|
|
Aşağıda Şekil 2.1’de görüldüğü gibi ‘L’ şeklindeki köşe açılı desteği, sol taraftaki delikten sabitlenip, sağ
taraftaki deliğe değişen değerlerde yük uygulayarak parçanın yapısal statik
analizi yapılacaktır. Analizin amacı tipik ANSYS analizlerinin usulünü
göstermektir.
Köşe desteğinin ölçüleri Şekil 2.1’de gösterilmektedir. Destek A36 çeliğinden yapılmış olup, elastikiyet modülü 30E6 psi ve yanal büzülme oranı 0.27’dir.
Bu
analizde düzlem gerilimi var sayılmaktadır.
Destek z doğrultusunda x ve y
ölçüleriyle karşılaştırıldığında incedir ( ½” kalınlığında ) ve basınç yükü
hareketleri yalnızca x-y doğrultusundadır, bu sabit kabul edilmektedir.
Düğümler ve elementler ile katı modellemeyi kullanarak 2-D model ve
otomatik ağ oluşturmayı ele almaktadır. (ANSYS de başka alternatiflerle
düğümler ve elementler direkt olarak yapılabilmektedir)
Analizin izahında verilen bilgilerden faydalanarak, analiz uygulanmış ve
geçilen adımlar aşağıda sırasıyla verilmiştir.
ANSYS
de bir çok yolla geometrik model yapmak, diğer benzer programlara göre daha
kolaydır. Öncelikle, başlangıcın nerede olduğuna karar verilir ve sonra çember ve dikdörtgene ilişkin bu başlangıç
tanımlanır. Başlangıcın yeri isteğe göre seçilir. Bu analizde başlangıç (0,0,0
(X,Y,Z)) noktası sol üstteki küçük deliğin merkezi seçilmiştir. Dikdörtgene ilişkin bu konumun tanımlanması
ile kolayca başlanır. ANSYS, de bu başlangıç global orijin olarak
adlandırılır.
1. Main Menu: Preprocessor
-Modeling-Create
-Areas-Rectangle
By Dimensions
2. Dikdörtgenin
ölçüleri; X1 = 0 (Not: Tab tuşuna basılarak girişler arsında gidilebilir) X2 = 6, Y1 =-1, Y2 = 1 değerleri girilir
-»
3. Menüde Apply tıklayarak birinci dikdörtgen oluşturulur -»
4. Şimdi
ikinci dikdörtgenin ölçüleri girilir X1
= 4, X2 = 6, Y1 = -1, Y2 = -3
değerleri girilerek -»
5. OK tıklanarak ikinci dikdörtgen
oluşturulur ve diyalog menü kapatılır -»
Bu işlemlerin ardından grafik penceresinde Şekil 2.2 oluşacaktır. Şekilde global orijinin üstteki büyük dikdörtgenin sol kenarının ortasında olduğuna dikkat edilmelidir.
Her bir dikdörtgenin alanı aynı renkte görülmektedir. Daha açık bir biçimde alanları ayırt etmek, alan numaralarını ve renkleri saptamak için, Utility Menu controls’deki "Plot Numbering Controls" diyalog menüsünde oluşturduğumuz dikdörtgenlerin görüntüleri değiştirilmekte parçaların bu işlem sonunda nasıl olacağı ise Grafik Penceresinde görülmektedir. Diyalog menüsünde bu işlemin yapılmasından sonra “replot” otomatik olarak yapılır. Ekranı yenilediğimizde (replot) daha önce yapmış olduğumuz operasyonlar tekrardan oluşacaklardır.
1. Utility Menu: Plot
Ctrls
Numbering
2. Area numbers,
seçilir -»
3. OK tıklanarak değişiklik yapılır,
diyalog menü kapanır ve görüntü yenilenir -»
Daha önce, bir sonraki adıma gidilir,
önceden yapılan işlemler kaydedilir. ANSYS database (hafızasına) herhangi bir bilgi girildiğinde
bu bilgi saklanır. Dosyayı bu hafızada saklanmak için kaydetme (save) işlemi
kullanılır, SAVE_DB Toolbar da
bulunmaktadır. Analizin ismi bracket
olarak tanımlanmak istenirse, kaydetme operasyonuyla (save) hafızaya
bracket_db olarak kaydedebilir. Arada
sırada kaydetmek işleminin yapılması önemlidir eğer herhangi bir hata yapılırsa
model eski kaydedildiği yerden yeniden çağrılabilir.
