syrjäyttämismenetelmillä

Syrjäyttämismenetelmät, eli "displacement methods" englanniksi, ovat joukko rakenteiden analyysissä käytettäviä laskennallisia menetelmiä. Niiden perusidea on määrittää rakenteen siirtymät ja muodonmuutokset ulkoisten kuormien ja tuentojen vaikutuksesta. Nämä menetelmät ovat keskeisiä suunniteltaessa esimerkiksi siltoja, rakennuksia ja koneenosia, jotta varmistetaan niiden rakenteellinen kestävyys ja toimivuus.

Syrjäyttämismenetelmien taustalla on usein rakenteen jakaminen pienempiin osiin tai elementteihin. Nämä elementit voivat olla tankoja, palkkeja, levyjä tai muita geometrisia muotoja. Jokaiselle elementille määritellään jäykkyysmatriisi, joka kuvaa sen käyttäytymistä kuormituksen alaisena – kuinka paljon voimaa tarvitaan tietyn siirtymän aikaansaamiseksi. Kun kaikki elementit on määritelty ja niiden jäykkyysmatriisit laskettu, ne yhdistetään globaaliksi jäykkyysmatriisiksi, joka edustaa koko rakennetta.

Tämän globaalin matriisin avulla voidaan sitten ratkaista rakenteen yleinen siirtymävastaus, kun tunnetut ulkoiset kuormat ja tuentojen rajoitukset otetaan huomioon. Laskennan tuloksena saadaan tietoa rakenteen jokaisen pisteen siirtymistä, joista voidaan edelleen johtaa jännitykset ja vääntömomentit rakenteen eri osissa. Tärkeimpiä syrjäyttämismenetelmiin liittyviä ohjelmistoja ovat esimerkiksi FEM (Finite Element Method) -ohjelmistot, jotka toteuttavat näitä periaatteita monimutkaistenkin rakenteiden analysoinnissa. Menetelmien tarkkuus riippuu käytetyn elementtijaon tiheydestä ja käytetyistä fysikaalisista malleista.