Model osiowosymetryczny

Gdy krawędź przekroju prostokątnego zostanie obrócona o 360 stopni wokół osi, powstaje obiekt cylindryczny. Dodatkowo, gdy półkolisty przekrój zostanie obrócony o 360 stopni, powstaje obiekt przypominający kulę. Obiekt utworzony przez obrót dowolnego przekroju o 360 stopni nazywany jest bryłą obrotową.

Ponieważ bryła obrotowa powstaje przez obrót dowolnego przekroju wokół określonej osi, jej kształt geometryczny pozostaje taki sam wokół obwodu. Jeśli bryła obrotowa wykonana jest z jednorodnego materiału, obciążenie i warunki brzegowe są takie same w kierunku obwodowym, to zachowanie obiektu również będzie stałe w tym kierunku. Taka szczególna symetria nazywana jest symetrią osiową.

Na czym polega symetria osiowa i kiedy można ją zastosować?

Oto przykład stosowania symetrii osiowej, czyli papierowy kubek z gorącą kawą. Kształt i materiał kubka, temperatura kawy w jego wnętrzu oraz nacisk wywierany przez kawę są stałe wokół obwodu. Dlatego wszystkie zjawiska zachodzące w kubku, takie jak rozkład temperatury i ilość odkształcenia, są również stałe w kierunku obwodowym.

Z tego powodu zachowanie symetrii osiowej jest bardzo skuteczne w analizie, jeśli rozpatruje się tylko dwuwymiarowy przekrój, będący podstawą bryły obrotowej, bez potrzeby analizowania całego obiektu. Do analizy mechanicznej obiektu wykazującego zachowanie symetrii osiowej generuje się model analizy numerycznej dwuwymiarowego przekroju, który nazywany jest modelem osiowosymetrycznym. Obliczenia wykonane na takim modelu to analiza osiowosymetryczna.

Zalety stosowania modeli osiowosymetrycznych:

• uproszczenie obliczeń dzięki analizie 2D zamiast 3D
• zmniejszenie czasochłonności symulacji
• możliwość zachowania wysokiej dokładności przy spełnieniu warunków symetrii