DFM:n keskeinen osa on sopivien materiaalien valinta ja rakenteen kestävyyden varmistaminen. Tarkkojen laskelmien avulla voidaan optimoida nämä tekijät ja pienentää valmistuskustannuksia.

Aineiston valintalaskelmat

Oikean materiaalin valinta edellyttää ominaisuuksien arviointia, kuten lujuuden, painon, korroosionkestävyyden ja kustannusten arviointia. Laskelmissa verrataan usein materiaalisen rasituksen rajoja odotettuihin kuormiin. Lopullinen vetolujuus (UTS) ja tuottolujuus ovat kriittisiä muuttujia, joita käytetään soveltuvuusmääritykseen.

Esimerkiksi turvallisuustekijä (FoS) lasketaan seuraavasti:

FoS = materiaalilujuus / käytetty stressi

Näin varmistetaan, että valittu materiaali pystyy käsittelemään käyttöpaineita riittävällä turvamarginaalilla.

Rakenteelliset eheyslaskelmat

Rakenteellinen eheys edellyttää tuotteen kykyä kestää voimia ilman vikaa. Laskelmiin kuuluvat stressianalyysi, taipuma ja väsymisikä. Finiittielementtianalyysiä (FEA) käytetään usein monimutkaisissa geometriesissä simuloimaan reaalimaailman olosuhteita.

Keskeiset kaavat ovat taivutus stressi:

]σ = M*y / I

jossa M on hetki, y[ on etäisyys neutraalista akselista ja ]I on inertiahetki. Näiden jännitysten pysyminen materiaalirajoissa estää vikaa.

Yhteenveto laskentavaiheista

  • Määritetään käyttökuormat ja -voimat.
  • Valitse ominaisuuksien perusteella ehdokasmateriaalit.
  • Laske turvallisuustekijät materiaalille.
  • Tehkää rakenneanalyysi eheyden varmistamiseksi.
  • Iteroida suunnittelu optimoimaan materiaalin käyttöä ja voimaa.