SOLIDWORKS Simulation diğer yapısal analiz ürünleri gibi bir FEM çözümleme tabanlı bir analiz programıdır. Sonlu elemanlar yöntemine göre de baktığımızda kritik parametre olarak mesh ve mesh elemanları karşımıza gelmektedir. Bu noktada gauss ve düğüm noktaları gibi kavramlar karşımıza çıkmaktadır.
Gauss Noktası
SOLIDWORKS Simulation’da, sonlu elemanlar analizinde kullanılan Gauss noktaları (veya integrasyon noktaları), bir elemanın içindeki fiziksel büyüklüklerin entegrasyonunu gerçekleştiren noktalardır. Bu noktalar, elemanların geometrik ve malzeme özelliklerini daha doğru bir şekilde hesaplamak için kullanılır.
Gauss noktaları, özellikle çözüm doğruluğunu artırmada önemli rol oynar. Elemanların yüzey ve hacim integrallerinin doğru şekilde hesaplanabilmesi için, bu noktalar üzerinden malzeme özellikleri ve yükler entegrasyon yapılarak çözüm sağlanır. Daha fazla Gauss noktası kullanılması, çözüm doğruluğunu artırırken, işlem süresi de uzayabilir.
Farklı eleman türlerine göre Gauss noktalarının sayısı ve yerleşimi değişebilir. Örneğin, 2D ve 3D elemanlar için farklı sayıda ve yerleşimde Gauss noktaları kullanılır. Bu noktalar, genellikle eleman başına bir veya daha fazla noktadan oluşur ve çözüm sürecinde büyük bir hassasiyet sağlar.
Düğüm ve Eleman Stres arasındaki fark
SOLIDWORKS Simulation kullanıcıları, seçtikleri grafiğe sağ tıklayıp ardından tanımı düzenleye tıklayarak düğüm ve eleman değeri grafiklerini görebilirler. Gelişmiş Seçenekler’de düğüm değeri ve eleman değeri seçeneklerini göreceksiniz.
Düğüm değerleri ‘pürüzsüz’ çizimler olarak görünürken, eleman değerleri her bir elemanın çizimdeki diğer elemanlardan kolayca ayırt edilebildiği ‘kaba’ çizimler olarak görünür. Bu iki çizim seçeneğinin farklı olmasının nedeni, her bir elemanın içindeki Gauss noktalarıdır.
Düğüm değeri grafikleri için, simülasyon her Gauss noktasında çözümü hesapladıktan sonra, veriler o Gauss noktası için karşılık gelen eleman düğümüne ekstrapole edilir.
Bir düğüm, farklı elemanlardan gelen birden fazla Gauss noktasına bağlanabilir, bu nedenle bu noktaların her birinin ekstrapole edilmiş verileri, bu Gauss noktalarına bağlı eleman düğümünde ortalama alınır. Bu gerilim veya zorlanma ortalama yöntemi, ‘pürüzsüz’ düğüm gerilim grafiği sonuçlarını oluşturur. Aşağıda bir düğüm değeri gerilim grafiğinin yanı sıra bu grafiğin nasıl çalıştığına dair bir temsili gösterir.
Öte yandan eleman değerleri için Gauss noktaları, düğüm değeri grafikleriyle aynı şekilde hesaplanır; ancak her düğümdeki sonuçların ortalaması alınmak yerine, hesaplanan gerilim ve şekil değiştirme sonuçları her eleman içindeki Gauss noktaları arasında ortalama alınır.
Her bir eleman içindeki Gauss noktaları tarafından hesaplanan gerilim ve zorlanmaların elemandan ayrılmasına izin verilmez. Bu, eleman değerleri çizimlerine belirgin ‘kaba’ görünümlerini verir. Aşağıda, bir eleman değeri gerilim çiziminin yanı sıra bu çizimin nasıl çalıştığına dair bir temsili de gösterir.
Düğüm ve eleman değeri çizimleri her zaman farklı olacaktır ancak bu farklılıklar yanlışlığa karşı bir kontrol olarak mümkün olduğunca azaltılmalıdır. Bu iki değer yüksek stres veya yüksek ilgi gören bir konumda çok farklıysa, bu alandaki ağ yoğunluğunun ağdan daha doğru sonuçlar elde etmek için daha ince yapılması gerektiğinin bir göstergesidir.
Birinci derece ve ikinci derece ağ elemanları arasındaki fark
Birinci derece mesh elemanları SOLIDWORKS Simulation’da taslak kalite elemanları olarak bilinir. Bu elemanlar iki nedenden ötürü ikinci derece mesh elemanlarından (ayrıca SOLIDWORKS Simulation’da yüksek kalite elemanlar olarak bilinir) daha az doğrudur.
Birinci neden, taslak kalitesindeki elemanların yüksek kaliteli elemanlardan daha sert olması ve simülasyona yapay sertlikler ekleme eğiliminde olmasıdır.
İkinci neden, taslak kalite elemanlarının hem katı hem de kabuk örgü tipinde yalnızca bir Gauss noktasına sahip olmasıdır. Yüksek kaliteli elemanların katı örgü tiplerinde dört Gauss noktası ve kabuk örgü tiplerinde üç Gauss noktası vardır.
Kiriş mesh elemanlarının birinci veya ikinci dereceden ayrımları yoktur. SOLIDWORKS Simulation’da yalnızca bir tür kiriş mesh elemanı vardır.
Yukarıda listelenen iki nedenden ötürü, taslak kalite elemanları yalnızca simülasyonun nasıl göründüğü ve tepki verdiği hakkında bir fikir edinmek için hızlı simülasyon sonuçları elde etmek amacıyla kullanılmalıdır. Doğru sonuçlar gerektiğinde yalnızca yüksek kaliteli eleman türünün kullanılması önerilir.
