatteella, että taivutuksesta tuleva maksimijännitys pysyy vakiona koko kaaren matkalla, pois lukien aivan kärjen lähistöä, joka on hieman muuta osaa enemmän "varman päälle" laskettu. Muuttuva leikkausprofiilin muoto kärjestä keskelle mennessä tuo hieman haastetta ja laskenta on siltä osin "sinne päin". Näyttäisi kuitenkin sille, että tuolla tavalla suunnitellut jouset taipuvat nätisti, eikä aloittelevan jousen veistäjän silmällä osaisi tilleröidä niitä yhtään paremmin mihin laskemalla on päästy. Puun materiaalissa on tietenkin poikkeamia, mitä laskenta ei voi huomioida.