Murtotestauksen simuloiminen FEM-menetelmällä
Kukkonen, Jarkko (2019)
Kukkonen, Jarkko
2019
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201905139549
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201905139549
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tehtävänä oli selvittää, voiko murtotestausta suorittaa ja korvata FEM-simuloinnin avulla. Työssä käydään myös läpi, missä vaiheessa tuotesuunnittelua FEM-simuloiminen olisi hyvä ottaa suunnitteluun mukaan ja minkälaisia hyötyjä sillä tuotesuunnittelun eri osa-alueisiin saataisiin. Työssä selvitetään myös implisiittisen ja eksplisiittisen FEM-laskennan eroja.
Työn toteutuksessa perehdyttiin ensin Abaqus-ohjelmiston toimintaan sekä simuloitavaan käytännön murtokokeeseen. Murtotestin simulointia varten rajattiin käytettävät tuotteet ja määritettiin tarkemmin simuloitava tilanne murtotestistä. Simulointia varten testattiin testitilanteessa syntyvä maksimivoima käyttämällä telkeä muistuttavia testipaloja murtotestissä. Testipalojen todellinen kestävyys varmistettiin mittaamalla palojen kesto erillään muista osista koestuslaitteella.
Käytännön murtokokeen maksimivoima auttaa FEM-simuloinnin käyttämistä laajemmin fyysisen murtotestauksen korvaajana ja mahdollistaa paremman FEM-simuloinnin hyödyntämisen tuotesuunnittelun aikana. Selvitetty maksimivoima on kuitenkin vain hyvin spesifisestä testaustavasta syntyvä voima, minkä takia erilaisesta murtotestauksen tilanteesta syntyvää voimaa varten täytyisi tehdä erilaiset testit. Tulevaisuudessa tehtäviä vastaavanlaisia simulointeja vertailemalla todennettuihin käytännön murtokokeisiin saadaan kuitenkin johdonmukainen näkemys simuloinnin ja todellisen tilanteen välille, mikä mahdollistaa käytännön murtokokeiden määrän vähentämisen tuotesuunnitteluprosessin aikana.
Työn toteutuksessa perehdyttiin ensin Abaqus-ohjelmiston toimintaan sekä simuloitavaan käytännön murtokokeeseen. Murtotestin simulointia varten rajattiin käytettävät tuotteet ja määritettiin tarkemmin simuloitava tilanne murtotestistä. Simulointia varten testattiin testitilanteessa syntyvä maksimivoima käyttämällä telkeä muistuttavia testipaloja murtotestissä. Testipalojen todellinen kestävyys varmistettiin mittaamalla palojen kesto erillään muista osista koestuslaitteella.
Käytännön murtokokeen maksimivoima auttaa FEM-simuloinnin käyttämistä laajemmin fyysisen murtotestauksen korvaajana ja mahdollistaa paremman FEM-simuloinnin hyödyntämisen tuotesuunnittelun aikana. Selvitetty maksimivoima on kuitenkin vain hyvin spesifisestä testaustavasta syntyvä voima, minkä takia erilaisesta murtotestauksen tilanteesta syntyvää voimaa varten täytyisi tehdä erilaiset testit. Tulevaisuudessa tehtäviä vastaavanlaisia simulointeja vertailemalla todennettuihin käytännön murtokokeisiin saadaan kuitenkin johdonmukainen näkemys simuloinnin ja todellisen tilanteen välille, mikä mahdollistaa käytännön murtokokeiden määrän vähentämisen tuotesuunnitteluprosessin aikana.