PLM Group logo
  • +47 63 94 20 20
  • Webshop
  • teamviewerTeamviewer
  • Support
  • Løsninger
    • 3D- & 2D-modellering
      • SOLIDWORKS 3D CAD
      • DraftSight
      • 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS
      • 3D CAD Cloud
      • Teknisk kommunikasjon
      • Design Automation
      • Electrical
      • Partnerprodukter
    • 3DEXPERIENCE
      • 3DEXPERIENCE for innkjøp
      • 3DEXPERIENCE for ledelsen
      • 3DEXPERIENCE for produksjon
      • 3DEXPERIENCE for konstruksjon
      • 3DEXPERIENCE for salg og markedsføring
    • Datahåndtering
      • PDM – Produktdatahåndtering
      • Datahåndtering i skyen
      • HostPLM – PDM Professional i skyen
    • Virtuell testing
      • SOLIDWORKS Simulation
      • SOLIDWORKS Flow Simulation
      • SOLIDWORKS Plastics
    • Innovation Agreements
      • User Competence Agreement
      • User Experience Agreement
      • Consultancy Agreement
      • Administrator Agreement
      • Partner Agreement
    • Skole & Start-ups
      • For undervisere
      • For studenter
      • For forskning og utvikling
      • For inkubatorer
      • For oppstartsbedrifter
    • Tjenester
      • Installasjoner
      • Oppgraderinger
      • Implementeringer
      • Integrasjoner
      • Konsulenttjenester
  • Kurs
  • 3D-printing
    • 3D-Printere
      • 3D Systems
      • Markforged
      • HP
      • Dyemansion
      • AM-Flow
    • 3D-Scannere
      • Peel 3D
    • Applikasjoner
      • 3D-printere for jigger og fiksturer
      • 3D-printere for produksjonsverktøy
      • 3D-printere for prototyper
      • 3D-printere for reservedeler
      • 3D-printere for produksjon
  • Ressurser
    • Blogg
    • Kundehistorier
    • Eventer og webinarer
    • E-bøker
  • Hvorfor PLM Group
    • Hvorfor oss
    • Om oss
    • Møt teamet
    • Karriere
    • Kontakt oss
    • English
    • Svenska
    • Dansk
    • Suomi
    • Latviešu
    • Eesti

SOLIDWORKS Simulation: Hvorfor knekker skistaven?

SOLIDWORKS Simulation: Slik unngår du uhell med skistaven. Her ligger Simen Hegstad Krüger og spreller, mens resten av feltet forsvinner Foto:KAI PFAFFENBACH / X00446

Skisesongen er her igjen. En gren vi nordmenn er spesielt glade og gode i er langrenn. I denne sporten trenger man 1 par ski (som man fester på bena) og 1 par staver (som man fester i henda), og det er nettopp skistavene vi skal ta for oss her nå.

Vi så det på 30 km med skibytte i OL 2018 Pyeongchang at Simen Hegstad Krüger brakk staven. En annen skiløper som ikke er helt ukjent for dette er Oddvar Brå som knakk staven i herrestaffetten i VM 1982.

Utknekking

oddvarbråOm man belaster en lang og tynn stav med en trykkraft slik man gjør i langrenn, så kan staven plutselig bli ustabil og bøye ut. Dette skjer ved at staven mister sin styrke og vi får store elastiske deformasjoner.

En god sammenligning her er dersom man tar en plastlinjal og presser den ned i bordet med en aksielt rettet kraft, linjalen vil da bøye ut om den svakeste aksen og omsider knekke dersom lasten er stor nok. Det som altså skjer er at konstruksjonen (her da linjalen) kollapser og mister bæreevnen.

Dette fenomenet kalles utknekking og er sjeldent noe man ønsker i konstruksjoner, særlig ikke for en skistav som skal hjelpe våre norske helter i medaljekampen.

Utknekking er litt skummelt da det kan oppstå ved spenninger langt under materialets flytegrense og derfor ikke tas hensyn til ved beregning av tradisjonell (med hensyn på maks Von Mises spenning) sikkerhetsfaktor, slik vi gjør i statiske analyser.

Det er viktig å merke seg at enhver last påvirker stivheten til strukturen.

  • Strekklaster gir en stivere modell da den elastiske stivheten øker.
  • Kompresjonslaster gir en mykere modell da den elastiske stivheten minsker.
  • Utknekking oppstår når struktur stivheten som følge av kompresjonslaster blir = 0.

SOLIDWORKS Simulation: Slik unngår du uhell med skistaver med buckling studie

Vi har mulighet til å analysere dette fenomenet i SOLIDWORKS Simulation Professional med en studietype som heter Buckling.

