I mange mekaniske komponenter virker ikke spenningene isolert. Strekk, trykk, bøying og torsjon kommer samtidig. Simulering av kombinerte spenninger gjør det mulig å forstå hvordan delen virkelig reagerer i bruk.
Simulering av kombinerte spenninger i mekaniske komponenter
Når en komponent arbeider under flere samtidige påkjenninger, lar forenklede utregninger områder stå uanalysert. Bruk av FEM-simulering gjør det mulig å se den samlede virkningen av alle lastene og oppdage kritiske punkter før produksjon.
Når kombinerte spenninger oppstår
Kombinerte spenninger er vanlige i industrielle komponenter som er utsatt for bevegelse, føring eller lastoverføring. De kommer sjelden bare i én retning og ikke konstant.
- Konstruksjonselementer med eksentriske laster.
- Aksler og lagre med samtidig torsjon og bøying.
- Mekaniske forbindelser utsatt for varierende last.
Forberedelse av FEM-modellen
Simuleringen starter med en modell som gjenskaper reell geometri, materialer og forbindelser. Randbetingelsene representerer hvordan lasten overføres til komponenten.
Nettet tettes i områder der ulike spenninger møtes, siden spenningskonsentrasjoner ofte dukker opp der.
Denne typen arbeid er en del av tjenestene innen elementmetodeberegninger (FEM) brukt i industrielt mekanisk design.
Samtidig påføring av laster
I simuleringen påføres alle relevante påkjenninger samlet. Modellen regner ut den reelle responsen til komponenten i dette kombinerte scenarioet.
Det gjør det mulig å se hvordan spenningene summeres eller påvirker hverandre, noe som ikke kommer frem i separate analyser.
Tolking av spenninger og deformasjoner
Analysen viser kart over ekvivalente spenninger og globale deformasjoner. De mest utsatte områdene sammenfaller ofte med endringer i tverrsnitt, små radier eller festepunkter.
Denne informasjonen brukes til å ta designavgjørelser med skjønn og uten å overdimensjonere hele komponenten.
Designjusteringer etter simuleringen
Med data fra FEM gjøres det lokale forbedringer. Små endringer har ofte en tydelig effekt på den samlede oppførselen.
- Punktforsterkninger i utsatte områder.
- Bedre geometri for å fordele spenningene.
- Mindre materiale der det ikke arbeider.
Validering før produksjon
Etter justeringene gjentas simuleringen for å kontrollere den nye oppførselen. Komponenten er dermed validert under reelle arbeidsforhold.
Denne tilnærmingen integreres i prosjekter innen mekanisk nyskapingsingeniørfag, der beregningen følger designet fra starten av.
Bruk på samlede enheter og industrilinjer
Simulering av kombinerte spenninger er ikke begrenset til enkeltdeler. Den brukes også på underenheter og hele konstruksjoner.
I prosjekter med større konstruksjonsintegrasjon samordnes dette arbeidet med anleggsteknikk og industriell BIM.
Generell informasjon finnes på kernova.es.
Ofte stilte spørsmål
Hvorfor ikke analysere hver spenning for seg?
Fordi samspillet mellom lastene kan gi spenninger som ikke kommer frem i isolerte analyser.
Gjelder det bare nye deler?
Nei. Det brukes også til å gå gjennom eksisterende komponenter og foreslå forbedringer.
Gjelder det for tunge maskiner?
Ja. Det er vanlig for komponenter som utsettes for store laster og gjentatte bevegelser.
