Τι είναι η ανάλυση δέσμης;

Οι δοκοί χρησιμοποιούνται γύρω μας σε πολλές εφαρμογές μηχανικής και δομικής μηχανικής.Χρησιμοποιούνται συνήθως για να δημιουργήσουν ένα θεμέλιο ή εσωτερική υποστήριξη για μια μεγαλύτερη δομή, όπως ένα κτίριο ή μια γέφυρα.Η ανάλυση δέσμης είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την επαρκή σχεδίαση δοκών για να αντέξει τις δυνάμεις και το άγχος, ελαχιστοποιώντας ταυτόχρονα το βάρος της δέσμης, τις απαιτήσεις του χώρου και το κόστος υλικού.Οι λανθασμένα σχεδιασμένες δοκούς μπορούν να αποτύχουν πρόωρα και να έχουν καταστροφικές επιδράσεις.

Η ανάλυση δέσμης απαιτεί συνδυασμό μηχανικής μηχανικής, αρχών σχεδιασμού και υλικών ιδιοτήτων.Η διαδικασία συνήθως περιλαμβάνει παράγοντες που περιλαμβάνουν τους τύπους δυνάμεων που θα εφαρμοστούν, το εύρος μεταξύ των υποστηρίξεων, του σχήματος δέσμης, του υλικού και του σχεδιασμού των αρθρώσεων ώστε να επιτρέπεται σε μία δέσμη να συνδέεται μηχανικά με άλλα δομικά μέλη.Διαφορετικοί τύποι σχεδίων δέσμης βασίζονται στις διαμορφώσεις φόρτωσης και τοποθέτησης.Για παράδειγμα, οι δοκοί με πρόβολα υποστηρίζονται μόνο στο ένα άκρο και απαιτούν διαφορετικό σχεδιασμό από τις απλές δοκούς, οι οποίες υποστηρίζονται και στα δύο άκρα.Μπορούν επίσης να κατασκευαστούν ως σύνθετη ή πλαστικοποιημένη δομή που αποτελείται από ποικίλους αριθμούς διαφορετικών στρωμάτων υλικών.Η κατασκευή μιας δέσμης θα επηρεάσει την κάμψη και την εκτροπή της ενώ βρίσκεται υπό φορτίο.Η εκτροπή μιας δέσμης εξαρτάται από το μήκος της, τον τρόπο με τον οποίο υποστηρίζεται, το διατομεακό σχήμα του, το υλικό και όπου εφαρμόζεται η δύναμη εκτροπής.Η ανάλυση δέσμης θα καθορίσει την ποσότητα κάμψης και εκτροπής. Μέχρι πρόσφατα, οι χειροκίνητες μεθόδους που χρησιμοποιούν διαγράμματα δύναμης και μια σειρά πολύπλοκων μαθηματικών εξισώσεων ήταν απαραίτητες για την ανάλυση δέσμης.Σήμερα, αυτή η διαδικασία ολοκληρώνεται συνήθως χρησιμοποιώντας λογισμικό μηχανικής που έχει σχεδιαστεί για να δέχεται δεδομένα εισόδου και να καθορίζει σχεδιασμό δέσμης για να πληροί τα κριτήρια απόδοσης.Αυτά τα προγράμματα ολοκληρώνουν μια μαθηματική ανάλυση των τάσεων και της εκτροπής της δέσμης και δημιουργούν επίσης διαγράμματα που δείχνουν κατανομές τάσης εντός της δέσμης υπό διάφορες συνθήκες φόρτωσης.Το λογισμικό ανάλυσης δέσμης χρησιμοποιεί μια υπολογιστική μέθοδο γνωστή ως ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων (FEA).

Ένα σημαντικό θέμα στην ανάλυση δέσμης είναι το περιθώριο ασφάλειας ή

παράγοντα ασφαλείας

.Οι περισσότερες δοκοί έχουν έναν παράγοντα ασφαλείας που χρησιμεύει στην υπερμεγέθη της δέσμης σε περίπτωση φόρτωσης ή άλλων παραγόντων που δεν μπορούν να προβλεφθούν στο σχεδιασμό της δέσμης.Ένας υπερβολικός παράγοντας ασφαλείας θα οδηγήσει ένα σχεδιασμό δέσμης που είναι μεγαλύτερος από το απαραίτητο, προκαλώντας πιθανά προβλήματα βάρους και υψηλότερο κόστος κατασκευής.Το λογισμικό ανάλυσης δέσμης μπορεί να αναλύσει διαφορετικά σχήματα και υλικά δέσμης, για να επιτρέψει στον χρήστη να αξιολογήσει τις επιλογές και να επιλέξει ένα τελικό σχέδιο δέσμης που βελτιστοποιεί την αναλογία μεταξύ κόστους και λειτουργικότητας.