ANSYS’te sınır yük analizi yapılırken, Mises gerilme değeri tokluk sınırını aştı

Konu sahibi, kafes yapısını güçlendirmek için sınır yöntemiyle sonlu eleman analizi mi yapıyor? Benim alışkanlığım, rutin analizler için doğrudan daha kalın bağlantı parçaları kullanmaktır. Güçlendirme halkası olanlar için doğrudan standart hesaplama yöntemleri kullanılabilir. Eğer standartların üzerindeyse, bağlantı borusunu kalınlaştırmak önerilir.

İdeal elastoplastik malzeme kullanılıyor mu?

Dört yıl öncesine ait eski bir gönderi; son zamanlarda benzer bir sorunla uğraşıyordum, kendi düşüncelerimi paylaşıyorum ki herkes tartışsın ve referans alsın. Eleştirilerinizi ve önerilerinizi memnuniyetle kabul ederim. ANSYS’te eğilim sınırı belirlendikten sonra, teorik olarak bu bölgedeki Mises gerilimi (ANSYS’te üçüncü mukavemet eğilim kriteri desteklenmiyor gibi görünüyor) eğilim çizgisine ulaştığında lokal gerilim-deformasyon ilişkisi değişir; bu ilişkinin şekli ise kullanılan malzeme modeline bağlıdır. Ben çift doğrusal güçlendirme kullanıyorum ve tanjant değerini 0 olarak ayarladım. Bu ayarlarda eleman yorulduktan sonra sertleşme olmuyor; stres, deformasyon arttıkça artmıyor, bunun yerine sürekli olarak yorulma hattında kalıyor. Kendi uygulamam sırasında da Mises gerilme değerinin süneklik sınırının üzerine çıkması durumu ortaya çıktı; sapma yaklaşık %30 civarındaydı. Bunun nedeni, sonlu eleman hesaplamalarında doğrudan eleman içindeki integral noktalarının sayısal çözümlerinin hesaplanması ve ardından dışa doğru genişletilmesidir (bu işlem interpolasyonla benzetilebilir) ve böylece düğüm verileri elde edilir. Bulut grafikte gösterilen gerilim değerleri tam olarak düğüm noktalarındaki değerlerdir; dışa doğru genişletme sürecindeki hatalar, düğüm gerilimlerinin her iki integral noktasındaki gerilim değerlerinden daha yüksek olmasına neden olabilir. Kişisel görüşümce, integral noktalarının dışa doğru genişletilmesi süreci ve bu genişletme sonucu ortaya çıkan hatalar kaçınılmazdır. Dışa doğru genişletme hatasını azaltmak için, ilgilenilen yerel integral noktalarını daha fazla ve daha sık hale getirerek ağın detaylandırılması ve düğümler arasındaki mesafenin kısaltılması mümkündür. Kendi hesaplamalarımda da bu yöntem oldukça etkili oldu; ızgara daha da inceltilmesine rağmen maksimum gerilim hâlâ boyun eğme sınırını aşıyordu, ancak göreceli sapma yalnızca %1,5 civarındaydı.

Eğer bulut simgeli ölçekte bölümleri manuel olarak eklerseniz ve boyun eğme hattının yakınında çok dar bir alan belirlerseniz, yeni bulut grafiğinde boyun eğme hattının üzerindeki gerilim bölgelerinin çoğunlukla ızgara kalitesinin düşük olduğu yerlerde veya boyun eğme bölgesinin kenarlarında bulunduğunu göreceksiniz. Bu bölgelerde gerilim değişimleri nispeten büyüktür ve dışa doğru genişletme işlemindeki hatalar da yüksektir. Ansys önce gerilimi, sonra da stresi hesaplar. Yukarıdaki işlemlerden sonra, gerilmenin yorulma seviyesine ulaştığı bölgenin, plastik deformasyonun meydana geldiği bölgeyle temelde örtüştüğü görülür. Bu da, gerilim haritasında yorulma çizgisinin üzerinde oluşan gerilimlerin hesaplama hatası olduğunu ve yapının deformasyonunu etkilemediğini gösterir; zira önce deformasyonun, ardından gerilimin hesaplandığı bir sıra vardır. Yani, simülasyonun kendisinden kaynaklanan hatalar (yükler, sınır koşulları, modelin basitleştirilmesi ve ızgara yapısı) bir yana bırakıldığında, hesaplama sonuçlarında bazı bölgelerdeki gerilmeler süneklik sınırının üzerinde olsa da, yerel hesaplama hataları sayısal simülasyonun genel doğruluğunu etkilemez. Hesaplama koşulları altında yapının gerilme sonuçları güvenilirdir.

Ardından ızgaraın detaylandırılması sorunu geliyor. Ofis bilgisayarlarının performans sınırlamaları nedeniyle, detaylandırma sürecinde alt model yöntemini kullandım; ana modelin hesaplama sonuçlarına dayanarak, yapının ilgili bölümlerini sürekli olarak seçip hesaplamalar yaptım. Gerçekten de, alt model ızgarası ne kadar inceyse, maksimum gerilme ile boyun eğme çizgisi arasındaki göreceli sapmanın o kadar az olduğu görülmüştür. Ancak alt model yönteminde de gerilim yoğunlaşma bölgelerinden kaçınılması gerekmektedir; alt modelin, alt modelin sınır koşulları için kullanılan veriler olarak mümkün olduğunca doğru olması sağlanmalıdır. Bu yüzden alt modellerin çok küçük olmaması gerekir. Ayrıca, yukarıda belirtilen gerilme ve stres sonuçları arasındaki ilişkiden de anlaşıldığı üzere, gerçek hesaplamalarda ağın, maksimum stresin tam olarak dayanım sınırına eşit olacak kadar inceltilmesine gerek yoktur; yeterince yakın olması durumunda yeterince hassas gerilme ve stres sonuçları elde edilebilir. Sonuçta, simülasyon sürecinde hata olması kaçınılmazdır; alt modeller ve ağın detay seviyesi, hataya karşı gösterdiğiniz tolerans derecesine bağlıdır.

Daha önce söylemeyi unuttum; gerilim ve plastik deformasyon haritalarını karşılaştırarak, maksimum gerilimin boyun eğme çizgisini çok aştığı yerlerde muhtemelen plastik deformasyon olmadığını görebiliriz. Kişisel anlayışıma göre, Ansys’in süneklik gibi sonuçları hesaplarken büyük ihtimalle integral noktalarının değerlerini kullanıyor, oysa bulut grafiklerinde düğüm değerleri gösteriliyor. Bu yüzden gerilim bulut haritalarında hata olabilir, ancak deformasyon bulut haritaları nispeten doğru olmalıdır; bu bir çelişki değildir. Yukarıda bahsedilen her şey, puan noktalarının dışa doğru genişletilmesiyle ilgili hatalar, alt model yöntemi, dayanım sınırının belirlenmesi gibi konular kolayca bulunabilir. Eğer bir hata varsa lütfen mutlaka düzeltin.

Bu gönderi en son 2020-12-14 18:04 tarihinde Ou Lan tarafından düzenlendi. Silindirin iç basınç yapısı basittir, ızgara düzenlidir ve gerilme-deformasyon dağılımı oldukça idealdir; daha önce bahsettiğim çeşitli sorunların ortaya çıkma ihtimali düşüktür. Sadece germe denemesi yaparsanız, numunenin boyun eğme davranışının da oldukça ideal duruma uyduğunu göreceksiniz.