Otomotiv, havacılık, beyaz eşya, savunma sanayi gibi endüstriyel alanlarda ürünler gerek çalışma koşullarında gerek taşıma süreçlerinde dinamik yüklemelere maruz kalır. Bu ürünlerin yüklemeler karşısında hasara uğrayıp uğramayacakları, dinamik davranışlarının nasıl olacağı gibi durumları değerlendirmek için sarsıcı testleri gerçekleştirilir. Araçlar üzerinde titreşime maruz kalan parçaların, savunma, havacılık ve uzay sanayinde zorlu çalışma koşulları altında tüm yapıların herhangi bir hasara uğramaması garanti edilmelidir. Bunun için ürünlerin geçerliliği fiziksel sarsıcı testleri ile doğrulanmalıdır. Ürün tasarımı ve geliştirme sürecinde sanal sarsıcılar üzerinde yapının dayanımı öngörülebilir.
Şekil 1. Otomobil farlarının (solda) ve bir uydunun (sağda) elektrodinamik sarsıcı üzerinde test edilmesi(atslab.com,ESA Science & Technology)
Günümüzde sanal ortamda yapılan testler ile tasarlanan yapıların dinamik davranışları yüksek doğrulukta hesaplanabilir hale geldi. Bu da tasarımın nihai ürüne dönüşmesinden önce iyileştirmelerin yapılabilmesini sağlarken maliyetlerin de önemli ölçüde azalmasını sağladı.
Şekil 2. Bir uydunun fiziksel ve sanal testler için hazırlanan sonlu eleman modeli.
Simcenter Nastran çözücüsü ile başta normal mod hesaplama olmak üzere şok analizleri, harmonic/rastsal titreşim analizleri zaman ve frekans alanında dinamik analizler yapılabilmektedir. Bu şekilde yapıların dinamik davranışları Simcenter Nastran’ın sektördeki uzun yıllara dayanan kullanımı ve kabiliyetleri ile en doğru şekilde elde edilebilmektedir.
Simcenter 3D Response Dynamics içerisinde ise dinamik sarsıcı simülasyonları için çok daha gelişmiş çözümler sunulmaktadır. Yüksek serbestlik derecesine sahip sonlu eleman modellerinde çözüm süreleri oldukça artmaktadır. Bu gibi özellikle montajlı yapılarda iteratif çalışmalarda analiz mühendislerinin işi de zorlaşmaktadır. Simcenter 3D Response Dynamics içerisindeki Base Excitations çözümleri ise paralel ve batch modda çözüm yetenekleri ile yüksek hızlarda ve doğrulukta çözümler sunabilmektedir.
Response Dynamics içerisinde sanal sarsıcı özelinde Random Base Excitation ve Sine Base Excitation olarak iki farklı şekilde sunulmaktadır. Bu yöntemler sarsıcı testi çıktıları ile karşılaştırmaya yönelik çözüm frekanslarını ilgili yapının modlarını dikkate alarak belirler. Bu sayede diğer yöntemlere kıyasla daha hızlı sonuç verir.
Modal Kesme’nin Etkilerini Hesaba Katacak Artık Vektörler
Modal yaklaşımlar bilindiği gibi direct yaklaşıma göre çok daha verimlidir. Ancak elimizdeki mod sayısının yeterli olup olmaması çözümün doğruluğunu büyük ölçüde değiştirir. Simcenter Nastran yüksek frekanslardaki dikkate alınmayan modların dinamik etkilerini, artık vektörleri kullanarak yüksek modlardaki tepkileri statik olarak telafi eder. Bu artık vektörler dinamik hesaplamalarda yer almadığından sönüm değeri atama veya analiz frekans bandından çıkarma konusunda endişelenmenize gerek yoktur. Sonuç olarak istenilen doğruluk daha az sayıda mod ile elde edilebilir.
Sonuçların Değerlendirilmesi
Simcenter 3D, Post Process aşamasında elde edilen gerilme sonuçlarını ilgili malzemenin dayanım limitleri ile karşılaştırır ve tasarımın güvenilirliği hakkında bize bakış sunar. Kompozit malzemeler dahil bir çok malzeme modeli için için güvenlik marjı hesaplanabilir. Tüm analiz tipleri için istenen sonuçlar kontür ya da 2D grafik çıktısı olarak alınabilir. Sanal model üzerine ivmeölçer veya strain gauge yerleştirerek fiziksel testler ile karşılaştırılabilir sonuçlar elde edilebilir.
Figure 1. Sanal model üzerine strain gage yerleştirilmesi
Figure 2. Model üzerinde kontur grafik çıktısı
