Tekninen laskenta

loka 13, 2020 | Blog

Rejlers Teollisuuden Machine -tuoteryhmässä työskentelee parisenkymmentä teknisen laskennan asiantuntijaa ympäri Suomen palvellen asiakaitamme useilla eri toimialoilla.

Teknisen laskennan avulla pyritään simuloimaan todellisia tilanteita kuormittamalla tarkasteltavaa kohdetta erilaisilla ulkoisilla tai sisäisillä kuormilla. Simuloinnin raja-arvot kuormituksien ja hyväksyntärajojen sekä muiden reunaehtojen osalta perustuvat usein normien määrityksiin.

 

Käytännön testaukseen verrattuna laskenta on kustannustehokkaampaa

Teknisen laskennan tavoitteena on varmistaa kohteen kestävyys, turvallisuus ja toiminnallisuus. Parhaimmillaan laskenta on mukana jo tuotekehityksen alkuvaiheesta saakka, jolloin voidaan optimoida tuotteen jäykkyys, materiaalin käyttö ja muodot. Laskennan tuloksista voidaan havainnollisesti esittää mitä rakenteen osia pitää parantaa tai mitä voidaan jopa poistaa. Erilaisten rakennevariaatioiden vertailu on joustavaa. Käytännön testaukseen verrattuna laskenta on useimmiten nopeampaa, helpompaa ja halvempaa ja siten kustannustehokkaampaa.

 

Laskentatulosten tulkinta vaatii vankkaa, käytännönläheistä ammattiosaamista

Takavuosien käsin laskennasta on siirrytty pääasiassa elementtimenetelmää käyttävään FEM-laskentaan. Kolmiulotteisen laskentamallin valmistelu, rakenteen tuennan, kuormitusten ja osien välisten liitosten tekeminen ja varsinkin laskentatulosten tulkinta vaativat vankkaa, käytännönläheistä ammattiosaamista, jota Rejlersin lujuuslaskentatiimiltä löytyy. Laskennan kohteena olevaan laskentamalliin voidaan, varsinkin tuotekehityksen alkuvaiheessa, tehdä erilaisia yksinkertaistuksia, jolloin rakenteen pääosien suuruusluokka pystytään nopeasti määrittelemään. Jatkovaiheissa voidaan keskittyä tarkemmilla malleilla pienempiin yksityiskohtiin. Tutkittava rakenne voi olla rakennettu teräksestä tai muista metalleista, muovista, komposiitista tai näiden yhdistelmistä. Kokoonpanoissa osat voivat olla yhdistetty toisiinsa esimerkiksi ruuvi- niitti-, hitsaus- tai liimaliitoksilla ja niiden ominaisuudet sekä kestävyys sisällytetään analyysiin.

FEM-laskenta

Tekninen laskenta voidaan jakaa laskentaperiaatteiden ja tavoitteiden perusteella eri tyyppisiin tarkasteluihin

Perinteisimmillään lujuuslaskenta on staattista ja lineaarista ja tällöin pyritään selvittämään staattisesti kuormitetun rakenteen siirtymät ja jännitykset, mutta materiaalikohtaisia jännityksen myötöraja-arvoja ei yleensä ylitetä. Saatuja laskentatuloksia voidaan käyttää myös esimerkiksi suuria kuormien toistomääriä tarkastelevassa väsymisanalyysissä. Laskennan kohteina ovat tavallisimmin erilaiset teräsrakenteet, koneenosat ja nostoapuvälineet.

Epälineaariseen analyysiin siirrytään, kun materiaalin jännitys kasvaa niin suureksi, että sen myötöraja ylitetään, jolloin syntyy pysyviä muodonmuutoksia, muodonmuutokset ovat suuria tai kappaleiden väliset liitokset sitä vaativat. Kohteena voi olla esimerkiksi työkoneohjaamoiden turvallisuusvaatimusten mukainen, kuljettajan elintilan onnettomuustilanteessa varmistava ROPS- tai FOPS-simulointi.

