In de werktuigbouwkunde maken ingenieurs en constructeurs regelmatig berekeningen met betrekking tot de stijfheid en sterkte van materialen en constructies. Deze berekeningen zijn belangrijk omdat een constructie of machine over bepaalde eigenschappen moet beschikken. De berekeningen worden gebruikt om na te gaan of de machine of constructie in de praktijk wel sterk genoeg is. Daarbij kan rekening worden gehouden met normale omstandigheden maar ook met extreme omstandigheden.
Diversiteit aan berekeningen in de werktuigbouwkunde
In de werktuigbouwkunde worden verschillende berekeningen gemaakt. Zo zijn er berekeningen voor het statisch of dynamisch krachtenspel. Ook zijn er berekeningen voor weerstandsmomenten. Voor vervorming zoals buiging en knik zijn ook formules evenals voor torsie en afschuiving. Daarnaast zijn er formules voor verplaatsing en materiaalspanning. Een constructeur en een ingenieur in de werktuigbouwkunde moeten voor al deze verschillende aspecten berekeningen maken. Hierbij wordt gebruik gemaakt van verschillende formules. Een groot deel van de werkzaamheden van een ingenieur of een constructeur bestaan daardoor uit het maken van berekeningen.
Finite Element Method FEM en Eindige Elementen Methode EEM
Constructeurs en ingenieurs maken tegenwoordig ook gebruik van Finite Element Method (FEM). Dit wordt ook wel Finite Element Analyses (FEA) of Eindige Elementen Methode (EEM) genoemd. Met deze methode kunnen zeer complexe vormen en constructies worden beoordeeld op sterkte, stijfheid en andere aspecten die aan de orde kunnen komen bij het bepalen van de eigenschappen van een constructie zoals vermoeiing en vervorming. Door gebruik te maken van de Eindige Elementen Methode (EEM) bespaart de werktuigbouwkundige veel tijd omdat hij of zij niet allemaal aparte berekeningen en formules hoeft te maken. De eindige-elementenmethode deelt de constructie van de constructeur op in een beperkt aantal elementen. Dit beperkt aantal elementen is in feite een eindig aantal elementen vandaar de benaming Eindige Elementen Methode. De elementen van de constructie worden door deze methode aan elkaar gekoppeld door knooppunten. Aan elke koppeling die gemaakt wordt zijn een aantal eisen gesteld. Deze eisen zijn afhankelijk van het element. De knooppunten van de elementen moeten zo worden opgesteld dat ze tegelijk met elkaar verplaatsen.
Samenvatting FEM en EEM
De EEM is een rekenmethode. Hiermee kunnen differentiaalvergelijkingen en integraalvergelijkingen worden uitgevoerd en opgelost. Deze rekenmethode wordt toegepast in de ingenieurswetenschappen voor het berekenen van de sterkte-eigenschappen van complex constructies.