Mekaniikkasovelluksissa

Mekaniikkasovelluksissa tarkoitetaan mekaniikan periaatteiden ja laskelmien käyttämistä käytännön järjestelmien suunnittelussa, analysoinnissa ja optimoinnissa. Tähän alueeseen kuuluvat sekä staattiset että dynaamiset ilmiöt, ja se kattaa laajan kirjon teknisiä sovelluksia sekä tutkimusta.

Keskeisiä osa-alueita ovat statikka ja dynamiikka, which käsittelevät voimia, liikettä ja tasapainoa; materiaalit ja tribologia, jotka tarkastelevat aineiden kestävyyttä, kulutusta ja kitkaa; sekä termodynamiikka ja virtaustekniikka, jotka liittyvät lämpö- ja nestevirtauksiin sekä niiden vaikutuksiin järjestelmän suorituskykyyn. Mekaniikkasovelluksissa hyödynnetään usein sekä peruslaskentaa että virtaavia laskenta- ja simulointimenetelmiä.

Metodit ja työkalut sisältävät analyyttisen mallinnuksen Newtonin lain tai Lagrangen ja Hamiltonin muotoilun avulla, sekä numeeriset menetelmät kuten finite element analysis (FEA), multibody-dynamiikka (MBD) ja computational fluid dynamics (CFD). Mallinnusta täydentää kokeellinen tutkimus, esimerkiksi taivutus- ja resonanssivöyppien mittaukset, kiihdytin- ja rasituskoekäytännöt sekä mitta-anturien käyttö.

Tyypillinen työprosessi alkaa ongelman määrittelystä, siirtyy mallin kehittämiseen ja simulointiin, jota seuraa validointi kokeellisin menetelmin. Tuloksia käytetään suunnitteluun, optimointiin ja elinkaarianalyysiin, usein osana digitaalisen kaksosen kehittämistä sekä tuotantoprosessien integroitua kehittämistä.

Sovelluksia on auto- ja ilmailuteollisuudesta robotiikkaan, rakennetekniikkaan ja elektroniikan jäähdytykseen. Haasteina ovat mallin tarkkuus, epävarmuudet, monifysiikkaiset ilmiöt sekä kuluminen ja liukumointi, joita hallitaan jatkuvan kehityksen ja nykyaikaisten simulointi- sekä tekoälymenetelmien avulla.