ÖNSÖZ Sevgili Öğrenciler; Mühendislik problemlerinin bilgisayar destekli çözümünde sonlu elemanlar yöntemi vazgeçilmez bir hale gelmiş ve bu yöntem temelinde haz ırlanan çok kapsaml ı paket programlar yayg ın bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. ANSYS program ı ise bugün için tüm dünyada ençok kullan ılan programlar ın ilk sıralarında yer almaktad ır. Hazırladığımız bu notlar ile ANSYS’e yeni ba şlayanlar için bir giri ş ve ön haz ırlık yapmayı hedefledik. Zamanla bu notları sizlerinde yardımıyla daha zenginle ştirmeyi düşünüyoruz. Bu nedenle sizden gelecek eleştiri ve önerilerinize açığız. Tüm öğrencilere, mühendislere, akademisyenlere ve Ansys ile ilgili diğer arkadaşlara faydal ı olması dileğiyle….
Doç.Dr.Mehmet Zor DEU Makine Müh.Böl. Öğretim Üyesi 5 Mart 2004
Konu
Madde no
Ansys Program ına Giriş
1
Ana Menuler(Utilty, Main Menu)
2
Kaydetme(Save), Açma
3
ÖRNEK 1- STATİK GER İLME ANALİZİ
4 - 25
Keypointlerin Oluşturulması
4
Keypointlerden düz çizgiler oluşturma
5
Çizgilerden Alan oluşturma
6
Dikdörtgenin otomatik oluşturulması
7
Glue
8
Dönel simetrik hacim oluşturma
9
Pan, