Başlıca ANALİZ TİPLERİ ve Özellikleri
1- Yapısal Analizler :Katı cisimlerden oluşan sistemlerde, Dış yapısal yüklerin (kuvvet, tork, basınç vb.) etkisini inceleyen analizlerdir. 1.1 Statik Yapısal Analizler : Durağan haldeki katı sistemlere uygulanan yapısal analizlerdir. 1.1.1 Elastik Statik Yapısal Analizler : Elastik bölgede yükleme yapılan statik yapısal analizlerdir. İzotropik Malzemeler için Elastiklik modülü ( E ) ve Poisson oranı ( n ) yeterlidir. Tabakalı kompozitler (ortotropik malzemeler ) için ise 9 elastik malzeme sabiti gerekir (E x, E y, E z, n xy, n yz, n xz, G xy, G yz, G xz ) Elemanların düğümlerinin serbestlik derecesinde deplasmanlar (u, v, w) ve dönmeler (rotx, roty, rotz) olmalıdır. Bu analizler hareketli mekanizmalara veya parçalarına anlık uygulanabilir. Bu şekilde diğerlerine göre daha basit ve hızlı olan bu analiz tipi, makine mühendisliğinin asıl kapsamı olan hareketli sistemlere uygulanabilmesi ile çok sahasına sahip olur. Önemli Bir Soru: Elastik Statik Analizler hareketli mekanizmalara uygulanabilir mi? geniş bir uygulama Evet, anlık olarak uygulanabilir. Herhangi bir an için, dış yüklerin yanısıra atalet (eylemsizlik) kuvvetleri de modele uygulanırsa o an için elastik statik analiz yapılabilir. Bu durum elastik statik analizler için çok geniş bir uygulama sahası doğurur. Bu konunun detayları ayrı bir sunumda anlatılacaktır.
1.1.2 Elasto-plastik Statik Yapısal Analizler: Elastik ve Plastik bölgede yükleme yapılan statik yapısal analizlerdir. Yani malzemelerde kalıcı deformasyon oluşmaktadır. İzotropik Malzemeler için Elastiklik modülü ( E ), Poisson oranı ( n ), akma gerilmesi ve plastik bölge eğrisi gerekir. Bilinear malzemelerde plastik bölge doğrusaldır. Plastik bölge eğirişi için bu doğrunun eğimi (tangant modülü) girilir. Multilinear malzemelerde plastik bölge eğrisi tablo ile tanımlanır. Tabakalı kompozitler (ortotropik malzemeler ) için ise 9 elastik malzeme sabiti, (E x, E y, E z, n xy, n yz, n xz, G xy, G yz, G xz ) ve 3 farklı yönde plastik bölge eğrisi gerekir. Eleman düğümlerinin serbestlik derecesinde deplasmanlar (u, v, w) ve dönmeler (rotx, roty, rotz) olmalıdır. Plastik bölgeye geçip geçmeyeceği önceden bilinemeyen durumlarda şu şekil de bir yol izlenir. Sadece E ve n değerleri girilerek elastik analiz yapılır. Çıkan maksimum eşdeğer gerilme (von-mises gerilmesi) akma aşmıyorsa elastik analiz yeterlidir. Aşıyorsa plastik bölge eğrisi girilerek tekrar analiz yapılması gerekir. gerilmesini
1.1.3 Yorulma Analizleri: Tekrarlı Yüklere Maruz Sistemlerde, Ömür Tayini için Yapılan Analizlerdir. İzotropik Malzemeler için Elastiklik modülü ( E ), Poisson oranı ( n ), S-N yorulma diyagramı gerekir. Eleman düğümlerinin serbestlik derecesinde deplasmanlar (u, v, w) ve dönmeler (rotx, roty, rotz) olmalıdır. Yorulma analizlerinde önce maksümum ve minimum yükler tanımlanır ve önce statik analiz yapılır sonra yorulma analizlerine geçilerek ömür tayini yapılır. Tekrarlı yükler aniden gelen çarpma yükü tarzında olursa bu yorulma analizleri ile incelenmez ; Impact (Darbeli Yükleme) analizleriyle incelenmelidir.
Diğer Yapısal Analizler 1.1.4 Titreşim Analizleri: Katı bir sistemin doğal veya zorlanmış frekanslarını farklı modlarda bulmak için yapılan analizlerdir. 1.1.5 Darbeli Yükleme (Impact) Analizleri: Ani (impusif) ve yüksek şiddetli yüklere maruz kalan cisimlerin mekanik davranışlarını (gerilme, hasar, şekil değiştirme, enerji absorbsiyonu vb.) belirlemek için yapılan analizlerdir. 1.1.6 Burkulma Analizleri: İnce kesitli elemanların kritik burkulma yüklerini bulmak için yapılan analizlerdir. 1.1.7 Kırılma Mekaniği Analizleri: Çatlaklı yapılarda çatlak açılmasını karekterize eden büyüklükleri (K, J ) hesaplamak için yapılan analizlerdir. Yukarıdaki ilk iki analiz için izotropik malzemelerin E, n değerleri, Son iki analiz için E, n, r değerleri yeterli olur. Plastik bölge sözkonusu olacak ise plastik bölge eğrisi de gerekir ancak bu analiz tiplerini plastik bölge için uygulamak çok daha ileri seviyede analizler olacaktır. Farklı parametreler tanımlamak ve düzenlemeler yapmak gerekebilir. Bu dört analiz için düğümlerin serbestlik derecesi yine u,v,w, rotx, roty, rotz olmalıdır.