4. Toolbar: SAVE_DB
Dirseğin
sonundaki her bir yarım çember modelin yapılışının bir sonraki adımıdır. Biz
aslında son kısımdaki dolu çemberi oluşturacağız ve Boolean “Add” operasyonuyla
çemberleri ve dikdörtgenleri birleştireceğiz.
Çemberleri oluşturmakta kullanacağımız ve sonraki çalışma düzlemi gösterilecektir.
Daha önce grafik penceresinde “zoom out” ile ilk dış yakınlaştırmayı yapabiliriz böylece çemberlerimizden daha fazlasını, diğer yaptıklarımızı da görebiliriz. Bunun yapılışında "Pan-Zoom-Rotate" diyalog menüsü kullanılmaktadır.
1. Utility Menu: PlotCtrls
Pan, Zoom, Rotate
2. Zoom out yapmak için küçük
noktaya bir kez tıklanır -»
3. Close tıklanarak diyalog menü
kapatılır -»
4. Utility Menu: WorkPlane
Display Working Plane
Not: Grafik Penceresindeki Çalışma
düzleminde orjin hemen görülmektedir. Şimdi sağda X ve Y sembolleriyle global
orijin tesadüfen görülmektedir ki o WX ve WY sembolleriyle gösterilmiştir. Daha
sonra Wp polar (dairesel) tipe dönüştüğü,
düğümlerin arttığı ve ızgaralar görülür.
1. Utility Menu: WorkPlane
WP Settings
2. Polar seçeneği tıklanır -»
3. Grid and Triad seçilir -»
4. Snap increment seçeneğine 0.1 girilir -»
5. OK tıklanarak değişiklikler tanımlanır
ve diyalog menü kapanır -»
İşlemlerin ardından grafik penceresinde büyük dikdörtgenin sol kenarında dairesel ve ağ biçiminde bir şekil oluşacaktır, oluşan bu şekil biraz önce oluşturduğumuz çalışma düzlemimizdir. Oluşturduğumuz bu çalışma düzleminden faydalanarak, düzlemin merkezinde daireyi oluşturalım.
1. Main Menu: Preprocessor
-Modeling-Create
-Areas-Circle
Solid Circle
2. Merkez nokta için WP X=0, WP Y=0 değerleri girilir.
3. Mouse ile taşınarak radius 1’e
getirilir ve sol tuşa tıklanarak çember oluşturulur.
Not: Seçme
menüsünde radius seçeneğine 1 girilerek
çember oluşturulabilir.
4. Menüde OK tıklanarak seçme menüsü kapatılır -»
5. Toolbar:
SAVE_DB
NOT: Pozisyonunuzu seçmeniz
gerektiği zaman “dinamik” WP X ve Y değerleri Katı Dairesel Alan
Diyalog Menüsünde (Solid Circular Area dialog box) gösterilmektedir. Ayrıca, aynı derecede alternatif seçilirken,
bu değerler diyalog menüde yarıçap yapabilecek tiptedir.
Benzer biçimde dirseğin ucuna başka çember yapmak için birinci çemberin çalışma düzlemini taşımamız gerekir. Çok basit yolla sağdaki dikdörtgenin alttaki köşeleri keypoint olarak seçilerek WP konumu keypoint noktalarının ortasına taşınır.
1. Utility Menu: WorkPlane
Offset WP to
Keypoints
2. Alttaki dikdörtgenin (küçük)
sol alt köşesi tıklanarak tıklanır.
3. Ardından alttaki dikdörtgenin
sağ alt köşesi tıklanır.
4. OK seçeneği tıklanarak seçme
menüsü kapatılır.
1. Main Menu: Preprocessor
-Modeling-Create
-Areas-Circle
Solid Circle
2. WP X=0, WP Y=0
değerleri girilerek merkez nokta seçilir.
3. Mouse ile taşıyarak veya menüde
radius seçeneğine 1 değeri girilir.
4. OK tıklanır ve menü kapatılır.
5. Toolbar: SAVE_DB
Şimdi modelin tanımlanmış ayrı parçalarını (dikdörtgenler ve çemberler),
modeli tek parça haline getirmek için paçaları
bir araya getirmemiz gerekir. Alanlaırı toplamak (birraya getirmek) Boolean işlemiyle yapılmaktadır.
