FEM beregninger som beslutningsgrundlag
Kan små hurtige Finite Element beregninger anvendes som beslutningsgrundlag?
Blogindlæg af Henrik Larsen Engineering Manager, IPES A/S, 2016
Selv små hurtige FE-beregninger kan nedbringe udviklingstiden og omkostningerne betragteligt og fungere som beslutningsgrundlag for det videre udviklingsforløb.
Vi udfører hurtigt beregninger og er det ideelle valg for virksomheder, der ikke ønsker at investere i beregningssoftware eller de kompetencer, der skal til for at udføre valide analyser.
Har du behov for strukturelle beregninger, der ikke umiddelbart kan udføres med håndberegninger? Så spar tid og penge og tag faktabaserede beslutninger med virtuelle tests af forskellige designs. Dette er ofte hurtigere og billigere end test af fysiske prototyper.
Eksempel 1: Virtuel test af adapterkobling
Det viste eksempel er en simpel beregning af en relativ kompleks 3D geometri fra en adapterkobling, som skal fremstilles i standard metal/polymer. Parten fastholdes på definerede steder og belastning specificeres som tyngdefeltet/tryk/kræfter/temperatur m.fl.
Hvilke data behøver vi?
Det eneste, der normalt kræves, er:
- CAD geometri eller alternativt skitser
- Materiale definition med mekaniske og fysiske egenskaber (fås fra materialeleverandøren)
- Beskrivelse af randbetingelser og laster
Hvilke spørgsmål giver FEM-analysen svar på?
Resultater af interesse er ofte en deformeret tilstand eller en maksimal udbøjning samt en illustration af, hvor der optræder spændinger og/eller tøjninger i produktet.
Hvor lang tid tager analysen?
Normalt vil en simpel opgave uden ikke-linære effekter kunne løses på ca. 3 timer.
Eksempel 2: Styrketest på et cykelstyr
I dette eksempel tilføjes linær stabilitet. Kompleksiteten er identisk med eksemplet oven over.
Hvilke data behøver vi?
- CAD geometri eller alternativt skitser
- Materiale definition med mekaniske og fysiske egenskaber (fås fra materialeleverandøren)
- Beskrivelse af randbetingelser og laster
Hvilke Spørgsmål giver FEM-analysen svar på?
Hvor stor en belastning kan cykelstyret klare, og hvad sker der når belastningen øges? Hvad er det optimale materiale forbrug til denne konstruktion?
I dette tilfælde vil materialet begynde at flyde, inden at det bliver ustabilt. En mulighed kunne være, at finde en mere realistisk maksimal tilladelig belastning af cykelstyret med en ikke-linær analysetype, for at få flydning af materialet med i analysen.
Hvor lang tid tager analysen?
En opgave af denne type kan udføres på ca. 2 timer.
Eksempel 3: Virtuel test af samling
Dette kunne f.eks. være en palleløfter, hvor mange dele spiller sammen.
Kan systemet klare de kræfter, som det udsættes for under opstart? Og kan den evt. optimeres?
De interne kræfter i systemet er ukendte, da de er meget komplekse.
Der laves en Multibody model, hvor de relevante parter er ”FEM” modeller. Fordelen ved at bruge Multibody er, at man kan lave de fleste parter simple, og derfor kan man regne på hele produktet i realtid, og så se belastningerne internt på de enkle FEM-modeller og parter.
Hvilke data behøver vi?
- CAD geometri eller alternativt, målefaste skitser
- Materiale definition med mekaniske og fysiske egenskaber (fås fra materialeleverandøren)
- Hastigheder og accelerationer.
Hvilke spørgsmål giver FEM/Multibody beregningerne svar på?
- Hvor stor er belastningen på emnet under stop, start og kørsel.
- Kommer der vibrationer i konstruktionen.
- Hvilke kræfter er de enkelte emner udsat for.
Hvor lang tid tager analysen?
Dette er afhængigt af, hvad man er interesseret i. Opstilling af model som denne kan nok klares på ½ til 1 dag.
Kontakt os
Kontakt os venligst, hvis du har spørgsmål eller kommentarer til blogindlægget.
