ÖRNEK 3 ISIL YÜK ANALİZİ * 1. Giriş İç ve dış çapları sırasıyla 0.2 m ve 0.21 m olan 1 metre uzunluğundaki ince bir alüminyum silindir düşünün. Silindir bir uçtan sabit tutuluyor ve diğer ucuna 200 kpa Lık mekanik bir kuvvetle ile yükleniyor. Sabit tutulan uç 273.15K (çevre sıcaklığı) ve serbest uç 274.15K değerindedir. Silindir ısı akışına bağlı olarak genişler. 2. Part Module Bu modül, problemin çözümü için gerekli geometriyi oluşturmamıza olanak sağlar. 3 Boyutlu geometri oluşturmak için öncelikle bir 2 Boyutlu profil oluşturmalı ve daha sonra katı geometri elde edilmelidir. 1. "Part Toolbox" içerisinden "Create Part" seçeneği seçilir. 2. Oluşturmak istediğiniz parçayı "silindir" veya istediğiniz herhangi bir isimle adlandırabilirsiniz. (Orijinal metinde "cylinder" geçtiği için bu öğretim metninde "cylinder" olarak kullandık) -3D model oluşturacağımız için 3D'yi seçelim. Type bölümü "Extrusion" olacak. 3. Approximate size kısmına 1 yazalım ve Continue butonuna tıklayalım. * Orijinal Kaynak: ABAQUS Tutorial, 3D Modeling, University at Buffalo, (The State University of New York) www.buffalo.edu * Çeviri: Yunus Emre Aladağ
4. Çizim araç kutusundan "Circle Center and Perimeter" butonuna tıklayalım ve 0,0 noktasını çemberin merkez noktası olarak belirleyelim, ardından Enter'a basalım. Çevre noktası için 0.21,0 olarak çevre noktasını girelim ve çemberi tamamlamak için Enter'a basalım. Aynı şekilde iç çemberi oluşturmak için ise merkezi 0,0 ; çevreyi 0.2,0 olarak tanımlayalım, Enter'a basalım. Çember oluşturmayı bitirdiğimiz için ESC'ye basalım ve ardından Done tuşunu tıklayalım. 5. Ekstrüzyon derinliğini 1 olarak ayarlayalım ve OK tuşuna basalım.
6. Çizimi uzaklaştırmak ve tüm noktalarını görüntüleyebilmek için yukarıdaki araç çubuğundan "Auto-Fit View" tuşuna tıklayalım. Part Modülündeki işimiz bitti. Viewport üzerindeki araç kutusundan "Select Module: Property" tuşunu tıklayalım. 3. Property Module: Bu modülde analiz için malzeme özelliklerinin tanımlanması ve mevcut parça özelliklerinin değiştirilmesi için gereken değerler atayacağız. 1. Property Toolbox (Property Araç çubuğu)'ndaki "Create Material" seçeneğini tıklayalım. 2. Material kısmına Aluminium yazalım.açılan menüden "General" sekmesini tıklayalım ve "Density" seçeneğini tıklayalım. Kütle yoğunluğunu (mass density) 2700 olarak girelim. Ardından "Mechanical" sekmesinden "Elasticity>Elastic" menüsünü seçelim. Young's Modulus kısmına 70E9 yazalım ve Poisson Ratio kısmına ise 0.33 girelim. Ardından
"Mechanical" sekmesine tıklayalım ve "Expansion"u seçelim. Referans sıcaklığını 273.15 ve genleşme katsayısını 23e-6 olarak girelim."thermal" sekmesinde "Conductivity"(İletkenlik) sekmesine 160 yazalım. Ayrıca Thermal sekmesinden "Specific Heat" kısmına 900 yazıp OK'a basalım.
3. Özellik araç kutusundan (property toolbox) "Create Section" u tıklayalım. İstediğmiiz gibi isimlendirelim. Ardından "Solid'i tikleyip "Homogeneous"u seçip Continue'ya tıklayalım. Material kısmından "Aluminum" seçip OK'a basalım. 4. Özellikler araç kutusundan "Assign Section" kısmını tıklayalım. Görünüm kısmından seçimimizi yapalım ve OK'a basalım.
