Solidworks Simulation: Gerilme Analizi

Sonlu elemanlar analizi için en hızlı ve kullanımı kolay seçeneklerin başında Solidworks Simulation uygulaması geliyor. Bu yazı da statik gerilme analizinin uygulanması ve sonuçların değerlendirilmesini göreceğiz.

Resimleri büyük görmek için üzerlerine tıklayabilirsiniz.

 Parçanın Çizimi:

Öncelikle parçamızı çizelim.
1) Front Plane üzerinde bir sketch açıp orta orijin merkezli, 150mm çapında bir çember çizin.




2) Features menüsünden Extrude'u seçerek 50mm yükseklik verin.  

 

3) Oluşan silindirin üst yüzeyinde sketch açarak eşmerkezli , 70mm çapında bir çember çizin.

4) Features menüsündeen extrude komutunu seçerek 300mm yükseklik verin.

5) Şimdi civata delikleri açacağız. İlk çizdiğiniz silindirin üst yüzeyinde sketch açarak resimdeki ölçülerde çemberler çiziniz. Çemberlerden önce centerline ile orijin hizalarını belirleyebilirsiniz.

6) Features menüsünden Cut-Extrude komutunu seçin ve "Direction 1"  menüsünde Through All seçeneğini seçin. 

7) Features menüsünden Fillet komutunu seçin ve resimdeki kenarlara uygulayın. 

Modelimiz hazır. Şimdi Solidworks'ün yukarıdaki Tools menüsünde Add-Ins'i seçin ve açılan pencerede Simulation'ı işaretleyip OK'e basın. Komut menüsünde Simulation görünmeli. 

Analiz: 

1) Artık analiz verilerimizi girebiliriz. Simulation menüsünü açın ve Study Advisor'ın altındaki oka tıklayarak açılan seçeneklerden New Study'i seçin. 

2) Name kutusunda Study 1'i Statik olarak değiştirin, Type'dan Static seçeneğini seçerek OK'e basın.  

 

3) Parçaya malzeme atamak için Simulation ağacında Part1'i sağ tıklayın ve Apply Material'ı tıklayın. 

 

4) Açılan pencerede Solidworks Materials > Steel > Alloy Steel seçerek Apply butonuna basarak onaylayın ve Close ile pencereyi kapatın. 

 

5) Simülasyon ağacında Fixtures'a sağ tıklayın, Fixed Geometry'yi seçin ve resimdeki gibi deliklerin iç yüzeylerini seçin. Ok'e tıklayın. Artık parçamız deliklerden sabinlenmiş oldu.

6) External Loads'a sağ tıklayın ve Force' u seçin. Kuvvetin uygulanacağı yüzey(Faces, Edges, Vertices, Reference points for Forces) için en uç yüzeyi seçin. Selected Direction seçeneğini tıklayın ve çıkan kutucukta yine aynı yüzeyi seçin. Units olarka SI seçili olsun ve Y yönüne tıklayarak -2000N yazın. Ekranınızdakiler resimdeki ile aynı şekilde olmalıdır.

7) Simülasyon ağacında Mesh'e sağ tıklayın, Create Mesh'i seçin. Menüden Mesh Parameters'ı açın ve Global Size'ı 10mm yapın. Advanced sekmesini açıp Automatic trials for solid'i seçip değeri 3 yapın. OK'e tıklayın ve mesh yapısının oluşturulmasını bekleyin.

8) Result'a sağ tıklayarak sonuç olarak görmek istediğimiz parametreleri seçebiliriz. Results'a sağ tıklayın, Define stress plot'u seçin ve Von Mises'ı "TXY: Shear in Y dir. " ile değiştirin.

9) Results'a sağ tıklayın, Define Stress Plot'u seçin, Von Mises'ı X Normal Stress ile değiştirin. 

10)Yine Results 'a sağ tıklayıp Define Factor of Safety Plot'u seçin, Automatic'i Max Von Mises ile değiştirin, ileriye tıklayın ve N/m^2 yi MPa ile değiştirin, Yield Strength seçili halde ileriye tıklayın Factor of Safety Distribution seçili olarka OK'e tıklayın.

10) Statik(Default)'u sağ tıklayarak veya yukarıdaki komut menüsünden Run komudunu seçin ve programın analizi çözümlemesini bekleyin.

Sonuçlar: 

 1) Stress1'e çift tıklayın ve karşınıza gerilme sonuçları çıkacaktır.  Görüldüğü üzere parça üzerindeki maksimum Von Mises gerilmesi(eşdeğer gerilme) 24,995,922 N/m^2 veya Pa'dır. Sonuçları MPa biriminde görmek için Stress1'e sağ tıklayın, Edit Definition'ı seçin ve N/m^2 yerine MPa'ı seçin. Görüldüğü gibi akma mukavemeti 620.4 MPa iken maksimum gerilme 25 MPa dır. 

 

 2) Displacement'ı çift tıklayın. Yer değiştirmeleri gösteren grafik karşınıza gelecektir. Results'a sağ tıklayıp Define Displacement Plot diyerek URES yerine Y Displacement seçerseniz Y eksenindeki yer değiştirmeleri gösteren grafiği elde edersiniz. Bunlara göre maksimum toplam yer değiştirme 0.084mm ve Y eksenindeki maksimum yer değiştirme 0.083mm'dir. 

3) Aynı şekilde Stress2 XY eksenindeki kayma gerilmelerini ve Stress3 X yönündeki normal gerilmeleri göstermektedir.

4) Factor of Safety'yi çift tıklayın. Görüldüğü üzere minimum emniyet katsayısı  24'ün üzerinde. Parçamız maruz kaldığı yük için fazlasıyla sağlam, hatta gereğinden fazla sağlam diyebiliriz.

5) Results'a sağ tıklayın ve Define Design Insight Plotu'u seçin. Burada imleci kaydırarak en çok yüklemeye maruz kalan bölgeleri görebiliriz.