SOLIDWORKS ile tasarlanan basit örnek bir araç modelinin 3DEXPERIENCE SIMULIA Structural Mechanics Engineer ile random vibration dinamik analizini gerçekleştirelim.
Structural Mechanics Engineer, 3DEXPERIENCE SIMULIA yapısal ürünleri arasında yer alan en üst pakettir. Random vibration/rastlantısal titreşim, response spectrum, non-lineer dinamik explicit, non-lineer statik, akustik analizler gerçekleştirilebilir. SIMULIA Abaqus çözücüsü kullanılarak delinme, çarpışma, yırtılma, kopma, kırılma, bükülme vb. ekstrem durumların analizleri gerçekleştirilebilmektedir.
SOLIDWORKS ile tasarladığımız modeli Structural Mechanics Engineer içinde yer alan Structural Model Creation ile açabiliriz.
Araç modeline BIW olarak isimlendirilen malzeme özellikleri aşağıdaki görseldeki gibi işlenmiştir. Burada yoğunluk olarak 8100 kg/m^3 değeri kullanılmıştır.
Mesh olarak tetrahedron mesh kullanılmıştır. Mesh boyutu olarak 2 mm kullanılmış ve absolute sag/sarkma değeri olarak 1.27 mm kullanılmıştır. Eleman mertebesi Linear seçilerek meshleme gerçekleştirilmiştir.
Modelde malzeme atama ve mesh işlemleri bitirildikten sonra Structural Mechanics Engineer içinde yer alan Mechanical Scenario Creation seçilerek analiz senaryo ve tanımlamaları gerçekleştirilebilir.
Bu analiz işlemi için Procedures sekmesi içinden Random Vibration analiz tipi seçilmiştir. Random Vibration Analiz tipi de modal ve harmonik dinamik analizler gibi dinamik analiz tipi olup öncesinde frekans/titreşim analizine ihtiyaç duymaktadır. Random Vibration analiz işlemi öncesinde frekans analizi ilgili model için çözdürülmüştür.
Burada frequency range/frekans aralığı olarak titreşim analizinde yer alan 10 modun frekans değerlerinin en yükseği baz alınarak 0 ile 1500 Hz aralığında frekans skalası belirtilmiştir. 16 hesaplama noktası üzerinden bias/sapma değeri 3 girilmiştir. Frequency Scale/frekans skalası logaritmik olarak belirlenmiştir. Sönümleme olarak da 15 mod baz alınıp kiritk sönümleme oranı %0.04 olarak belirlenmiştir. İlgili değerler tamamen örnek teşkil etmesi açısından seçilen değerlerdir. Burada seçim aracın sönüm oranı, random vibration analiz için gereken yol verisi, frekans durumu vb. koşullar göz önüne alınarak girilmelidir. Detaylı bilgi için Structural Mechanics Engineer-Random Vibration içeriğini inceleyebilirsiniz.
Boundary Conditions sekmesinde yer alan Clamp komutu ile modelde sabitlenecek kısımlar tanımlanmıştır. Burada aracın ön ve arka yüzleri sabitlenmiştir.
Araca yük olarak Acceleration Base Motion uygulanmıştır. İvme temel hareketi olarak da tanımlanan bu değeri random vibration içinde Power Spectral Density/PSD ile girmek gerekmektedir. Power Spectral Density grafiği g^2/Hz cinsinden frekansa bağlı olarak ivme grafiğidir.
İlgili PSD grafiğini bu yük değerini vermeden önce tanımlamak gerekmektedir. Bu değeri tanımlamak için Setup sekmesinde genlik değerlerinin girildiği kısımda Power Spectral Density seçilmelidir.
Burada 5 frekans değeri için g^2/Hz şeklinde yük tanımlamaları oluşturulmuştur. Bu değerler araçlar için yolun sahip olduğu veriler üzerinden alınarak uygulanabilir. Bu kısımda kullanılan değerler örnek olması açısından oluşturularak uygulanmıştır. PSD ile ilgili olarak detaylı bilgi için Structural Mechanics Engineer-Power Spectral Density içeriğini inceleyebilirsiniz.
Analiz çözümüne başlamadan önce Simulate sekmesinde Output kısmından Stress, Strain, Displacement vb. gibi istenilen çıktılar seçilebilir. İşlemler neticesinde Simulate sekmesinde yer alan Simulate komutu ile analiz çözdürülmüştür.
Öncelikle frekans analizi sonucu alınan displacement/deformasyon verileri incelenmiştir. Frekans analiz işlemi random vibration analiz çözüdürlmeden önce çözdürülerek. Sistemin maruz kaldığı titreşim ve deformasyon skalasın incelenmelidir. Sonrasında ilgili değerler göz önünde bulundurularak random vibration analiz gerçekleştirilmesi daha uygun bir çalışma olacaktır.
İlgili sonuçlara istinaden random vibration analiz deformasyon sonuçları farklı frekans değerlerinde aşağıdaki grafiklerdeki gibidir.
352 Hz değeri sistemin ilk doğal frekans değeridir. Bu sebeple buradaki random vibration sonucu da göz önünde bulundurulmalıdır. Sonrasında sırasıyla PSD grafiğinde yer alan frekans değerlerindeki deformasyon sonuçları da listelenmiştir. Random vibration analiz sonucu Velocity/Hız sonuçları da alınabilmektedir. İlk doğal frekans değerindeki hız sonucu da aşağıdaki görseldeki gibidir.
Random Vibration analiz sonucu 1478 Hz değerinde gözlemlenen deformasyon animasyon grafiği de aşağıdaki gibidir.
Random vibration analiz ile sistemin maruz kaldığı titreşime bağlı ivme değerlerini analiz edebilir ilgili maruziyet yoğunluğu altında sistemin deformasyon, hız gibi etkilerini gözlemleyebilirsiniz. Random vibration-rastlantısal titreşim analizi titreşimin düzensiz ancak belirli yoğunlukta olduğu durumlarda sistemde oluşan dinamik etkiyi gözlemlemek için kullanılabilmektedir.
3DEXPERIENCE SIMULIA ile gelen ve yapısal en üst paket olan Structural Mechanics Engineer ile ileri seviye analiz yapabilir karmaşık ve ekstrem durumları analiz edebilirsiniz.
