Почитав статью об усилении штатного бампера, решил в свободное время прикинуть расчетным путем - что же там происходит с трубами и имеет ли смысл забивать внутрь деревяшки?

Итак, исходные данные были такими:
длина трубы 360 мм;
наружный диаметр 45 мм;
толщина стенки 2 мм;
опора на корпус на расстоянии 200 мм от точки крепления трубы к кузову.
Модуль упругости стали принят равным 210000 МПа.
Модуль упругости дерева принят равным 10000 МПа.

Рассмотрено четыре варианта:
1. Труба без внутренней вставки из дерева нагруженная половиной веса машины (принял равной 1350 кг) - это соответствует подъему машины за бампер, когда Джек или любой другой подъемный механизм клювом ставится прям под одну из труб и поднимается на высоту, когда оба колеса отрываются от земли.
2. Труба без внутренней вставки из дерева нагруженная четвертью веса машины - это соответствует подъему машины за бампер, когда Джек или любой другой подъемный механизм клювом ставится под бампер точно по середине между двух труб и поднимается на высоту, когда оба колеса отрываются от земли.
3. Тоже, что и первый пункт, только с деревянной вставкой внутрь трубы.
4. Тоже, что и второй пункт, только с деревянной вставкой внутрь трубы.

Общий вид расчетной схемы:

Результаты расчета по первому варианту (половина веса машины, дерева нет)

Максимальные напряжения в зоне контакта трубы с корпусом равны 630 МПа, максимальные перемещения точки крепления трубы к бамперу равны 1.76 мм.
Напряжения:

Перемещения:

Результаты расчета по второму варианту (четверть веса машины, дерева нет)

Максимальные напряжения в зоне контакта трубы с корпусом равны 315 МПа, максимальные перемещения точки крепления трубы к бамперу равны 0.88 мм

Напряжения:

Перемещения:

Результаты расчета по третьему варианту (половина веса машины, дерево есть)

Максимальные напряжения в зоне контакта трубы с корпусом равны 529 МПа, максимальные перемещения точки крепления трубы к бамперу равны 1.52 мм.

Напряжения:

Перемещения:

Результаты расчета по четвертому варианту (четверть веса машины, дерево есть)

Максимальные напряжения в зоне контакта трубы с корпусом равны 264 МПа, максимальные перемещения точки крепления трубы к бамперу равны 0.76 мм.

Напряжения:

Перемещения:

Из анализа результатов можно сделать следующие выводы:

1. Наличие деревянной вставки внутри трубы снижает напряжения в металле на 16%.

2. Перемещения конца трубы уменьшаются на 14%, т. е. жесткость трубы на изгиб выросла на 14%. Много это или мало - не берусь судить, однако получить лишнюю жесткость такими малыми средствами считаю целесообразным.

3. Учитывая, что предел текучести для обычных сталей находится в пределах от 190 до 250 МПа, можно сделать вывод, что ставить джек прямо под трубу не стоит - сломаться-то может и не сломается (хотя может и сломаться), но погнется точно. Правда тут уже вступают в силу всякие заумные расчеты с учетом пластического деформирования материала, которые мне проводить лень, однако могу с уверенностью утверждать - ничего хорошего с железом не будет.

4. И самое интересное - получается, что для труб лучше всего, когда Джек стоит аккурат посередине бампера, между труб. Но при этом для самого бампера - это самое плохое (на сколько плохо - смогу сказать, только когда сниму размеры самого бампера и посчитаю)…

В общем, расчеты подтверждают, что усиление труб деревом в определенной степени полезно.

20.11.09.