Autodesk Robot Structural Analysis -ohjelmiston käyttöönotto suunnittelutoimistossa

Abstract

Lujuuslaskenta kuuluu rakennesuunnittelun perustehtäviin ja sen tavoitteena ratkaista rakenteen siirtymätilakenttä, muodonmuutostilakenttä ja jännitystila-kenttä annettujen kuormitusten ja tuentatavan perusteella. Lineaarisen lu-juusopin tehtävien ratkaisut saadaan lineaarisen kimmoteorian perusyhtälöjär-jestelmästä. Mutkikkaammissa tapauksissa joudutaan tyytymään likimääräiseen ratkaisuun, koska ratkaisu tavanomaisten matemaattisten funktioiden avulla on käytännössä mahdotonta. Tämän seurauksena likimääräisten numeeristen rat-kaisumenetelmien kehitys on ollut viime aikoina hyvinkin voimakasta. Numeeri-sia ratkaisumenetelmiä on kehitetty vuosien varrella monenlaisia ja suosituim-maksi niistä on osoittautunut elementtimenetelmä.

Elementtimenetelmän periaatteena on, että geometrisesti mutkikas kappale voidaan jakaa useisiin äärellisiin osiin, jotka ovat geometrialtaan yksinkertaisia alkuperäiseen verrattuna. Kaupallisten FEM-ohjelmistojen valikoimissa on pal-jon elementtityyppejä, jotka perustuvat elementtiä vastaavaan lujuusoppiin. Elementtityyppejä ovat: sauvaelementti, palkkielementti, 2D-solidielementti, laattaelementti, kuorielementti, 3D-solidielementti ja erityiselementti. Elementti-tyypin käyttö edellyttää lujuusopin teorian tuntemista ja elementtimenetelmän teorian tuntemista.

FEM-analyysi sisältää tulosten tarkastelun ja arvioinnin. FEM-ohjelmiston suu-ren numeerisen tietomäärän takia, tarvitaan tulosten havainnollistamiseksi myös jälkikäsittelyohjelma, joka muuttaa tulokset graafiseen asuun. Ohjelmistojen graafiset esitykset ovat vakiintuneita, ja ne esitettävä samat lujuusopillisesti kiinnostavat asiat.

Koska ohjelmistoilla tehdyt rakennemallit ja laskentatulokset ovat aina enem-män tai vähemmän epätarkkoja, esiintyy laskennan tuloksissa usein myös epä-tarkkuutta, jotka rakennesuunnittelijan tulisi tulosten analysoinnin yhteydessä ottaa huomioon. Erityistä huomiota tulisi kiinnittää erilaisten rasitusten tulkintaan poikkeustapauksissa, mutta ohjelmisto on tässä suhteessa mitoituksen kannalta varmemmalla puolella ja käyttäjän vastuulle siirtyy tulosten mahdollinen pyöris-täminen.

Rakennuksen suunnitteluvaihe usein elää voimakkaasti rakennustyypin- ja koh-teen mukaan ja myös rakennuksen elementtityyppeihin voi suunnittelun aikana tulla muutoksia erityisesti rakennesuunnitteluvaiheessa. Usein kuitenkin jo luon-nosvaiheessa pyritään saamaan mahdollisimman kokonaisvaltainen käsitys suunniteltavan rakennuksen tyyppielementeistä.

Structural analysis is the structural design of the basic tasks and aims to solve the structure of the transitional state of the field, strain field and stress field of the loads and underpinning basis. Linear strength of material solutions to the tasks can be linear elastic system of basic equations. Complicated cases have to be settled for an approximate solution, since the solution of conventional mathematical functions makes it virtually impossible. As a result approximate numerical solution methods for development have been very strong recently. Numerical solution methods have been developed during the years. Finite ele-ment method has proven to be the most popular one.

Finite element method is a principle that a geometrically complex object can be divided into several finite elements, which are geometrically simple compared to the original. Commercial FEM software, the portfolio has a lot of element types, which are based on elements in the corresponding strength of the doctrine. Element types include rod element of the bar element, 2D solid element, a plate element, shell element, 3D solid element and the specific element. Element type requires knowledge at a strength of materials theory and understanding of the theory of finite element method.

FEM-analysis includes the results of the review and evaluation. FEM software includes a large amount of numerical data and to illustrate the results the post-processing program is needed to convert the results of a graphic ensemble. Software for graphical presentations is well established, and they produce the same interesting things of the strength of materials.

Since the software-based structural models and calculation results are always more or less inaccurate the designer should take this into consideration. Par-ticular attention should be paid to the burden of different interpretation, in exceptional cases. The software is in this respect on more definitive side in di-mensioning and the user moves the responsibility of the possible results of rounding.

Building design stage often changes heavily and also building element types may be subject to change during design, especially the structural design. Often, however, already the draft form seeks the most comprehensive understanding of the elements.