Ajatuksia lujuuslaskennan hyödyistä

Yleensä ulkopuoliseen lujuuslaskentaan turvaudutaan vielä nykyäänkin lähinnä vain silloin, kun halutaan varmistaa jo suunnitellun rakenteen tai laitteen lujuuden riittävyys tai viranomaisen vaatimuksesta. On monia muitakin tilanteita, joissa laskennalla voitaisiin kohtuullisin kustannuksin saada huomattavia etuja.

Rakenneratkaisujen haarukointi

Lujuuslaskentaa voidaan käyttää hyödyksi hyvin toimivien perusratkaisujen hakemisessa. Kuten optimoinnin yhteydessä oli puhetta, tärkein tekijä hyvän lopputuloksen saamiseksi on käyttää ammattimaisen suunnittelijan intuitiota perusratkaisujen valinnassa. Toisinaan, varsinkin uudentyyppisten rakenteiden suunnittelussa ei kokeneellekaan suunnittelijalle ole etukäteen selvää, mikä on paras perusrakenne lujuusmielessä. Tällöin voidaan laskea yksinkertaisilla ja karkeilla laskentamalleilla erilaisia vaihtoehtoja, joista paras voidaan valita saatujen laskentatulosten perusteella jatkosuunnitelmien pohjaksi.




Esimerkiksi kannattimen suunnittelussa voidaan hyödyntää laskentaa. Teoreettisesti lujuus/painosuhteeltaan paras rakennevaihtoehto tällaiselle voi olla avaruusristikko, jonka valmistus saattaa kuitenkin osoittautua sovellutukseen liian hankalaksi ja kalliiksi. Laskennallisesti voidaan kokeilla erilaisia yksinkertaisia ja valmistuskustannuksiltaan edullisia levyrakenteita, joista valitaan ristikkorakenteen kanssa kilpailukykyinen vaihtoehto.

Olemassaolevan rakenteen parantaminen

Jo tuotannossa olevien tuotteiden jatkuva parantaminen on yhä tärkeämpää. Toisinaan jo olemassaolevien tuotteiden laskennalla voidaan havaita selviä rakenteen kevennysmahdollisuuksia tai toisaalta mahdollisuuksia lisätä laitteen kapasiteettia selvästi tekemällä siihen toteutettavissa olevia pieniä muutoksia.




Esimerkiksi valetuissa tai levymäisissä runkorakenteissa voidaan laskennallisesti todeta laajoja kevyesti kuormitettuja alueita, jotka voidaan aukottaa ja rakennetta keventää ilman vaikutusta rakenteen lujuuteen.




Voi myös esiintyä esimerkiksi muuhun rakenteeseen nähden jo suhteellisen pienillä kuormilla lommahtavia alueita, jotka etenevät epästabiilisti määräten rakenteen murtorajatilan. Nämä voidaan havaita helposti lujuuslaskennan menetelmin. Edelleen laskennallisesti voidaan hakea suhteellisen pienet jäykisteet, joilla (epästabiili) lommahdus voidaan estää ja rakenteen rikkoutumatta kantama kuorma voi kasvaa moninkertaiseksi merkityksettömällä lisällä rakenteen massaan ja kustannuksiin.

Prototyypit ja testaus

Lujuuslaskennalla on mahdollista vähentää fyysisten prototyyppien ja näiden testausten määrää, toisinaan on mahdollista jopa kokonaan välttää testit tunnettaessa kaikki rakenteeseen ja kuormituksiin liittyvät epävarmuustekijät riittävän tarkasti. Tästä on erityisesti hyötyä silloin, kun todellisia kuormitustapauksia vastaavien kokeiden järjestäminen on mahdotonta tai tulisi erityisen kalliiksi.