Aşağıdaki dört makale dizisi American Society of Mechanical Engineers (ASME) dergisinde yayınlandı. sonlu elemanlar yöntemi olarak bilinen son analiz disiplinine giriş niteliğindedir. Yazar, sonlu eleman analizi konusunda uzmanlaşmış bir mühendislik danışmanı ve uzman tanıktır.
SONLU ELEMAN ANALİZİ: Sonradan işleme
Steve Roensch, Başkan, Roensch & Associates
Dört bölümlük dizinin sonuncusu
Sonlu elemanlar modeli hazırlanıp kontrol edildikten, sınır koşulları uygulandıktan ve model çözüldükten sonra, analiz sonuçlarını inceleme zamanı gelmiştir. Bu aktivite, sonlu elemanlar yönteminin işlem sonrası aşaması olarak bilinir.
Sonradan işleme, çözüm sırasında ortaya çıkmış olabilecek sorunlar için kapsamlı bir kontrol ile başlar. Çoğu çözücü, uyarılar veya hatalar için aranması gereken ve ayrıca çözüm sırasında sayısal prosedürlerin ne kadar iyi davrandığına dair nicel bir ölçüm sağlayan bir günlük dosyası sağlar. Daha sonra, kısıtlanmış düğümlerdeki reaksiyon yükleri toplanmalı ve bir “akıl sağlığı kontrolü” olarak incelenmelidir. Doğrusal bir statik analiz için uygulanan yük sonucunu yakından dengelemeyen reaksiyon yükleri, diğer sonuçların geçerliliği konusunda şüphe uyandırmalıdır. Bir sonraki aşamada, bitişik elemanlar arasındaki gerilim enerjisi yoğunluğu ve gerilim sapması gibi hata normlarına bakılabilir, ancak h-kodu analizleri için bu miktarlar, sonraki uyarlamalı yeniden ağları hedeflemek için en iyi şekilde kullanılır.
Çözümün sayısal problemler içermediği doğrulandıktan sonra, ilgilenilen miktarlar incelenebilir. Seçimi miktarın matematiksel biçimine ve fiziksel anlamına bağlı olan birçok görüntüleme seçeneği mevcuttur. Örneğin, bir katı doğrusal tuğla elemanının düğümünün yer değiştirmesi 3 bileşenli bir uzamsal vektördür ve modelin genel yer değiştirmesi genellikle deforme olmuş şeklin deforme olmamış şeklin üzerine konulmasıyla gösterilir. Dinamik görüntüleme ve animasyon yetenekleri, deformasyon modelinin anlaşılmasına büyük ölçüde yardımcı olur. Tensör miktarları olan gerilmeler, şu anda iyi bir tek görselleştirme tekniğinden yoksundur ve bu nedenle türetilen gerilim miktarları çıkarılır ve görüntülenir. Ana gerilim vektörleri, hem yönü hem de büyüklüğü belirten renk kodlu oklar olarak görüntülenebilir. Temel gerilimlerin büyüklüğü veya Von Mises gerilimi gibi bir skaler başarısızlık geriliminin büyüklüğü model üzerinde renkli bantlar olarak gösterilebilir. Bu tür bir görüntü, ışık kaynaklarına maruz kalan bir 3B nesne olarak değerlendirildiğinde, ortaya çıkan görüntü, gölgeli görüntü stres grafiği olarak bilinir. Yer değiştirme büyüklüğü, renkli bantlarla da görüntülenebilir, ancak bu, bir gerilim grafiği olarak yanlış yorumlamaya yol açabilir.
Hızla popülerlik kazanan bir son işlem alanı, uyarlamalı yeniden ağ oluşturma alanıdır. Gerinim enerjisi yoğunluğu gibi hata normları, iyileştirmeye ihtiyaç duyan bölgelere daha yoğun bir ağ ve aşırı öldürme alanlarında daha kaba bir ağ yerleştirerek modeli yeniden şekillendirmek için kullanılır. Adaptivite, model ile temeldeki CAD geometrisi arasında bir ilişkisel bağlantı gerektirir ve sınır koşulları doğrudan geometriye de uygulanabiliyorsa en iyi sonucu verir. Uyarlanabilir yeniden ağ oluşturma, h-kodu analizinin yinelemeli doğasının yeni bir göstergesidir.
Optimizasyon, son gelişmelerin keyfini çıkaran başka bir alandır. Çeşitli sonuçların değerlerine bağlı olarak, model belirli performans kriterlerini karşılamak için otomatik olarak değiştirilir ve tekrar çözülür. Süreç, bazı yakınsama kriterleri karşılanana kadar yinelenir. Optimizasyon, skaler formunda, maksimum gerilim kısıtlamalarını, maksimum sapma sınırlamalarını ve / veya titreşim frekansı kısıtlamalarını karşılama girişiminde kiriş kesit özelliklerini, ince kabuk kalınlıklarını ve / veya malzeme özelliklerini değiştirir. Şekil optimizasyonu daha karmaşıktır ve gerçek 3B model sınırları değiştirilir. Bu en iyi şekilde, sürüş boyutlarını optimizasyon parametreleri olarak kullanarak başarılır, ancak her yinelemede ağ kalitesi bir sorun olabilir.
Sonlu elemanlar alanında açıkça görülebilen bir başka yön, FEA paketlerinin, büyük yer değiştirmeli çok gövdeli sistemlerin hareketini ve kuvvetlerini analiz eden “mekanizma” paketleri ile entegrasyonudur. Uzun vadeli bir hedef, büyük yer değiştirme hareketine maruz kalan çok gövdeli bir sistemdeki yer değiştirmelerin ve gerilmelerin gerçek zamanlı hesaplanması ve gösterilmesidir; gerektiğinde sürtünme etkileri ve sıvı akışı hesaba katılır. Bu başarıyı gerçekleştirmek için gerekli hesaplama gücündeki artışı tahmin etmek zordur, ancak 2 veya 3 büyüklük sırası muhtemelen yakındır. Bu analiz alanlarını entegre edecek algoritmaların hesaplama gücü artışlarını takip etmesi beklenebilir.
Özetle, sonlu elemanlar yöntemi, özellikle yapısal ve termal analiz için hızla olgun bir yöntem haline gelen nispeten yeni bir disiplindir. Bu teknolojinin günlük tasarım görevlerine uygulanmasının maliyetleri düşerken, yöntemin sağladığı yetenekler sürekli genişliyor. Teknikte ve ticari yazılım paketlerinde eğitim gittikçe daha fazla kullanılabilir hale gelirken, soru “Neden FEA uygulanıyor?” “Neden olmasın?” Yöntem, yetenekli bir analist tarafından uygulanması şartıyla, daha düşük bir saha arızası şansı ile daha kısa bir tasarım döngüsünde daha yüksek kaliteli ürünler sunabilir. Ayrıca beklenmedik bir davanın ortaya çıkması durumunda, kapsamlı tasarım uygulamalarının geçerli bir göstergesidir. Şimdi endüstrinin bunu ve diğer analiz tekniklerini daha fazla kullanma zamanı.
telif hakkı 2005 Roensch & Associates. Tüm hakları Saklıdır.
GIPHY App Key not set. Please check settings