Hva er stråleanalyse?

Bjelker brukes rundt oss i mange mekaniske og konstruksjonstekniske applikasjoner. De brukes ofte for å lage et fundament eller en intern støtte for en større struktur, for eksempel en bygning eller en bro. Beam-analyse er en teknikk som brukes for å utforme bjelker tilstrekkelig for å motstå krefter og spenning, samtidig som bjelkevekt, plassbehov og materialkostnader minimeres. Feil utformede bjelker kan for tidlig svikte og ha katastrofale effekter.

Beam-analyse krever en kombinasjon av maskinteknikk, designprinsipper og materialegenskaper. Prosessen involverer typisk faktorer som inkluderer kreftene som vil bli påført, spennet mellom støtter, bjelkeform, materiale og utforming av leddene slik at en bjelke kan kobles mekanisk til andre konstruksjonselementer. Ulike typer bjelkekonstruksjoner er basert på lasting og monteringskonfigurasjoner. For eksempel er understøttede bjelker bare støttet i den ene enden og krever en annen utforming enn enkle bjelker, som er støttet i begge ender.

Bjelker kan konstrueres ved bruk av et enkelt materiale, for eksempel karbonstål. De kan også konstrueres som en sammensatt eller laminert struktur som består av varierende antall forskjellige lag med materialer. Konstruksjonen av en bjelke vil påvirke bøyning og avbøyning under belastning. Avbøyningen av en bjelke avhenger av dens lengde, hvordan den understøttes, dens tverrsnittsform, materialet og hvor avbøyningskraften påføres. Beam analyse vil bestemme mengden av bøyning og avbøyning.

Inntil nylig var manuelle metoder ved bruk av kraftdiagrammer og en serie komplekse matematiske ligninger nødvendig for stråleanalyse. I dag blir denne prosedyren vanligvis fullført ved hjelp av ingeniørprogramvare som er designet for å akseptere inndata og bestemme en bjelkeutforming for å oppfylle ytelseskriteriene. Disse programmene fullfører en matematisk analyse av bjelkespenninger og avbøyning, og lager også diagrammer som viser spenningsfordelinger i bjelken under forskjellige belastningsforhold. Beam-analyse programvare bruker en beregningsmetode kjent som Finite Element Analysis (FEA).

En viktig vurdering i stråleanalyse er sikkerhetsmarginen eller sikkerhetsfaktoren . De fleste bjelker har en sikkerhetsfaktor som tjener til å overdimensjonere bjelken i tilfelle belastning eller andre faktorer som ikke kan forutsies i utformingen av bjelken. En overdreven sikkerhetsfaktor vil drive en bjelkeutforming som er større enn nødvendig, forårsake mulige vektproblemer og høyere fabrikasjonskostnader. Beam-analyseprogramvare kan analysere forskjellige bjelkeformer og materialer, slik at brukeren kan vurdere alternativer og velge en endelig stråledesign som optimaliserer forholdet mellom kostnad og funksjonalitet.