Teorien som blir benyttet for lineære utknekkingsanalyser i Simulation Professional bygger på Eulers utknekkings formel:

hvorfor_knekker_skistaven_solidworks_simulation_03

Hvor:
F = Maks eller kritisk last
E = E-modulen
I = Annet arealmoment (arealtreghetsmomentet)
L = Ustøttet lengde av profilen
K = Faktor som beskriver profilens effektive lengde (avhenger av typen av opplagring i endene på bjelken)

Måten dette studiet da gjennomføres på i SOLIDWORKS Simulation Professional er at man først trenger geometri, som denne staven jeg har tatt frem her og starter et Buckling studie:

hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_04

Spesifiserer materialet (i dette tilfellet aluminium).

hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_05

Legger så på grensebetingelser i form av innspenning og belastning for på best måte å simulere virkeligheten.

hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_06

Etter at studiet er kjørt så henter vi ut resultatene i form av BLF (Buckling Load Factor).

Dette er en sikkerhetsfaktor mot utknekking og fungerer på den måten at vi ganger opp påført last med faktoren vi får ut.

Sånn som i dette eksempelet med staven så la vi inn en aksiell belastning på 100kg, som vi ser så er det laveste BLF = 0,64364 (BLF 2, 3, 4 osv. er kun med av akademiske grunner da utknekking vil oppstå ved BLF 1). Merk også at vi får ut en visning av hvordan/hvor utknekkingen vil finne sted.

hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_07

Tar vi påført last og ganger med BLF får vi = 100kg x 0,64364 = 64,36kg – dette er altså lasten staven vil kunne motstå før den feiler grunnet utknekking.

Utknekking kan som tidligere nevnt oppstå ved spenninger langt under flytegrensen, så dette fenomenet er viktig å ta hensyn til når vi har lange tynne strukturer.

Et eksempel er dersom vi setter opp et tradisjonelt statisk studie av denne staven ved å kopiere over betingelsene fra utknekkingsanalysen.

Ser vi da på resultatene så rapporteres det om en maks spenning på 4 MPa. Om vi sjekker denne spenningen opp mot flytegrensen til aluminiumet som er på 27,57Mpa så får vi en sikkerhetsfaktor på: 27,57/4 = 6,89. Man kan derfor her bli lurt til å tro at staven holder den gitte belastningen på 100kg.
hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_08
Så da er det bare å satse på at utknekking har blitt tatt hensyn til i beregningen av stavene som benyttes i OL fra nå av. Nyt skisesongen! 

Stian Mork

Stian Mork &
Eirin Holmstrøm

Publisert i PLM Group news
Tagger Buckling, Buckling studie, Eirin Holmstrøm, PLM Group, Simulering, SOLIDWORKS Simulation, Stian Mork, Utknekking

Relaterte artikler

Related Posts

Bli bedre med SOLIDWORKS Simulation!

SOLIDWORKS Simulation er et kraftfullt verktøy som lar deg teste og forbedre produkter før de i de hele tatt er produsert. Om du ikke er den som sitter og gjør beregninger dag ut og dag inn, så kjenne...

Les mer

Nekkar revolusjonerer med SOLIDWORKS Flow Simulation

Nekkar jobber for å minimere miljøpåvirkningene med deres innovative fiskemerd. SOLIDWORKS Flow Simulation bidrar til at de kan redusere kostnader, samtidig som de øker kvaliteten. Les historien deres, og finn ut hvordan de jobber for å revolusjonere havbruksnæringen.

Les mer

Polygonmodeller: Disse mulighetene har du i SOLIDWORKS

Du har kanskje opplevd det før – modellen du ser på skjermen er delt opp i mange trekantede flater i ulike størrelser, som til sammen utgjør noe som ligner på den modellen du forventet å se. I slike tilfeller har du en modell som består av polygoner.

Les mer

Om oss

Med mange års erfaring hjelper vi virksomheter innovere innen en rekke bransjer i seks forskjellige land. Men hvor startet det?

lær mer

Ta kontakt

Vi forstår at det er en stor avgjørelse å investere i fremtiden. Av den grunn tar vi gjerne en samtale med deg om dine mål, og hvordan du på best mulig måte kan nå dem. Ta kontakt i dag, slik at vi sammen kan finne riktig vei til suksess.

PLM Group logo
  • Kontakt
  • PLM Group Norge AS
  • Torvet 6, 2000
  • Lillestrøm
  • Tlf: +47 63 94 20 20
  • info@plmgroup.no
  • Orgnr. 961885515
  • Quick Links
  • Kontakt oss
  • Support
  • Retningslinjer for personvern og informasjonskapsler
  • Generelle vilkår og betingelser
  • 3D-print vilkår og betingelser
  • E-bøker
  • LinkedIn
  • YouTube
  • Facebook
  • Instagram