V prostředí ANSYS Mechanical provádíme strukturální FEM analýzy (pevnostní výpočty) rotačních a nerotačních strojů, zařízení i jiných konstrukcí. Specializujeme se na řešení vibrační (modální a harmonické) úlohy související s vibracemi rotačních strojů, ale často provádíme i standardní pevnostní výpočty.
Na základě 3D CAD modelu od zákazníka vytvoříme matematický výpočetní model. Máme k dispozici také vlastní konstruktérské kapacity, v případě potřeby jsme tak schopni vytvořit 3D modely na základě poskytnuté výkresové dokumentace, případě zajistit 3D skenování a převod existujících dílů do 3D CAD.
„Díky zkušenostem z průmyslové praxe se při řešení FEM výpočtů nezaměřujeme na vyváření „barevných obrázků“, ale na řešení technického problému inženýrským přístupem s odpovídající (pokud možno co nejmenší) komplexitou. Nedílnou součástí řešení každého projektu je úzká spolupráce s klientem, hledání a návrh řešení odpovídající jeho technologickým a realizačním možnostem.“
Vojtěch Rada, vedoucí FEM výpočtů
Typické aplikace pro FEM výpočet
- Součásti energetických lopatkových strojů (kompresory, turbíny, ventilátory, čerpadla)
- Elektromotory a generátory
- Mechanické převodovky
- Skříně a základové rámy rotačních strojů
- Rámy a komponenty vozidel
- Součásti leteckých motorů
Dynamické výpočty (Dynamické FEM strukturální analýzy)
Specializací společnosti RotMach v oblasti FEM jsou dynamické analýzy soustav rotorů a celých strojních zařízení včetně tlumení. Tyto dynamické analýzy umožňují identifikovat a řešit problémy spojené s vibracemi a to ve fázi vývoje, ale i během celého životního cyklu výrobku.
Typickým výstupem dynamické FEM strukturální analýzy RotMach je konstrukční doporučení pro vyztužení nebo modifikaci konstrukce tak, aby došlo přeladění rezonančních frekvencí mimo pracovní oblast zařízení případně jejich zatlumení.
Při výpočtech celých strojů uvažujeme dle potřeby také skříně, základové rámy, dynamické vlastnosti ložisek, vliv proudícího média (Alfordsovy síly) atd. Na základě dlouholetých zkušeností jsme také schopni aproximovat dynamické matice ložisek valivých a kluzných ložisek.
Modální analýzy
Modální analýzy jsou efektivním nástrojem při řešení problémů strojních zařízení spojených s vibracemi. Modální analýza umožňuje nalézt vlastní tvary a „problematické“ rezonanční frekvence soustav bez nutnosti znalosti tlumení nebo budících účinků.
Součástí modální analýzy jsou zejména:
- stanovení frekvencí vlastních frekvencí (Campbell diagram) a tvarů kmitů
- hodnocení poměrného útlumu jednotlivých vlastních tvarů
Harmonické analýzy
Harmonická analýza přináší komplexnější náhled do problematiky vibračních výpočtů. Výsledkem typu výpočtu harmonická analýza je znalost velikosti vibrací v rozměrové veličině (mm/s, mm/s2 případně velikost rozkmitu Pk-Pk). Takto vypočtené hodnoty je možné porovnávat s hodnotami vibrací změřenými na skutečném zařízení v provozu nebo na zkušebně.
- na základě informací od zákazníka o buzení, případně naší znalosti účinků jako je zbytková nevývaha atd. zavádíme do matematického modelu jeden nebo kombinaci více budících účinků (amplituda, frekvence)
- velikost tlumení zavedeného do výpočtu vychází z našich zkušeností, případně po konzultaci se zákazníkem na základě jeho požadavků a vstupních dat
- výstupem harmonické analýzy jsou mimo identifikace problematických rezonancí také frekvenčně amplitudové charakteristiky (Bode diagram) napříč provozním spektrem zařízení
Pevnostní výpočty (Statické FEM strukturální analýzy)
Statický pevnostní výpočet umožňují identifikaci vysoce namáhaných oblastí s koncentracemi napětí a rizikem vzniku poškození nebo zjištění deformací dílů a sestav. Provádíme statické výpočty s uvažováním lineárních (elastická oblast – pod mezí kluzu) i nelineárních materiálových modelů (plastická oblast – nad mezí kluzu). V případě potřeby zahrnujeme do výpočetního modelu nelineární kontakty s uvažováním tření.
Příkladem řešených úloh mohou být například:
- Pevnostní výpočet napětí a deformací všech typů strojích součástí
- Deformace tvarově složitých a nehomogenních rotorů včetně komplexních matic tuhostí ložisek
- Výpočty teplotních deformací a napětí od nehomogenního teplotního pole (teplotně namáhané dílce jako jsou tělesa lopatkových strojů, spalovacích motorů, tepelné výměníky atd.)
- Pevnostní výpočet oběžných kol, lopatek, rotačních dílů atd. až do oblasti plasticity materiálu
- Výpočty mechanismů s pasivními odpory, třením (mechanismy zavěšení, natáčení lopatek axiálních lopatkových strojů)
- Únavová pevnost, hodnocení konečné životnosti
- Povolené zatížení na potrubní hrdla lopatkových strojů (např. dle API 617), namáhání potrubních podpěr atd.
