PLM Group logo
  • +45 70 22 22 80
  • Webshop
  • teamviewerTeamviewer
  • Support
  • Løsninger
    • 3D & 2D Modeling
      • SOLIDWORKS 3D CAD
      • DraftSight
      • 3DEXPERIENCE SOLIDWORKS
      • 3D CAD Cloud
      • Teknisk kommunikation
      • Design Automation
      • Partnerprodukter
      • SOLIDWORKS Electrical
    • 3DEXPERIENCE
      • 3DEXPERIENCE for Ingeniører
      • 3DEXPERIENCE for Indkøb
      • 3DEXPERIENCE for Ledelsen
      • 3DEXPERIENCE for Marketing & Salg
      • 3DEXPERIENCE for Produktion
    • Data management
      • PDM – Product Data Management
      • Cloud Data Management
      • HostPLM
    • Virtual Testing
      • SOLIDWORKS Simulation
      • SOLIDWORKS Flow Simulation
      • SOLIDWORKS Plastics
    • Innovationsaftaler
      • Kursusaftaler
      • Serviceaftale
      • Konsulentaftale
      • Administratoraftale
      • Partneraftale
    • Skoler & Start-ups
      • For undervisere
      • For studerende
      • For forskere
      • For inkubatorer
      • For Start-ups
    • Service
      • Installation
      • Opgraderinger
      • Implementering
      • Integration
      • Konsulentservice
  • Undervisning
  • 3D Print
    • 3D printere
      • HP
      • Markforged
      • Dyemansion
      • 3D Systems
      • AM-Flow solutions
    • 3D-scanners
      • Peel 3D
    • Applikationer
      • 3D print til jigs & fiksturer
      • 3D print til værktøj
      • 3D print til prototyper
      • 3D print til reservedele
      • 3D print til produktion og slutprodukter
  • Resurser
    • Blog
    • Kundecases
    • Arrangementer og webinarer
    • E-bøger & guides
  • Hvorfor PLM
    • Hvorfor os
    • Om os
    • Mød eksperterne
    • Karriere
    • Kontakt os
    • English
    • Svenska
    • Norsk
    • Suomi
    • Latviešu
    • Eesti
201803201802hvorfor_knekker_skistaven_solidworks_simulation-1

SOLIDWORKS Simulation: Sådan undgår du uheld med skistave

SOLIDWORKS Simulation: Sådan undgår du uheld med skistave. Her ligger Siemen Hegstad Krüger og roder rundt under Vinter Olympiaden 2018, mens resten af feltet forsvinder Kilde:KAI PFAFFENBACH / X0044

Fænomenet kaldes “buckling” (udknækning). Dette sker når en konstruktion mister sin evne til at modstå belastning og kollapser. Vi blev nysgerrige efter at undersøge hvor meget dine skistave egentlig kan holde til før de giver efter. 

Under det 30 km. lange cross-country skiløb under vinterolympiaden i Pyeongchang i 2018 knækkede norske skiløber Simen Hegstad Krügers skistav. Det samme skete for nordmanden Oddvar Brå under World Cup i 1982. Det er altså et scenarie, der har udspillet sig gang på gang indenfor skisporten og her undersøger vi årsagen.

Buckling

Udsættes en lang tynd stav for trykkraft, som den gør under cross-country skiløb, kan staven blive ustabil og bøje. Dette sker, når staven giver efter og store elastiske deformationer opstår.

Til sammenligning, er det ligesom hvis du stiller en lineal af plast på højkant og presser den aksialt ned mod en hård overflade (f.eks. et bord). Linealen vil give efter på det svageste punkt og bøje, såfremt belastningen er stor nok. Det der faktisk sker her, er at konstruktionen (i dette tilfælde linealen), mister evnen til at modstå belastningen og kollapser.

Dette fænomen hedder “buckling” og er sjældent ønsket i konstruktioner. Specielt ikke med en skistav som er designet til at hjælpe norske sportsstjerner med at vinde guldmedaljer til større mesterskaber.

Buckling er et skræmmende fænomen, da det kan opstå ved langt mindre belastning end materialets maksimale styrke. Dette tages der ikke højde for, når sikkerhedsfaktoren (maks. Von Mises belastning) udregnes under statisk analyse.

Det er vigtigt at understrege at enhver belastning påvirker den strukturelle holdbarhed

  • Trækstyrkebelastning resulterer i en hårdere model, da elasticiteten øges.
  • Komprimerende belastning resulterer i en blødere model, da elasticiteten formindskes.
  • Buckling opstår, når den strukturelle stivhed = 0 som følge af komprimerende belastning.

SOLIDWORKS Simulation: Sådan undgår du uheld med skistave med buckling analyse

I SOLIDWORKS Simulation Professional kan vi teste en models strukturelle holdbarhed med en Buckling analyse.