2- Isıl Analizler :Katı cisimlerden Oluşan Sistemlerde, Sıcaklık etkisi ile oluşan ısıl davranışları (sıcaklık dağılımları vb.) bulmak için yapılan analizlerdir. 2.1 Kararlı Rejim (Steady-State) Isıl Analizleri: Sıcaklık dağılımının herbir nokta için farklı olmasına rağmen, zamanla değişmediği stabil durumlar için uygulanan analiz tipidir. İzotropik Malzemeler için Elastiklik modülü ( E ), Poisson oranı ( n ) gerekli ise plastik bölge eğrisi; ısı iletim katsayısı (k), ısıl genleşme katsayısı ( a - CTE), yoğunluk ( r ) gereklidir. Eleman düğümlerinin serbestlik derecesinde deplasmanlar (u, v, w), dönmeler (rotx, roty, rotz) ve sıcaklık (Temperature) olmalıdır. 2.2 Zamana Bağlı (Transient) Isıl-Yapısal Analizleri: Sıcaklıkların noktadan noktaya farklı olduğu ve sıcaklıkların zamanla değiştiği durumlarda uygulanan analiz tipidir. İzotropik Malzemeler için Elastiklik modülü ( E ), Poisson oranı ( n ) gerekli ise plastik bölge eğrisi; ısı iletim katsayısı (k), ısıl genleşme katsayısı ( a - CTE), ısıl kapasite (c p ) ve yoğunluk ( r ) gereklidir. Eleman düğümlerinin serbestlik derecesinde deplasmanlar (u, v, w) ve/veya dönmeler (rotx, roty, rotz) ve sıcaklık (Temperature) olmalıdır.
2- Isıl Yapısal Analizler :Katı cisimlerden Oluşan Sistemlerde, Sıcaklık etkisi ile oluşan ısıl ve mekanik davranışları (sıcaklık dağılımlarını, termal gerilmeleri, termal şekil değiştirmeleri vb.) bulmak için yapılan analizlerdir. 2.1 Kararlı Rejim (Steady-State) Isıl-Yapısal Analizleri: Sıcaklık dağılımının herbir nokta için farklı olmasına rağmen, zamanla değişmediği stabil durumlar için uygulanan analiz tipidir. İzotropik Malzemelerde Isıl Özellikler: ısı iletim katsayısı (k), yoğunluk ( r ) gereklidir. Mekanik Özellikler: Elastiklik modülü ( E ), Poisson oranı ( n ) gerekli ise plastik bölge eğrisi; ısıl genleşme katsayısı ( a - CTE) Eleman düğümlerinin serbestlik derecesinde deplasmanlar (u, v, w) ve/veya dönmeler (rotx, roty, rotz) ve sıcaklık (Temperature) olmalıdır. Eğer sadece ısıl sonuçlar (örn: sıcaklık dağılımları) amaçlanıyorsa E, n, a, plastik bölge eğrilerini girmeye gerek yoktur. Isıl özellikler yeterlidir. Eleman serbestlik derecesinde sadece sıcaklık (temperature) bulunması yeterli olur. Bu tip analizlere ise sadece ısıl analizler denir.
2.2 Zamana Bağlı (Transient) Isıl-Yapısal Analizleri: Sıcaklıkların noktadan noktaya farklı olduğu ve sıcaklıkların zamanla değiştiği durumlarda uygulanan analiz tipidir. İzotropik Malzemelerde Isıl Özellikler: ısı iletim katsayısı (k), yoğunluk ( r ) ve ısıl kapasite ( c p ) gereklidir. Mekanik Özellikler: Elastiklik modülü ( E ), Poisson oranı ( n ) gerekli ise plastik bölge eğrisi; ısıl genleşme katsayısı ( a - CTE) Eleman düğümlerinin serbestlik derecesinde deplasmanlar (u, v, w) ve/veya dönmeler (rotx, roty, rotz) ve sıcaklık (Temperature) olmalıdır. Eğer sadece ısıl sonuçlar (örn: sıcaklık dağılımları) amaçlanıyorsa E, n, a, plastik bölge eğrilerini girmeye gerek yoktur. Isıl özellikler yeterlidir. Eleman serbestlik derecesinde sadece sıcaklık (temperature) bulunması yeterli olur. Bu tip analizlere ise sadece ısıl analizler denir. Transient analizlerde çözüm adımları ve çözüm süresi iyi ayarlanmazsa program yakınsama yapmaz ve hata verir. Bu ayarlamalar bazen deneme yanılma ile yapılır. Bu tip analizlerin en zor taraflarından birisi bu ayarlardır. 3- Akış Analizleri: Akışkanlarla ilgili Analizlerdir. Ders Kapsamına dahil değildir. Ancak endüstride sıkça kullanılan analiz tipleridir. Bu konudaki bilgi birikiminiz geliştirilmesi kariyer açısından çok faydalı olacaktır.