Son güncelleme: 23.08.2023
Termal analiz ile yapısal analizler arasında çok sayıda benzerlik bulunmaktadır. Aşağıdaki tablo’da yapısal analiz ile termal analiz benzerlikleri karşılaştırılmıştır. Bu blog yazısında basit bir termal analiz gerçekleştirilerek analiz sonucunda elde ettiğimiz sıcaklık değerleri statik analize aktarılarak gerilme bölgesi karşılaştırılacaktır.
Aşağıdaki fotoğraftaki sınır koşulları altında tasarımımız üzerindeki sıcaklık değişimi birlikte inceleyelim. Dört farklı yüzey farklı sıcaklıklardadadır. 
Bu örnekte herhangi bir yüzeyde taşınım katsayısı tanımlanmadığından, ısı modele yalnızca öngörülen sıcaklıkların atanmış olduğu uç yüzlerden girebilir ve buradan çıkabilir. Problemin gerçek ısı transfer problemleriyle çok az ilgisi olsa da, termal analizin temellerini anlamamıza yardımcı olacağını düşünüyorum.İletim yolu ile sıcaklık dağılımının değişimini inceleyeceğiz.
Termal Analiz Kurulumu
Analiz Çözüm Tipinin Belirlenmesi
Bu tasarımı kararlı termal analiz olarak yapılacaktır. Dolayısı ile termal koşullar uygulandığından beri yeterli zaman geçtiği ve bu nedenle ısı akışını karakterize eden tüm parametrelerin artık zamanla değişmediği varsayılır.
Malzeme Tanımlama
Parçamıza sağ tıklayıp malzeme uygula düzenle diyoruz. SOLIDWORKS malzeme kütüphanesinden malzeme tanımlıyoruz. Burada dikkat etmemiz gereken en önemli kısım termal analiz gerçekleştirebilmemiz için kütle yoğunluğu ve malzemenin termal iletkenliği tanımlı olması gerekmektedir.
Termal Yüklerin Tanımlanması
Aşağıdaki fotoğrafta görüldüğü gibi termal yüklere sağ tıklayarak sıcaklık, konveksiyon,ısı akışı, ısı gücü ve radyasyon tanımlanabilir. Termal yükleri tanımlamadan önce ısı transfer mekanizmaları hakkındaki blog yazımızı inceleyebilirsiniz. Biz bu örnekte termal yüklere sağ tıklayıp sıcaklık dedikten sonra açılan sekmede yüzeyi seçip sıcaklıklarımızı tek tek tanımlıyoruz.
Mesh
Bu tasarım için eğrilik tabanlı mesh kullanılmıştır. Mesh üzerine sağ tıklayarak mesh oluştur diyorum. Radyus bölgelerini kolayca yakalamak için eğrilik tabanlı mesh seçeneğini kullanıyorum. Mesh konusunu açıklamak gerekirse fiziksel problemi matematiksel bir probleme dönüştürebilmek için tasarımımızı küçük elemanlara bölerek analizi gerçekleştiriyoruz. Mesh konusu sonlu elemanlar programlarında en önemli konulardır. Daha detaylı bilgi için eleman tipleri, mesh kalitesinin artırılması blog yazılarımızı inceleyebilirsiniz.
Yukarıdaki görselde görüldüğü gibi tasarım küçük elemanlara bölünmüştür. Bu elemanlar üzerinde sıcaklık değerleri hesaplanmıştır. Geriye kalan Termal1 üzerine sağ tıklayarak çalıştır diyoruz. Sıcaklık dağılımı aşağıdaki fotoğraftaki gibi karşımıza çıkmaktadır.
Sıcaklık değerlerini incelediğimizde yüzeylere tanımlamış olduğumuz sıcaklık parça içerisinde ısı transferi mekanizmalarından iletim parça içerisinde ısı taşınmaktadır. Sıcaklık parça içerisindeki kararlı hale geldikten sonraki her noktadaki sıcaklık dağılımını görebiliyoruz.
Bu sonuca ek sonuç grafiği oluşturmak için sonuçlar klasörüne tıklıyorum. Termal grafiği tanımla diyorum açılan pencerede sonuç ısı akışını seçiyoruz.
En üst kısımda paylaşmış olduğum karşılaştırma tablosuna göre termal analizde ısı akısının karşılığı olarak gerilme değeri karşıma geliyor. Eğer termal analiz sonuçlarını statik analize aktarabilirsem termal yüklerin etkisiyle maksimum gerilmenin ısı akışının maksimum olduğu yüzeyde meydana gelmesi gerekir.
Termal Analiz Sonucunun Statik Analize Aktarılması
Modelde kendisini oluşturan tekdüze olmayan sıcaklık alanı modelin farklı bölümlerinin üniform olmayan ısıl genleşmesi nedeniyle termal stres üretir. Şimdi bu termal gerilmeleri analiz edeceğiz. Statik analiz etütü oluşturalım.
Statik analiz etüdü oluşturduktan sonra statik1 sağ tıklayıp özellikler deyiniz karşınıza çıkan pencerede modeli stabilize etmek için yumuşak yay seçeneğini kullanınız. Model dahili olarak dengelenmiş yüklerdir, ancak sayısal hatalar nedeniyle rijit gövde hareketine maruz kalacaktır. Yumuşak yaylar, tüm düğümlere çok düşük sertlikte yaylar ekleyerek bu katı vücut hareketlerini ortadan kaldırır.
Akış / Termal Etkiler sekmesinde termal etüdün sıcaklıklara tıklayınız. Daha önce gerçekleştirmiş olduğumuz termal etütüdü belirtiniz. Bu sayede daha önce tamamlanan termal etüt 01 ‘den sıcaklık sonuçlarını statik analize yük olarak aktaracaktır.
Not: Eğer termal analizden veri aktarıyorsanız iki etütte de aynı mesh kullanılmalıdır.
Meshin aynı olduğundan emin olmak için, meshi ve malzemeyi termal etüde kopyalayınız. Statik analizi gerçekleştirdiğinizde stres, yer değiştirme ve strain değerleri gelecektir.
Statik analiz sonuçlarından stres değerlerini incelediğimizde ısı akışının maksimum olduğu yüzeyde gerilme değerlerinin maksimum olduğunu görüyoruz. Sizde tasarımlarınızda termal yüklerden kaynaklı stres ve yer değişme problemlerini kolayca SOLIDWORKS Simulation ile önceden tespit edebilirsiniz. Diğer blog yazılarımızı okumak için tıklayınız. Daha detaylı bilgi için bizim ile iletişime geçebilirsiniz.