1. Main Menu: Preprocessor
-Modeling-Operate
-Booleans-Add
Areas
2. Bütün alanları almak için
menüden Pick All tıklanır -»
3. Toolbar: SAVE_DB
1. Utility Menu: PlotCtrls
Numbering
2. Menüden line
numbering seçilir -»
3. Ok seçeneğine tıklanarak
değişiklik yapılır ve diyalog menü kapanır, görüntü otomatik olarak yeniden
oluşur -»
4. Utility Menu: WorkPlane
Display Working Plane
5. Main Menu: Preprocessor
-Modeling-Create
-Lines-Line Fillet
6. 17 ve 8’inci çizgiler seçilir. Şekil 2.4’de görülmektedir.
7. OK ile çizgilerin bitiş noktaları
seçilir (seçme menüsünden).
8. Radius için 0.4 değeri girilir -»
9. OK seçeneğine tıklanarak pah
oluşturulur ve diyalog menü kapanır -»
10. Utility Menu:
Plot
Lines
1. Utility Menu: PlotCtrls
Pan, Zoom, Rotate
2. Zoom butonuna tıklanır -»
3. Pah kırdığımız bölgede, mouse
sol tuşa tıklanır, mouse dışa taşınarak uygun noktada tekrardan sol tuşa
tıklanır.
4. Main Menu: Preprocessor
Create
-Areas-Arbitrary
By Lines
5.
5. 5. 4, 5, ve 1 çizgileri seçilir. Şekil 2.6’da gösterilmektedir.
6. OK seçeneği seçilerek alan
oluşturulur ve seçme menüsü kapatılır.
7. Pan, Zoom, Rotate diyalog
menüde Fit tuşuna tıklanır -»
8. Pan, Zoom, Rotate diyalog
menüsü kapatılır -»
9. Utility Menu:
Plot
Areas
10. Toolbar: SAVE_DB
1. Main menu: Preprocessor
-Modeling-Operate
-Booleans-Add
Areas
2. Pick All seçeneği tıklanarak
bütün alanlar birleştirilir -»
3. Toolbar: SAVE_DB
1. Utility
Menu: WorkPlane
Display Working Plane
2. Main Menu: Preprocessor
-Modeling-Create
-Areas-Circle
Solid Circle
3. Merkez nokta seçilir WP X=0, WP Y=0 (Grafik Penceresinden)
4. Menüde radius seçeneğine .4
değeri girilir.
5.
5. 5. 5. OK tıklanarak menü kapatılır
1. Utility Menu: WorkPlane
Offset WP to
Global Origin
2. Main Menu: Preprocessor
-Modeling-Create
-Areas-Circle
Solid Circle
3. Merkez nokta seçilir WP X=0, WP Y=0 (Grafik Penceresinden)
4. Seçme menüsünde radius seçeneğine .4 değeri girilir.
5. OK tıklanarak menü kapatılır.
6. Utility Menu: WorkPlane
Display Working Plane
7. Utility Menu: Plot
Replot
8. Utility Menu: Plot
Lines
9. Toolbar: SAVE_DB
1. Main Menu: Preprocessor
-Modeling-Operate
-Booleans-Subtract
Areas
2. Destekten çıkartılacak her iki
delik alanı mause ile tıklanarak seçilir.
3. Apply
(Seçme menüsünde)
4. Ekranda oluşan şekilde iki
delikte oluşmuştur.
5. OK seçildiğinde
delikler çıkartılır ve seçme menüsü kapanır
Bu halde ekrandaki şeklin görüntüsü Şekil 2.7’de gösterilmektedir.
Bu
noktada; modeli mesh’li göstermeden önce hafızaya bir isim altında
kaydetmemiz gerekecek. Biz model.db. olarak kaydedeceğiz.
1. Utility Menu:
File
Save As
2. Database içine model.db
olarak dosya ismi girilir -»
3. OK seçeneği
tıklanarak kaydedilir ve diyalog menü kapatılır -»
Bu analiz için, sadece dirsekte bir malzeme kullanılmıştır. Çelik A36,
için elastikiyet modülü ve Poisson’s
oranı (NUXY) verilmiştir.
1. Main Menu: Preprocessor
Material Props
-Constant-Isotropic
2. OK seçeneğiyle material 1 (malzeme 1) olarak tanımlıyoruz -»
3. Ekrana
gelen menüde EX seçeneğine 30e6 değeri girilir -»
4. NUXY seçeneği
bölgesine .27 değeri girilir -»
5. OK tıklanarak
malzeme tanımlanır ve diyalog menü kapanır
-»
1. Main Menu: Preferences
2. Menüde structural seçilir -»
3. OK
tıklanarak diyalog menü kapatılır -»
Bir analizde element tipleri kütüphanesinden malzemeyi seçmeniz ve
analiziniz için tanımlamanız gerekmektedir.