Värähtelylaskennassa pyritään löytämään ominaistaajuudet ja muodot, joilla rakenne pyrkii värähtelemään tai millaisia siirtymiä, kiihtyvyyksiä ja jännityksiä rakenteeseen syntyy ulkopuolisesta dynaamisesta kuormituksesta.

Stabiliteettilaskennassa selvitetään rakenteen herkkyyttä kantokyvyn menetystä vastaan nurjahdus-, lommahdus- tai kiepahdusilmiöissä. Tyypillisiä kohteita ovat erilaiset runkorakenteet, siilot ja säiliöt sekä puomit tai muut kohteet, jotka joutuvat alttiiksi taivuttavalle tai puristavalle kuormitukselle.

Lämpölaskennassa tutkittavana on lämmön siirtyminen rakenteessa johtumalla, säteilemällä tai konvektiolla. Yleisimmin kyseessä ovat jäähdytykseen tai lämpöeristykseen liittyvät tapaukset.

Painelaite ja putkistolaskenta keskittyy standardinmukaisten laitteiden mitoittamiseen ja usein niihin liittyy viranomaishyväksyntä.

Eksplisiittistä laskentaa käytetään erittäin nopeiden tai voimakkaasti epälineaaristen tapahtumien analysointiin. Tällaisia ovat esimerkiksi törmäystarkastelut tai räjähdykset.

Virtauslaskennassa (CFD) tutkitaan nesteiden tai kaasujen virtausta laitteiden, kanavien ja putkistojen sisällä tai ympäristössä. Tarkoituksena on selvittää virtausreiteillä olevien esteiden vaikutusta virtausprosessiin. Virtauslaskennan työkaluilla voidaan usein selvittää laitteiston toiminnasta sellaisia asioita, joiden käytännön mittaaminen on hyvin haastavaa.

 

Asiakaskuntamme muodostuu pääasiassa konepaja-, prosessi- ja energiateollisuuden yrityksistä

Rejlersillä on teknistä laskentaa tekeviä henkilöitä noin kaksikymmentä jakautuen eri toimistoihin ympäri Suomen. Asiakaskuntamme muodostuu pääasiassa konepaja-, prosessi- ja energiateollisuuden yrityksistä. Teknisen laskennan asiakasprojektit voivat joko liittyä Rejlersin muihin suunnitteluprojekteihin tai ne ovat täysin erillisiä toimeksiantoja.

Alla muutamia hallitsemiamme lujuuslaskennan sovelluskohteita:

  • Paperikoneet (rungot, komponentit)
  • Nosturit (satama-, silta-, puominosturit)
  • Nostoapuvälineet
  • Tuulivoimaloiden rakenteet ja generaattorit
  • Teräsrakenteet
  • Kulkuneuvot (junat, laivat, autot, työkoneet)
  • Putkistot ja painelaitteet

Laskentaprojektit toteutetaan aina voimassa olevien normien mukaisesti tiiviissä yhteistyössä asiakkaan kanssa. Asiakkaan niin halutessa annamme ehdotuksia rakenteen muuttamiseksi, jotta asetetut vaatimukset täyttyvät. Tarvittaessa muokkaamme geometrian itse, jolloin asiakas saa 3d-mallin toimivasta rakenteesta. Laskennan tulokset raportoidaan asiakkaan haluamalla tai viranomaisen vaatimalla laajuudella. Käyttämiämme lujuuslaskentaohjelmia ovat Ansys, Femap/Nastran, Solid Works Simulation, FINNSAP ja VVD.

Metrojuna

 

Lisätietoja:
Marko Latva-Kyyny, Structural Analysis Engineer | Machine,
+358 40 801 1665, etunimi.sukunimi@rejlers.fi
Jari Myllykoski, Business Unit Manager | Machine
+358 40 528 9063, etunimi.sukunimi@rejlers.fi

Marko Latva-Kyyny

Marko Latva-Kyyny

Structural Analysis Engineer

Machine

+358 40 801 1665
etunimi.sukunimi@rejlers.fi