Ultrasonik hornlar, termoplastik malzemeleri ve metalleri birbirine kaynatan, perçinleyen ilgili malzemelere şekil ve desen verebilen, çeşitli kimyasalları karıştırarak pas ve çapakları giderebilen endüstriyel bir üründür. Ultrasonik hornlar ilgili işlemleri elektrik enerjisini mekanik enerjiye yani titreşime çevirerek gerçekleştirmektedirler. Bu parçalara horn yani Türkçe boynuz denmesinin sebebi boynuzlu hayvanların boynuzlarını art arda darbeler şeklinde rakibine iletmesidir. Bu teknikten esinlenerek ultrasonik horn modelleri ortaya çıkarılmıştır.
Ultrasonik horn tasarlanırken hedef, titreşim enerjisini yapıştırılmak istenen parçaya, doğru şekilde iletmektir. Endüstride kullanılan hornlar yaygın olarak 15 kHz ile 40 kHz aralığındadır. Burada ele aldığımız modelde 15 kHz değeri göz önünde bulundurularak frekans analizi gerçekleştirilecektir.
İlgili model 200 mm genişliğinde, taban kısmında 30 mm kalınlığında ve yaklaşık 135 mm yüksekliğindedir. Modele 3DEXPERIENCE SIMULIA Structural Engineer uygulamasında frekans analizi gerçekleştirilecektir.
Structural Engineer içinde yer alan Structural Model Creation uygulaması kullanılarak malzeme ve mesh işlemleri gerçekleştirilmiştir.
Horn Modele Titanyum alaşım Ti-6Al-4V malzeme uygulanmıştır. İlgili malzemenin mekanik özellikleri aşağıdaki görselde yer almaktadır.
Horn model için tetrahedron mesh uygulanmıştır. Mesh özellikleri aşağıdaki görselde de gösterildiği şekilde uygulanmıştır.
Horn model için Structural Engineer içinde yer alan Linear Structural Scenario Creation uygulaması kullanılarak Procedures sekmesinde Frequency seçilerek frekans/titreşim analiz senaryo seçimi gerçekleştirilmiştir. Burada yaygın kullanım olan Lanczos çözücü tipi seçilerek 15 kHz çalışma göz önünde bulundurularak maksimum frekans 20 kHz seçilmiştir. Frekans analizi 15 kHz değerlere ve üstüne ulaşabilmesi için 40 mod girilmiştir.
Sınır koşulu olarak Boundary Conditions sekmesinde yer alan Clamp seçilerek tabanda yer alan delik kısmından sabitleme işlemi gerçekleştirilmiştir.
İlgili seçimlerin ardından Simulate sekmesinde yer alan simulate komutu ile analiz çözümlenmiştir. Çıkan sonuçlarda 15 kHz değerleri 34, 35 ve 36. modda gözlemlenmiştir. İlgili frekans değerinde modelin sahip olduğu mod şekilleri aşağıdaki görsellerde gösterilmiştir.
Mod şekillerinde de görüldüğü üzere horn modelin etkileşimde bulunduğu kısımlarında şekil değişimleri gözlemlenmektedir. İlgili mod şekillerinden hareketle modelin 15 kHz frekans değerlerindeki etkileşimi üzerinden yorum yapılabilmektedir.
3DEXPERIENCE SIMULIA Structural Engineer ile frekans/titreşim analizi gerçekleştirerek modellerinizdeki frekans aralıklarını ve mod şekil değişimlerini gözlemleyebilir, tasarımlarınız hakkında titreşim ile ilgili öngörülerde bulunabilirsiniz.