Bu analiz için sadece bir element tipi kullanacağız, PLANE82, bu element
iki boyutlu (2-D), dörtgen yapıda olup,
yüksek-düzenli elementtir. Bu analizde
olduğu gibi hararetsizliğini sürdüren çözümlemelerde, yüksek-düzenli
elementler, normal ağ (mesh) için ise düşük-düzenli elementler seçilmektedir.
Ayrıca, genellikle ağlarda bazı üçgen şekilli elementleri kullanılmaktadır,
eğer ondan farklı şekilde istenirse düşük-düzenli elementler (PLANE42)
kullanılır. PLANE82 seçmek için gerilme düzlemi ile kalınlığı açıkça
belirtmemiz gereklidir.
1. Main Menu: Preprocessor
Element Type
Add/Edit/Delete
2. Element tiplerini görmek için Add tıklanır -»
3. Structural \ solid
seçeneği seçilir -»
4. Yan tarafta oluşan menüden 8-noded quad (PLANE82) seçilir -»
5. OK tıklanarak element tipi
uygulanır ve diyalog menü kapanır -»
6. PLANE82, element tipi menüsünde
Options.. butonu tıklanarak elementle ilgili gerekli bilgiler
alınabilir -»
7. Gerilme düzlem ile kalınlık
için element behavior seçilir -»
8. OK tıklanarak seçilen elementler
onaylanır ve diyalog menü kapanır -»
9. Element type
diyalog menüsü kapatılır -»
Bu analiz için düzleme üzerine uygulanan gerilim ile kalınlık, PLANE82 için girilen gerçek değişmez kalınlıktır.
1. Main Menu: Preprocessor
Real Constants
2. Real constant
menüsünde Add seçeneği tıklanır -»
3. PLANE82 seçilerek OK tıklanır -»
4. Gelen menüden PLANE82 için Help butonu
tıklanır -»
5. Mouse sol tuşuna tıklayarak bar
aşağı doğru çekilir, belgede PLANE82 elementi tanımlanmıştır -»
6. File içinde Exit (File > Exit ) seçeneği tıklanarak yardım sisteminden
çıkılır -»
7. Menüde THK için .5 girilir -»
8. OK tıklanarak sabit tanımlanır ve
diyalog menü kapanır -»
9. Real
constant diyalog menüsü kapatılır -»
ANSYS programının iyi bir yanı; model olmadan da herhangi bir büyüklükte otomatik olarak ağ yapabilirsiniz. Bu işlem default mesh olarak isimlendirilir. Onun yerine biz global elementi belirterek tüm mesh yoğunluğunun büyüklüğünü kontrol edeceğiz.
1. Main Menu: Preprocessor
Mesh Tool
2. Size controls’de Set Global tıklanır -»
3. Ekrana gelen menüde Element edge length seçeneğine 0.5 girilir -»
4. OK -»
5. Mesh Tool’de Mesh area olarak seçilir -»
6. Menüde Mesh butonuna tıklanır -»
7. Seçme menüsünde Pick All butonu tıklanır -»
8. Mesh Tool menüsü kapatılır -»
1. Utility Menu: File
Save as
2. Database içine dosya adı olarak mesh.db girilir -»
3. OK
tıklanarak dosya kaydedilir ve diyalog menü kapanır -»
Yüklemelerin uygulanması doğrudan çizgilerden yapılabilir.
1. Main Menu: Solution
-Loads-Apply
-Structural-Displacement
On Lines
2. Soldaki deliğin çevresindeki
dört çizgi seçilir (Çizgi numaraları
10, 9, 11, 12).
3. OK tıklanır (seçme menüsünden).
4. Menüde All DOF seçeneği seçilir -»
5. Displacement value seçeneğine 0 girilir -»
6. OK tıklanarak sabitleme uygulanır
ve diyalog menü kapanır -»
7. Utility Menu: Plot
Lines
Yaptığımız işlem sonunda desteğin sabitlene kısmını göstermek amacıyla, sol tarafındaki deliğin çevresinde mavi üçgenler oluşur.
8. Toolbar:
SAVE_DB
Sağdaki küçük deliğin bulunduğu kısma doğrusal değişen basınç yükü
uygulanır. Not; ANSYS de bir çember oluşturulurken, çevresi dört çizgi ile tanımlanır. Bu nedenle, çemberin alt
yarımındaki iki çizgiye basınç yükü uygulanmaktadır. Uçlara uygulanan basıncın
maksimum değeri (500 psi) olduğundan çemberin alt kenarlarına uygulanan yükün
minimum değeri (50psi) olur, böylece
uygulanan basınç yükünün iki kademede
uygulanması ile her bir doğru için uca doğru ters yönde azalır.
