Yleisesti
Teemme lujuuslaskentaa yleensä osana isompaa mekaniikkasuunnitteluprojektia, mutta joissain tapauksissa toteutamme pelkän lujuustarkastelun. Tällaisissa tapauksissa asiakkaalla on yleensä hyvät suunnitteluresurssit ydinosaamiseen, mutta lujuuslaskentaan ei välttämättä ole tarpeeksi resursseja.
Käytämme monimutkaisempien lujuuslaskentatehtävien ratkaisuun tyypillisesti FEM-analyysiä mm. Siemensin Femapilla ja Autodesk Inventorin omalla FEM-työkalulla, tehtävän luonteesta riippuen. Teemme lisäksi myös analyyttisin menetelmin ratkaistavia lujuuslaskentoja.
Teräsrakenteet suunnitellaan lähtökohtaisesti Eurokoodi standardien mukaisesti. Nostoapuvälineet voidaan laskea esimerkiksi nostoapuvälinestandardi EN 13155 mukaisesti, ja painelaitteiden komponenttien laskenta toteutetaan lähtökohtaisesti PED:n (EN 13445) ohjeiden mukaan.
Lujuuslaskentaprojektin lopputuloksena on aina raportti joko asiakkaan tai tarkastuslaitoksen käyttöön. Raportista ilmenee suoritettujen analyysien keskeiset tulokset ja laskennassa käytetyt menetelmät, sekä mahdolliset kehitysehdotukset mikäli näitä ei ole lisätty suunnitelmiin jo projektin aikana.
Elementtimenetelmä FEM
Ratkaisemme elementtimenetelmän avulla tehokkaasti monimutkaisiin rakenteisiin ja ilmiöihin liittyviä ongelmia, joiden ratkaiseminen tarkasti ns. analyyttisin menetelmin on käytännössä mahdotonta. Elementtimenetelmällä voidaan mallintaa rakenteen käyttäytymistä monissa eri tilanteissa. Rakenteen kuormiksi voidaan asettaa esimerkiksi voimia ja pakotettuja siirtymiä, tai rakenteen kuormitus voi muodostua myös esimerkiksi lämpölaajenemien seurauksena tai pyörimisliikkeen aiheuttamista kiihtyvyyksistä, jotka voidaan kaikki simuloida elementtimenetelmän avulla tarkasti.
Olemme toteuttaneet erilaisia staattisia ja dynaamisia lujuustarkasteluja mm. nostoapuvälineille, nosturipalkeille ja laitteiden nostotilanteille, kantaville teräsrakenteille ja prosessilaitteille sekä pyöriville koneenosille. Väsymislaskentaosaamista meillä on erityisesti hitsatuille liitoksille, ja annamme mielellämme suosituksia sekä rakenteellisiin muutoksiin että valmistusteknisiin keinoihin parantaa tuotteen väsymisikää. Lisäksi olemme ratkaisseet elementtimenetelmällä esimerkiksi epäsymmetrisen ahdistussoviteliitoksen aiheuttamia muodonmuutoksia muoto- ja mittakriittisessä sovelluksessa.
Tyypillisiä lujuuslaskentatapauksia
- Monimutkaisten tai staattisesti määräämättömien rakenteiden siirtymien kuormitusten ja jännitysten ratkaiseminen, esimerkiksi siilon osan nostotilanne asennuksen yhteydessä tai sähkömoottorin roottorin lujuus
- Epälineaariset ilmiöt, kuten materiaalin epälineaarisuus, suuret siirtymät tai kontaktien mallintaminen. Esimerkiksi snap-fit liitokset, plastinen kapasiteetti tai usean kiinnittimen esikiristetty ruuviliitos
- Rakenteen värähtely ja muut dynaamiset ilmiöt, esimerkiksi rakenteen ominaistaajuuden selvittäminen ja riittävän jäykistyksen määrittäminen rakenteen värähtelyn estämiseksi
- Paikallisten jännitysten laskenta. Esimerkiksi hitsausliitosten väsymislaskennassa elementtimenetelmällä voidaan määrittä rakenteellinen jännitys (Hot-Spot) tai tehollinen lovijännitys (ENS) joka mahdollistaa liitoksen eliniän määrittämisen
- Rakenteiden epästabiiliusilmiöt. Esimerkiksi levy tai kuorirakenteiden lommahdus, ohutlevytuotteiden epästabiiliusilmiöt ja hoikkien staattisesti määräämättömien palkkien kiepahdus
Suurnopeuskoneet
Staattisten rakenteiden lujuuslaskennan lisäksi olemme laskeneet dynaamisten osien kestävyyttä eri tilanteissa. Tyypillinen tapaus on esimerkiksi suurnopeuskoneen siipipyörän nopean pyörimisen aiheuttamien maksimijännitysten ja siirtymien laskeminen eri kohdissa osan rakennetta. Laskennan perusteella voidaan määrittää sopiva materiaali pyörivälle osalle sekä muuttaa geometriaa paikallisten jännityshuippujen lievittämiseksi.
Suurnopeuskoneiden suunnitteluun liittyy usein myös erilaiset lämpötarkastelut, kuten lämpölaajenemiset sekä kutistusliitosten mitoittamiset ja niiden kestäminen korkeissa nopeuksissa sekä lämpötiloissa.
Olemme toteuttaneet myös muita suurnopeuskoneiden teknisiä laskentoja, kuten laakereiden käyttöiän arviointia, labyrinttitiivisteiden vuodon laskentaa, kompressorin aksiaalivoimien laskentaa sekä roottoridynaamista analyysia.
Janne Savolainen
Lujuuslaskennan asiantuntija
Kysy lisää asiantuntijaltamme lujuuslaskentaan liittyvissä kysymyksissä!
etunimi.sukunimi@mertalainnovations.fi
050 911 7618
Tarjouspyyntölomake