Çalışmamız Property modülünde tamamlanır ve viewport üzerinde "Assembly Module" kısmını seçiyoruz. 4. Assembly Module: Bu modül, birlikte oluşturduğumuz parçaların montajlanmasını sağlar. Tek bir parçası olsa bile, bizim derleme eklememiz gerekmektedir. 1. Instance Part kısmından Assembly Toolbox'u seçiyoruz. 2. Parça listesinden, bizim ürettiğimiz parça adını seçiyoruz. Ardından "Instance Type: Independent" seçeneğini seçerek OK'a tıklıyoruz.
Yukarıdaki araç çubuğundan "Module: Step" seçeneğini seçin. 5. Step Module: Bu modül bize modeli gerçekleitirmek ve onunla ilişkili parametreleri tanımlamak istediğimiz analiz türünü seçmemize olanak verir. Ayrıca istediğimiz değişkenleri değiştirebiliriz. Bunlara çıktı dosyaları da dahildir. Çeşitli adımlar oluşturmak, bir dizi yük yüklemek ve bunun gibi işleri tanımlamak için kullanılır. 1. Step Toolbox'tan Create Step seçeneği seçilir. 2. Adımları istediğimiz gibi isimlendirelim ve Coupled temp-displacement seçeneğini seçip, Continue'yu tıklayalım.
3. Edit step diyalog kutusu içerisinde çözüm türü ve tekniği seçilebilir ve strateji ve adım zamanı tanımlanabilir. 4. "Basic" sekmesi altında Response kısmını "Steady-State" olarak seçelim ve OK'a tıklayalım. Interaction (Etkileşim) Modülü konektörleri, bağlantı elemanlarını ve parçalar arasındaki bağ özelliklerini ayarlamak için kullanılır. Bizim problemimiz, bu özelliklerden herhangi birini içermeyecektir ancak daha sonraki zamanlarda bu modülü keşfetmek iyi bir fikir olacaktır. Yukarıdaki araç çubuğundan "Module: Load" seçeneğine tıklayalım. 6. Load Module: Load Module (Yük Modülü), model yüklerini ve sınır koşullarını tanımlamak için gerekli bir adımdır. Hatta elektrik potansiyeli, akustik basınç gibi yükleri ve sınır şartları bu modül altında tanımlanabilir. 1. Load Araç kutusundan "Create Load" seçeneğini seçelim. Ardından "Surface Traction" seçeneğine tıklayıp "Continue" yi tıklayalım. Silindirin üst yüzünü (z=1), (seçtiğimizde
kırmızı renkle işaretlenir) seçelim ve Done tuşunu tıklayalım. 2. Traction tipini "General" olarak değiştirelim. Direction yazısının altındaki Edit tuşuna asalım. Yön vektörünün başlangıç noktası olarak (0,0,0) seçelim ve bitiş noktası olarak ise (0,0,1) olarak seçelim. "Magnitude" kısmına ise 2e5 yazıp OK'a tıklayalım. 3. Load Toolbox kısmında "Create Boundary Condition" u seçelim. Ardından "Symmetry/Antisymmetry/Encastre" yi seçip "Continue" yu tıklayalım. Cismin alt yüzünü (bottom face) seçip, (z=0) Done'yi tıklayalım. Pinned (sabitlenmiş) seçeneğini (U1=0, U2=0, U3=0) seçip OK'a basalım.
4. Yine Load Toolbox'tan "Create Boundary Condition" seçeneğine tıklayalım. "Category" yi "Other" yapıp "Temperature"u seçelim ve Continue'yu tıklayalım. Silindirin alt yüzünü seçip Done'ye tıklayalım. Büyüklüğü (magnitude) 273.15 seçip OK tuşuna basalım. Benzer şekilde üst yüzünü ise "274.15" değerine getirelim.
