Rakennesimuloinnit

Rakennesimuloinnit ovat tietokonepohjaisia analyysejä, joiden avulla voidaan ennustaa rakenteiden vasteita kuormituksille, lämpötiloille ja ympäristötekijöille. Niiden tarkoituksena on tukea suunnittelua, turvallisuutta ja kustannusten hallintaa sekä mahdollistaa käyttäytymisen arviointi, kun kokeelliset tavat ovat hankalia tai kalliita.

Yleisimpiä menetelmiä on rakenneanalyysissä käytettävä suljettuOhjelmistoihin perustuva rakenneelementtimenetelmä (FEM). Rakenteet jaetaan pienempiin elementteihin, jotka yhdistyvät rajapinnoin, jolloin suuret yhtälöjärjestelmät voidaan ratkaista digitaalisesti. Malli voi olla lineaarinen elastinen tai epälineaarinen, sisältäen plastisia muodonmuutoksia, viskoelastisia tai yhdistettyjä käyttäytymismalleja. Dynaamisessa analyysissä tarkastellaan vasteita ajassa: taajuusanalyysi, modaalinen analyysi, sekä aikakäypä- ja laskeutuva vaste. Lisäksi tutkitaan epävarmuutta, keinuttamista ja buckling-tilanteita.

Työprosessi koostuu geometrian ja materiaalien keräämisestä, verkon (meshin) rakentamisesta, rajoitusten ja kuormien määrittämisestä sekä laskennan suorittamisesta. Tulokset tulkitaan ja validioidaan kokeellisten tai referenssien avulla. Konvergenssi, meshin laatu ja oikeiden fyysisten materiaalimallien valinta ovat keskeisiä tekijöitä luotettavissa tuloksissa.

Sovelluskohteita ovat rakennukset, sillat, koneistot, lentokoneiden rungot sekä ajoneuvojen ja energiasektorin komponentit. Käytössä ovat sekä kaupalliset että avoimen lähdekoodin ohjelmistot; yleisiä ominaisuuksia ovat geometria-, materiaalija kuormituslintujen hallinta sekä erilaisten analyysityökalujen integrointi. Rakennesimulointia käytetään myös suunnittelun päätösten tukena, turvallisuuslaskelmissa sekä pitkän aikavälin kunnossapidon ennustamisessa.