1. Main Menu: Solution
-Loads-Apply
Pressure
On Lines
2. Çemberin sol alt kısmındaki
tanımlanan çizgi seçilir (Çizgi 6). Şekil 2.9 da gösterilmiştir.
3. Menüden Apply tıklanır -»
4. VALUE
50 girilir (yük değeri)
-»
5. Optional value kımına 500 girilir -»
6. Apply tıklanır -»
7. Çemberin sağ altındaki
tanımlanan çizgi seçilir (çizgi 7). Şekil
2. 9’da gösterilmiştir.
8. Apply tıklanır -»
9. VALUE kısmına 500 girilir -»
10. Optional value
kısmına 50 girilir -»
11. OK -»
12. Toolbar: SAVE_DB
1. Main Menu: Solution
-Solve-Current LS
2. Durum penceresindeki bilgiler
gözden geçirildi ise File’dan
(Windows NT/Windows 95) için Close seçilerek
pencere kapatılır -»
3. Menüden OK tıklanarak çözüm başlatılır. -»
4. Bilgi
penceresi (information window) kapanırsa çözüm yapılmıştır -»
Bu problemin ilk yük adımının sonuçları database de ve sonuçlar dosyasında
(results file), Jobname.RST (veya
termal için Jobname.RTH, manyetik için Jobname.RMG, ve akışkan analizi
için Jobname.RFL) dosyasında biriktirilir. Aslında database de belirlenmiş
herhangi bir zamanda sadece bir adım, birçok adım veya bir çok alt adım
analizlerinde, sadece son çözümde dadabase de biriktirilir. Bütün çözümler
sonuçlar dosyasında toplanabilir.
1. Main
Menu: General Postproc
-Read Results-First Set
1. Main Menu: General Postproc
Plot Results
Deformed Shape
1. Main Menu: General
Postproc
Plot Results
Deformed Shape
2. Menüden Def + undeformed seçeneği seçilir -»
3. OK -»
İşlemlerinin
ardından grafik penceresinde desteğin deformasyona uğramadan önceki durumu
kesik çizgiyle deformasyon sonrası hali ise
renkli şekil olarak görünecektir. Aynı zamanda deformasyon şeklinin animasyonunu yapabiliriz ;
4. Utility Menu:
Plot Ctrls
Animate
Deformed Shape
5. Menüden Def + undeformed seçilir -»
6. OK -»
1. Main Menu: General Postproc
Plot Results
-Contour Plot-Nodal Solu
2. Menüde Item to be contoured seçeneği
için Stress seçilir -»
3. Yandaki seçme menüsünden von Mises (SEQV) seçeneği tıklanır -»
4.
4. 4. 4. OK -»
İşlemlerinin ardından malzemedeki gerilim dağılımını rahatlıkla
görebiliriz. Ayrıca ekranda yükün uygulanmasıyla oluşan şekil değişimi ve
gerilim dağılımlarının animasyonunu yapabiliriz. Böylelikle, animasyon
penceresinin yan tarafında oluşan gerilim bilgi tablosunda oluşan gerilim
değerlerini ve desteğin hangi bölgelerinde gerilimin ne değerde oluştuğunu
rahatlıkla görebiliriz. Yapılan animasyon ile ilgili gerilim dağılım şekli ve
analiz bilgi penceresi Şekil 2.10 da verilmiştir. Animasyon için;
5. Utility
Menu: Plot Ctrls
Animate
Deformed Results
6. Menüde
item to be contoured kısmından Stress seçilir
-»
7. Yan
menüde bar aşağı çekilir ve von Mises
(SEQV) seçilir -»
8.
OK -»
Windows
NT sistemleri için: Animasyona bakmadan önce Media
Player da otomatik tekrar işlemi seçilmelidir.
UNIX
sistemler için:
Animasyona bakmadan önce ANSYS Animasyon Kontrollerde seçim yapılmalıdır.
1. Main
Menu: General Postproc
List Results
Reaction Solu
2. Menüde
listeden all items seçilirek OK tıklanır
ve diyalog menü kapanır -»
3. Ekrana
gelen menüde yan bar aşağı çekiler ve
toplam dikey kuvvet bulunur, FY -»
4. File’dan Close girilerek liste kapatılır.
1. Toolbar: Quit
2. Quit - No Save! seçilir -»
3. Ok -»