Şimdi, yükleri ve sınır koşullarını belirlemiş olduk ve geometrimize ekledik. 7. Mesh Module: Mesh modülü, modelimizi nasıl "mesh" leyebileceğimizi seçmemize olanak verir. Parça tipi, boyut tipi gibi çeşitli meshleme seçenekleri mevcuttur. 1. Mesh araç kutusundan "Seed Part Instance" kısmına tıklayalım. Yaklaşık küresel boyutu (global approximate size) 0.025 olarak ayarlayalım.
2. "Mesh Part Instance" yi tıklayıp ardından meshlemek için "Yes" i tıklayalım.
3. Mesh araç kutusunda "Assign Element Type" yi tıklayalım. Family sekmesi altında" Coupled Temperature- Displacement" seçip "Geometric order"'i " Quadratic" olarak değiştirelim. Ok'a basalım. İşlem tamam ise yukarıdaki Module: job seçeneğini tıklayalım. 8. Job Module: Bu modül, analiz için modelimizi göndermemize olanak sağlar.. 1. Job araç kutusundan "Create Job" seçeneğini seçelim. İstediğimiz gibi isimlendirelim. Modelimizi seçelim ve ardından "Continue" yi tıklayalım.
2. Buradan işe bir açıklama ekleyebiliriz; birden çok işlemci tahsis edebilir, hassasiyet seçebiliriz. Vasayılan değerleri kullanalım ve OK'a tıklayalım. 3. Araç kutusundan "Job Manager" i seçelim ve "Write Input" sekmesine tıklayalım.
4. Bunu ilk kez çalıştırıyorsak, veri hataları dosyasını kontrol etmek uygundur. Hata kontrolü yapmak için "OK"a tıklayalım. 5. Veri kontrolü tamamlandığında analiz için işi gönderelim. Üzerine yazmak için OK'a tıklayalım. Monitor seçeneğine tıklayarak çözüm sürecinin ilerlemesini gözlemleyebilme imkanına sahibiz. Burada hataları, uyarıları ve mesaj dosyalarını görebilme yetkisine sahibiz. 6. İşlem bitince "Results" sekmesini tıklayalım. Bu bize "Visualization Module" (Görselleştirme Modülü) nü açacaktır. 9. Visualization Module: Bu model, bize deformasyon sonrasında modele bakma fırsatı verir. Ayrıca model yüzeyinde veya vektörel olarak konturları, basınçları, deplasmanı, reaksiyon kuvvetlerini ve değerlerini
görebiliriz. 1. Visualization araç kutusundan "Plot Deformed Shape" seçeneğini seçelim. 2. Model yüzeyinde stres (basınç) hatlarını görmek için "Plot Contours on Deformed Shape" seçeneğini seçelim.
3. Maksimum ve minimum gerilmeleri görebilmek için "Contour Options> Limits>Show Location" seçeneğine tıklayabiliriz.
4. Ana menüden Results>Field Output'u seçelim. Bu,ekranda çizmek istediğimiz değişkeni seçmemize olanak veren bir iletişim kutusu açar. 5. Model üzerinde deplasman konturu çizmek için U'yu (Spatial Displacement at nodes)>magnitude>ok seçeneklerine tıklayın.
6. Deplasman vektörlerini çizebilmek için araç kutusu üzerinden "Plot Symbols on Deformed" seçeneğini seçelim. 7. Şimdi Animate Harmonic seçeneğini tıklayarak modelimizi animasyon haline getirebiliriz. Fare kısayolları Ctrl+Alt+Sol Tık (MB1): Görünümü dönderir Ctrl+Alt+Orta tık (MB2): Yassı görünüm Ctrl+Alt+Sağ Tık (MB3): Büyük görünüm Shift tuşuyla birden fazla obje seçebiliriz. Birim Sistemleri Notu: ABAQUS yerleşik bir birim sistemine sahip değildir. Tüm birimleri tutarlı olarak girmeniz gerekmektedir. Tutarlı olan bazı ortak birimler: SI: m, N, kg, s, Pa, J, kg/m 3
SI (mm): mm, N, tonne (1000 kg), s, MPa, mj, tonne/mm 3 US Unit (ft): ft, lbf, slug, s, lbf/ft 2, ft lbf, slug/ft 3