SOLIDWORKS Simulation, mühendislik ve tasarım süreçlerini optimize etmek için kullanılan güçlü bir simülasyon yazılımıdır. Bu yazılım, mühendislerin tasarımlarının fiziksel davranışlarını analiz etmelerine ve tasarımlarını gerçekte nasıl performans gösterecekleri hakkında bilgi edinmelerine yardımcı olur. Ancak, bir tasarım üzerinde yapılan simülasyonlarda dikkat edilmesi gereken önemli bir konu, stres tekilliği (stress singularity) problemidir.
Stres tekilliği, bir yapının belirli bir noktasında veya bölgesinde stresin matematiksel olarak sonsuza gitmesi durumudur. Bu, genellikle idealize edilmiş sınır koşulları veya yanlış eleman çözümleme teknikleri nedeniyle ortaya çıkar. SOLIDWORKS Simulation’da stres tekilliği, bir modelde bulunan çok keskin köşeler, yuvarlanmamış geçişler, hatalı bağlantılar veya çok ince bölümler gibi yapısal düzensizlikler sonucu meydana gelebilir. Bu tür tekillikler, gerçek dünya davranışını doğru bir şekilde yansıtmaz, çünkü fiziksel olarak bir malzeme üzerinde gerçekte sonsuz stres oluşmaz.
Stres tekilliği, genellikle aşağıdaki durumlarda ortaya çıkar:
- Keskin Kenarlar ve Köşeler: Çok keskin veya yuvarlanmamış kenarlar ve köşeler, stresin yoğunlaşmasına neden olabilir.
- Aşırı İnce Yapılar: İnce veya zayıf bölgeler, stresin odaklanmasına neden olabilir.
- Yükleme ve Sınır Koşulu Hataları: Gerçekçi olmayan yükler veya sınır koşulları, yanlış sonuçlara yol açabilir.
- Geometrik Anormallikler: Yetersiz modelleme veya hatalı eleman boyutları da stres tekilliğine neden olabilir.
SOLIDWORKS Simulation, bu tür sorunları tanıyıp kullanıcıyı uyarabilir. Stres tekilliği ortaya çıktığında, analiz sonuçlarının doğruluğu sorgulanmalı ve modeldeki bu tür hatalar düzeltilmelidir. Stresin doğru bir şekilde hesaplanabilmesi için, geometrinin düzgünleştirilmesi, uygun mesh (ağ) yoğunluğunun kullanılması, kenar yuvarlama veya uygun sınır koşullarının uygulanması gerekebilir. Böylece, daha doğru ve güvenilir analiz sonuçlarına ulaşılabilir.
Sonuç olarak, SOLIDWORKS Simulation kullanarak yapılan yapısal analizlerde, stres tekilliği kavramı, mühendislerin doğru tasarım ve analiz sonuçları alabilmesi için dikkate almaları gereken önemli bir faktördür. Bu tür tekillikleri çözmek, simülasyon doğruluğunu artıracak ve tasarımların daha güvenilir olmasını sağlayacaktır.
Bu noktada tekilliği tespit etmemize yardımcı olacak bir araç olan stres sıcak nokta aracı oldukça kullanışlı bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Stres Sıcak Noktası aracı yalnızca katı ve kabuk mesh elemanlarını kullanan doğrusal statik etütlerde kullanılabilir.
Aşağıda görünen braket parçası ile konuyu örneklendirmeye çalışalım. Senaryo olarak delik yüzeylerine 10.000 N dik kuvvet uygulaması yapılmış ve parça arka yüzeyden sabitlenmiştir.
Parça üzerinde sırasıyla kaba, varsayılan ve mesh kontrolü ile ince mesh uygulanmıştır. Üç uygulamanın çıktısını da aşağıda inceleyebiliriz.
Tablodan da görebiliyoruz ki mesh yapısı inceldikçe sehim (yer değiştirme) üzerinde çok fark olmadığı (%2’den düşük), ancak gerilim değerinin önemli ölçüde farklılaştığını rahatça görebilmekteyiz.
Gerilimdeki bu büyük farklılık (yer değiştirme değil), bir gerilim tekilliğinin açık bir işaretidir. Çok belirgin olmasa da diğer bir işaret, düzensiz ve tekdüze olmayan bir renklendirme ile gösterilen ilgi kenarı boyunca düzensiz gerilim dağılımıdır.
