SOLIDWORKS Simulation Premium pakette bulunan non-lineer statik analiz etüdü ile bir alüminyum sac levhanın analizini gerçekleştirelim.
Sac Kalıp Modeli basitçe SOLIDWORKS parça ortamında 3 gövde şeklinde tasarlanmıştır. Model ölçüleri kabaca yukarıdaki görselde gösterilen mm cinsinden ölçülere sahiptir. Modelde 5 mm kalınlığında sac levha Alüminyum Alaşım 1060 H-18 malzemeye sahiptir. Kalıp ve baskı parçası Alaşım Çelik malzeme kullanılmıştır. Malzeme mekanik özellikleri aşağıda yer alan görseldeki gibidir.
Non-Lineer analiz gerçekleştirilmesi sebebiyle malzeme değerleri Lineer İzotropik olarak ele alınmayıp Von-Mises Plastisite malzeme model tipi seçilmiştir.
Von-Mises Plastisite malzeme modeli ile ilgili bilgiye buradan erişebilirsiniz.
Modelin hızlı çözümlenmesi ve daha az mesh kullanılmasına yönelik olarak analizde 2 Boyutlu Basitleştirme (2D Simplification) işlemi gerçekleştirilmiştir. 2B basitleştirme statik, non-lineer, basınçlı kap tasarımı, termal etütler ve tasarım etütleri için kullanılabilir. 2B modeller, 3B modellere kıyasla daha az mesh elemanı ve daha az karmaşık temas koşulları gerektirir. Bu modelde 2B Basitleştirme tekniklerinden Düzlem Gerilimi (Plane Stress) metodundan faydalandık.
2B Basitleştirme Seçenekleri ile ilgili bilgiye buradan,
Düzlem Gerilimi (Plane Stress) yöntemi hakkında bilgiye buradan ulaşabilirsiniz.
Analizde sac levha ve kalıp geometrisi sabitlenmiştir. Baskı kısmına ise düşey eksende 55 mm’lik bir hareket verilerek sac levhaya baskı uygulanması sağlanmıştır.
Analiz modeli için mesh işlemi yüzey elemanlar üzerinden gerçekleştirilmiş olup toplam düğüm 4096, toplam eleman sayısı ise 1937’dir.
Modelde yer alan sac levha ve kalıp parçaları arasına girme yok (no penetration) temas seti uygulanmıştır.
Non-Lineer Statik Analiz işlemi için seçilen adımlar aşağıdaki görseldeki gibidir. Burada Non-Lineer çözücünün yaklaşımı göz önünde bulundurularak minimum adım ve ilerleme adımı değiştirilerek analizin çözümlemeye yakınsaması sağlanabilir. Gelişmiş çözümleme seçenekleri içinde Kontrol Yöntemi (Incremental Control Techniques) olarak “Kuvvet” metodu seçilmiştir. Yineleme-İterasyon (Iterative Solution Methods) tekniği olarak “Newton Raphson” yöntemi seçilmiştir.
Non-Lineer çalışmalarda Kontrol Yöntemi ile ilgili bilgiye buradan erişebilirsiniz.
Newton-Raphson yöntemi bir nümerik analiz metodu olup kök bulma algoritma tekniğidir. Temel olarak belirli bir fonksiyonun türevi ile oranlanarak ilgili fonksiyonun bir önceki değeri ile olan farkını irdeleyerek ilerler.
İterasyon Çözümleme teknikleri olan Newton-Raphson metodu ile ilgili bilgiye buradan,
Modified Newton-Raphson metodu hakkında bilgiye ise buradan erişebilirsiniz.
İlgili ayarlamalar ile birlikte çözümleme gerçekleştirildiğinde gerilme sonucu olarak maksimum von-Mises gerilmesi 142,62 MPa gözlemlenmiştir. İlgili Alüminyum sac levhanın akma mukavemeti 108 MPa olup sac levha Gerilme Gerinme Grafiğinde (Stress-Strain) plastik şekil değiştirme bölgesine geçmektedir.
Analiz sonucunda pres parçası 55 mm ilerlediğinde toplam yer değiştirmede en yüksek kısım pres parçasında gözlemlenmiştir. Ancak 9 mm üstü yer değiştirme incelendiğinde pres parçasının sac levhaya baskı uyguladığı noktada en yüksek yer değiştirme gözlemlenmiştir. Bu bölge grafikten de anlaşılacağı üzere yaklaşık 9 mm yer değiştirmeye uğramıştır.
Gerinme (Strain) grafiği incelendiğinde 0,232 oranla en yüksek oran sac levhanın yer değiştirmede en yüksek çıkan bölgesinde olduğu görülmüştür.
Böylelikle SOLIDWORKS Simulation paketle birlikte gelen Non-Lineer Statik Analiz Etüdü kullanılarak basit bir sac levha kalıp modelinin mukavemet değerleri incelenmiştir.