Teorien som ligger til grund for lineære buckling analyser i SOLIDWORKS Simulation Professional er Eulers ligning:

hvorfor_knekker_skistaven_solidworks_simulation_03F = Maksimal belastning
E = E-modul (Youngs modul)
I = Inertimoment
L = Længden af søjlen (Den understøttede længde af profilet)
K = Faktor som beskriver profilets effektive længde (afhænger af understøtningerne i bjælkeenderne)

For at udføre denne type analyse i SOLIDWORKS Simulation Professional, skal vi først have en model af skistaven, for at påbegynde analysen:

hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_04

Vi angiver materialet (i dette tilfælde aluminium).

hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation

Herefter tilføjer vi den ydre påvirkning i form af understøtninger og belastning for bedst at simulere de virkelige forhold. hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_06

Når analysen er gennemført, angives resultatet i BLF (Buckling Load Factor) format.

Dette er en sikkerhedsfaktor mod buckling. For at finde den maksimale belastning en skistav kan holde til før den giver efter, ganger vi den belastning den udsættes for med den sikkerhedsfaktor vi lige har udregnet.

I dette tilfælde simulerede vi en aksial belastning på 100 kg. Vi kan se at den laveste BLF værdi er = 0,64364 (BLF 2, 3, 4 osv. inkluderes kun for akademiske formål, da buckling opstår ved BLF > 1). Bemærk, at der vises følgende vindue med hvordan buckling indtræder.hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_07

Ganger vi belastningen med BLF får vi: 100 kg. x 0,64364 = 64,36 kg. = Skistaven kan modstå 64,36 kg. belastning, før den giver efter.

Som tidligere nævnt, kan buckling opstå ved meget mindre belastning end materialets styrke, så dette fænomen er yderst vigtigt at tage højde for, når man designer lange tynde strukturer.

For at illustrere dette, har vi her udarbejdet en traditionel statisk analyse af samme skistav, ved at kopiere grænseværdierne fra buckling-analysen.

Ser vi på resultaterne, kan vi konkludere at de maksimale Von Mises belastninger er på 4MPa. Sammenligner vi dette med aluminiumlegeringens maksimale styrke, som er 27,57 MPa, kan vi udlede en sikkerhedsfaktor på: 27,54/4 = 6,89. På baggrund af dette resultat kan man fejlagtigt komme til den konklusion, at stavene uden problemer kan holde til en belastning på 100 kg.

hvorfor_knekker_skistaver_solidworks_simulation_08

Lad os håbe at skiløbere verden over tager højde for buckling inden deres næste mesterskab. 

 

Stian MorkEirin Holmstrøm

Stian Mork &
Eirin Holmstrøm

Publiceret i Simulering
Tag Belastning, BLF, Buckling, Buckling Load Factor, Eirin Holmstrøm, Eulers ligning, Simulering, SOLIDWORKS Simulation Professional, Stian Mork

Relateret indlæg

Related Posts

2D vs. 3D CAD: Derfor skal du arbejde i 3D i stedet for 2D

2D vs. 3D CAD? Det gælder om at finde de mest omkostningseffektive metoder til produktudvikling, hvis du hele tiden vil være ét skridt foran konkurrenterne. Her kan 3D CAD (Computer Aided Design) hjæl...

Læs mere
Der følger en stærk CAD/CAM-løsning følger med din SOLIDWORKS-licens

Tip: Den stærkeste CAD/CAM-løsning følger med din SOLIDWORKS-licens

Udnytter du mon din SOLIDWORKS licens til fulde? Der er mange muligheder, når du arbejder med SOLIDWORKS. Ikke mindst fordi der indimellem kommer nye ting til. Og nogle af dem følger endda med din lic...

Læs mere

Nekkar revolutionerer med SOLIDWORKS Flow Simulation

Nekkar arbejder på at minimere miljøpåvirkningen med deres innovative lukkede fiskebure. SOLIDWORKS Flow Simulation gør dem i stand til samtidigt at reducere omkostninger og forbedre kvalitet. Læs art...

Læs mere

Lad os tale sammen

Vi kan tilbyde en løsning, der matcher dine behov. Start en samtale med vores eksperter i dag.

Kontakt os

Lad os høre fra dig

Vi forstår, at det kan være en stor beslutning at investere i fremtiden. Lad os tage en samtale om dine mål og drømme, så vi sammen kan skabe en plan, der hjælper dig med at nå dine ambitioner.
Vi står klar til at guide dig på vejen mod succes og yde den nødvendige støtte.

PLM Group logo
  • Kontakt os
  • PLM Group Danmark A/S Brogrenen 10 2635 Ishøj
  • Rædersgade 3
  • 8700 Horsens
  • CVR: 19241580
  • Ring til os på 70 22 22 80
  • info@plmgroup.dk
  • Links
  • Kontakt os
  • Support
  • Privatlivspolitik
  • Handelsvilkår
  • 3DP Terms & Conditions
  • E-bøger & guides
  • LinkedIn
  • YouTube
  • Facebook
  • Instagram