Finite Element Method (FEM) eli elementtimenetelmä on numeerinen laskentamenetelmä, jolla voidaan arvioida rakenteiden käyttäytymistä erilaisissa kuormitustilanteissa. FEM-laskennan avulla voidaan tarkastella esimerkiksi rakenteen jännityksiä, siirtymiä ja muodonmuutoksia sekä tunnistaa rakenteen kriittisiä kohtia.
FEM-laskentaa voidaan hyödyntää uuden rakenteen mitoituksessa, olemassa olevan rakenteen lujuuden tarkastamisessa sekä rakenteen kehittämisessä ja optimoinnissa. Laskennan avulla voidaan vertailla myös erilaisia rakenneratkaisuja ennen valmistusta.
Laskennassa mallinnetaan rakenteeseen vaikuttavat kuormitukset, kiinnitykset, materiaalit ja tarvittaessa osien väliset kontaktit. Tarkastelu voidaan tehdä yksittäiselle osalle tai useista komponenteista muodostuvalle kokoonpanolle.
FEM-laskennan hyödyt suunnittelussa
Rakennetta voidaan tarkastella laskennallisesti jo suunnitteluvaiheessa ennen valmistusta. Mahdollisten ongelmakohtien tunnistaminen ja erilaisten rakenneratkaisujen vertailu tässä vaiheessa voivat vähentää myöhempien muutosten tarvetta ja nopeuttaa tuotekehitystä.
Laskenta antaa myös perustan tehdyille suunnitteluratkaisuille. Tulosten avulla voidaan arvioida, miten rakenne käyttäytyy määritellyissä kuormitustilanteissa ja millä perusteilla esimerkiksi materiaalit, ainevahvuudet tai rakenteen geometria on valittu.
Dokumentoidut lähtötiedot ja laskentatulokset helpottavat myös myöhempien muutosten arviointia. Kun rakenteeseen tehdään muutoksia, niiden vaikutuksia voidaan arvioida vertaamalla tuloksia aikaisempaan laskentaan.
FEM-laskennalla voidaan tarkastella esimerkiksi:
- Siirtymät ja muodonmuutokset
- Jännitykset
- Venymät
- Rakenteen varmuus
- Kestävyys syklisessä kuormituksessa
FEM-laskennan lähtötietoina tarvitaan esimerkiksi:
- Rakenteen geometria
- Materiaalitiedot
- Kuormitukset
- Rakenteen kiinnitykset
Lähtötiedot voidaan toimittaa esimerkiksi 3D-mallina, piirustuksina tai muuna käytettävissä olevana aineistona. 3D-malli voidaan toimittaa SolidWorks-natiivimuodossa tai STEP- tai Parasolid-muodossa. Tarvittaessa tarkennamme lähtötiedot yhdessä asiakkaan kanssa ennen laskennan aloittamista.
Laskennan tulokset voidaan esittää selkeänä raporttina tai asiakkaan tarpeen mukaan tiiviimpänä tulosesityksenä. Tulokset havainnollistetaan esimerkiksi jännitys- ja siirtymäkuvina, ja laskennan lähtötiedot sekä keskeiset tulokset dokumentoidaan sovitussa laajuudessa. FEM-laskentaa voidaan hyödyntää myös koneen teknisen dokumentaation osana.
FEM-laskennassa käytämme SolidWorks Simulation Professional -ohjelmistoa. Tarvittaessa voimme laatia tai muokata laskentaan soveltuvan 3D-mallin asiakkaan lähtötietojen perusteella.