.svg.png)
Slim ontwerpen met sterkte- en stijfheidsberekeningen
Sterkteberekeningen
Een mooi plaatje maken met gebruik van bekende tools zoals de eindige elementen methode (FEM) lukt iedereen. Maar hoe zet je dit nu echt effectief in? Onze design engineers zijn experts in de kunst van het ontwerpen op sterkte en stijfheid en het maken van een efficiënte analyse. We starten vaak met handberekeningen om snel een eerste inschatting te maken en de richting van de oplossing te bepalen. Deze aanpak geeft al waardevolle inzichten voordat complexe analyses nodig zijn. Vervolgens kunnen we FEM gebruiken om de zwakste punten in een constructie te identificeren, wat leidt tot gerichte versterkingen en materiaalbesparingen. Zo combineren we fundamentele kennis met geavanceerde technieken voor het beste resultaat.
Waarom rekenen loont
De kortste weg in ontwerpen is om niet te rekenen, maar simpelweg over te dimensioneren. Maak het maar dik genoeg en dan blijft het heel. Maar, ten opzichte van wat? En, in de huidige wereld waarin we efficiënt met grondstoffen moeten omspringen, loont het veelal om de sterkte en stijfheid te optimaliseren en daarmee materiaal te besparen. Getriggerd door de businesscase én duurzaamheid. Een van de beste duurzame oplossingen is nu eenmaal: ‘minder grondstof gebruiken’ (‘Reduce’ is de derde stap in de keten van de ‘6 R’s of sustainability: Refuse, Rethink, Reduce, Repair, Reuse, Recycle).
Simuleren en testen
Het proces begint met inzicht in hoe de krachten lopen ineen ontwerp en zo te bedenken hoe je dit wilt simuleren. Daaruit volgt een maximale belasting op je product of onderdeel. Bij de uitgangspunten voor de berekening moeten de juiste veiligheidsfactoren worden toegepast en vaak zijn er specifieke productnormen die hier ook iets over te zeggen hebben. Behalve statische en dynamische belasting domineert soms juist de belasting over langere tijd een rol: denk aan vermoeiing of kruip.
Load cases
Een goede spanningsanalyse begint met het bepalen van de belastingsgevallen. Welke “load cases” zijn representatief voor het (worstcase) gebruik, of te voorzien misbruik? Omdat in een complexer, samengesteld product krachten door meerdere onderdelen tegelijk lopen, is er in praktijk vaak niet 1 bepalende load case maar zijn er soms wel tot 10 of zelfs meer afzonderlijke load cases.
Hierna is het belangrijk om voor iedere load case gevoel te krijgen hoe de krachten lopen in een ontwerp. Pas als het krachtpad bekend is kun je bedenken hoe je dit wilt simuleren en vooral ook hoe je je berekening kunt controleren.
De materiaalspanningen die de simulatie voorspelt, moeten vergeleken worden met de maximaal toelaatbare spanningen. Waarbij rekening gehouden wordt met verschillende veiligheidsfactoren. Die kunnen verplicht zijn vanuit een geharmoniseerde norm, of zelf-opgelegd vanuit CE.
Ontwerpveiligheidfactor
Waar veiligheidsrisico’s zijn, moeten berekeningen en het ontwerp altijd gevalideerd worden door een fysieke belastingstest. Daarom kan het slim zijn om een “ontwerpveiligheidfactor” te kiezen waarmee de kans op een first time PASS kan worden gestuurd.
Onafhankelijk van de spanningen moet ook de doorbuiging beoordeeld worden. Een onderdeel dat niet kapot gaat maar door zijn doorbuiging ook niet meer functioneert, of zelfs onveilig wordt, moet evengoed voorkomen worden.
Prototypetest
Aan de hand van het ontwerp bepalen we vervolgens de maximale materiaalspanningen en starten we met rekenen. Een statische krachtenberekening, zoals we die vaak maken, is een versimpeling van de werkelijkheid die veel bruikbare informatie oplevert. Maar een echt representatieve krachtensimulatie maken is vaak te complex. De combinatie van een vereenvoudigd rekenmodel en het fysiek testen van prototypes is essentieel voor een pragmatisch productontwikkelingsproces. Met een prototypetest toets je het verband tussen de werkelijkheid en de simulatie. Door beide te gebruiken en met elkaar te kalibreren, wordt zowel je prototype testresultaat als je berekening steeds betrouwbaarder en kun je met vertrouwen uitspraken doen over het uiteindelijke product.
Other insights
Other insights
Thank you.
Your submission has been received. We will get back to you as soon as possible.
Oops! Something went wrong while submitting the form. Please try again.
Cookie popup sluiten
Cookie-voorkeuren
Door op „Alles accepteren” te klikken, gaat u akkoord met het opslaan van cookies op uw apparaat om de navigatie op de site te verbeteren, het gebruik van de site te analyseren en te helpen bij onze marketinginspanningen, zoals beschreven in onze privacybeleid.