פתרון בעיות לא-לינאריות מורכבות
כשבאים לנתח בעיות כמו גמישות של אטמים, אלסטיות של קפיצים ועד התנגדות לשקיעה של ספוגים, חשוב להבין לעומק את משמעות המושג "אי-לינאריות" ולבחור נכון את הכלי שיתמודד עם בעיות אלו באופן מיטבי.
מוצרים רבים מאלו שאנו מתכננים עשויים להיתקל בעומסים מאתגרים במהלך הייצור שלהם או השימוש בהם.
זו בדיוק הסיבה שבגללה יותר ויותר מתכננים מכאניים נדרשים לתחזק רמה גבוהה של ידע בעולם הבדיקות והסימולציות הממוחשבות, ולבצע אותן במקביל לתהליך תכנון המוצר.
הסימולציה הנפוצה ביותר היא אנליזה סטטית, קרי חוזק לינארי, שנועדה לבחון את עמידות המוצר המתוכנן בפני כוחות ועומסים שהוא צפוי לחוות בעולם האמיתי.
לסימולציה הסטטית שלוש מגבלות שכל מהנדס שמבצע אותה חייב להכיר ולהתחשב בהן:
- העומס הוא קבוע וסטטי, כלומר: אינו משתנה בזמן, לא בגודל ולא בכיוון.
- התזוזות (דפורמציה שעובר המודל) חייבות להיות קטנות ביחס לגודל שלו (אחרת כיוון העומס ותכונות קשיחות המבנה משתנות)
- החישוב נכון עד לסף מאמץ הכניעה, קרי בתחום הלינארי של מודול האלסטיות של החומר.
המגבלות הנ"ל נלמדות ומפורטות, בין השאר, בקורס SOLIDWORKS Simulation העובר במרכז ההדרכה בסיסטמטיקס, אבל לא לשם כך אתם קוראים את המאמר הבא(!)
במאמר קודם – המציאות היא לא-לינארית, פורטו מצבים בהם בעיה הופכת ללא לינארית וניתנו דוגמאות למספר בעיות לא-לינאריות פשוטות.
במאמר זה נציג מספר דוגמאות לבעיות לא-לינאריות מורכבות שייתכן ונתקלתם או שתיתקלו בהן בעתיד במהלך תכנון מוצרים.
וכשתתקלו – תדעו שמהיום גם ניתן לפתור אותם בקלות באמצעות SIMULIAworks!
אז מה הופך בעיה לא לינארית למורכבת?
שילוב של אי-לינאריות גאומטרית (מבנית) והתנהגות לא לינארית של חומרים, לדוגמא: פלסטיות במתכות, היפראלסטיות בגומי וכו'..
דפורמציה מתמשכת תוך ריבוי אזורי מגע והחלקה בין גופים
חציית גבול ההרס – היווצרות סדקים והתקדמות שברים
ניסויי מתיחה, מעיכה וקריסה מקומית
קריסה מבנית לא לינארית