Bu noktada, bir stres sıcak noktası analizi çalıştırmak için iyi bir zamandır. Stres Sıcak Noktası tanılama aracı, bitişik elemanlar arasındaki stres gradyanlarının düzensiz olduğu model bölgelerini tespit eder. Bazı durumlarda, bu düzensiz yüksek stres gradyanları stres tekilliklerine atfedilebilir. Bu, 3 çalışmadan herhangi birinde yapılabilir, ancak başlamak için en iyi ağı kullanacağız.
Öncelikle sonuç klasörüne sağ tıklayın ve “Stres Sıcak Nokta Tanılamaları”nı seçiyoruz. Böylelikle komut barı açılır.
PropertyManager’da, ayarlanabilen bir hassasiyet faktörü göreceksiniz. Genellikle, burada varsayılan değeri kabul etmek sorun olmaz, ancak daha doğru sonuçlar elde etmek için bu değeri artırabilirsiniz. Hassasiyet faktörü, her gövde için maksimum eşdeğer gerinime göre eşdeğer gerinimin büyüklüğüne göre stres sıcak nokta tanılamasına katılan öğeleri filtreler.
Temel olarak, hassasiyet faktörü arttıkça, hesaplama verimliliği pahasına daha fazla eleman analiz edilir. Ayrıca, her düğümdeki veya hesaplanan eleman değeri olarak gerilimleri görüntüleme seçeneği de vardır. Eleman çizimleri her eleman için bir gerilim değeri görüntülerken, çizimler her düğüm için bir gerilim değeri görüntüler. “Gerilim Sıcak Nokta Tanılamasını Çalıştır” seçeneğine tıklayın ve bir sıcak nokta varsa size bunu bir uyarı ekranı ile gösterecektir.
PropertyManager’ın en üstünde, gerilim sıcak nokta elemanlarını izole etmek için bir seçenek bulunur. Bu, sıcak nokta(lar) ile ilişkili elemanlar hariç, modelin tamamına şeffaflık uygular. PropertyManager’da aşağı doğru hareket edildiğinde, 2 veya 3 olarak ayarlanabilen bir “Mesh iyileştirme seviyesi” seçeneği bulunur. Bu, yazılıma, meshi kaç kez daha iyileştireceği ve yakınsamayı elde etmeye çalışacağını veya seçilen yer veya yerlerin gerçekte gerilim tekillikleri olduğunu doğrulayacağını söyler.
Daha sonra, her bir elemanın nasıl rafine edileceğine ilişkin özel ayarlar bulunur. “Tüm seviyelerde eleman boyutu azaltma faktörü” seçeneğini işaretleyerek, her yeni ağa tek tip bir eleman rafine etme uygulanır. Bu değerler, istenirse her yeni mesh için ayrı ayrı bir eleman boyutu azaltma faktörünün belirtilebileceği “Mesh Rafine Etme ayrıntıları” bölümünde gösterilir.
Eleman boyutu büyüme oranı değeri tüm ardışık ağ katmanlarına uygulanır. “Ağ İnce Ayarı ayrıntıları” bölümü ayrıca bir gerilim tekilliğinin tespit edildiği tüm varlıkları gösterir ve ağ ince ayarı onaylamak için eklenir. PropertyManager’ın alt kısmında, çalışma tamamlandıktan sonra ince ayarlı ağı yeni ağınız olarak kaydetmek veya orijinal ağınıza geri dönmek için bir seçenek bulunur. Son olarak, ağ ince ayarı sürecini başlatmak için PropertyManager’ın alt kısmındaki “Gerilim Tekilliği Tanısını Çalıştır” seçeneğine tıklayın.
Bunu da bir pim örneği üzerinden görüntüleyelim.
Tanılama çalıştırıldıktan sonra şayet bir tekillik varsa aşağıdaki gibi uyarı ekranı açılacaktır.
Bu noktada, artık her ilgi alanındaki varlıkta stres sonuçlarının ağ iyileştirmesi boyunca nasıl değiştiğini gösteren “Yakınsama Grafiğini Çiz” seçeneği mevcuttur.
Gözlemlenen sonuçların gerilim tekilliklerinden kaynaklandığı ve gerilim yoğunlaşmalarından kaynaklanmadığı artık doğrulandı. Keskin bir yeniden giriş köşesine radus uygulayarak sıcak noktalardan kaçınmak için modelinizi iyileştirmeyi seçebilir veya daha da kolayı, endişe duyulan yerlerde değillerse bu alanlardaki sonuçları görmezden gelebilirsiniz.
Son olarak gerilim sıcak nokta aracını kullanırken ve tekillik incelemesi yaparken ince mesh yapısı kullanmak, komut çalışırken kaba mesh üzerinde hatalı kenarları yakalamasını önleyecektir.
