Vad är strålanalys?
Strålar används runt omkring oss i många mekaniska och konstruktionstekniska applikationer. De används ofta för att skapa en grund eller internt stöd för en större struktur, till exempel en byggnad eller en bro. Strålanalys är en teknik som används för att utforma balkar på ett adekvat sätt för att motstå krafter och spänning samtidigt som strålens vikt, utrymmesbehov och materialkostnad minimeras. Felaktigt utformade balkar kan för tidigt misslyckas och ha katastrofala effekter.
Beam-analys kräver en kombination av maskinteknik, designprinciper och materialegenskaper. Processen involverar vanligtvis faktorer som inkluderar krafttyper som kommer att appliceras, sträckan mellan stöd, balkformen, materialet och utformningen av fogarna så att en balk kan mekaniskt anslutas till andra konstruktionsdelar. Olika typer av balkkonstruktioner är baserade på lastning och monteringskonfigurationer. Till exempel stöds fribärande balkar i ena änden och kräver en annan utformning än enkla balkar, som stöds i båda ändarna.
Strålar kan konstrueras med ett enda material, t.ex. kolstål. De kan också konstrueras som en sammansatt eller laminerad struktur bestående av olika antal olika lager av material. Konstruktionen av en balk kommer att påverka dess böjning och avböjning under belastning. Strålens avböjning beror på dess längd, hur den stöds, dess tvärsnittsform, materialet och var avböjningskraften appliceras. Strålsanalys bestämmer mängden böjning och avböjning.
Fram till nyligen var manuella metoder med kraftdiagram och en serie komplexa matematiska ekvationer nödvändiga för strålanalys. Idag slutförs denna procedur vanligtvis med hjälp av konstruktionsprogramvara som är utformad för att acceptera inmatningsdata och bestämma en strålkonstruktion för att uppfylla prestandakriterierna. Dessa program slutför en matematisk analys av strålspänningar och avböjning, och skapar också diagram som visar spänningsfördelningar inom strålen under olika belastningsförhållanden. Beam-analysprogramvara använder en beräkningsmetod som kallas Finite Element Analyse (FEA).
En viktig faktor vid strålanalysen är säkerhetsmarginalen eller säkerhetsfaktorn . De flesta balkar har en säkerhetsfaktor som tjänar till att överdimensionera strålen vid belastning eller andra faktorer som inte kan förutsägas vid utformningen av balk. En överdriven säkerhetsfaktor driver en strålkonstruktion som är större än nödvändigt, vilket orsakar möjliga viktproblem och högre tillverkningskostnader. Beam-analysprogramvara kan analysera olika strålformer och material, så att användaren kan bedöma alternativ och välja en slutlig balkdesign som optimerar förhållandet mellan kostnad och funktionalitet.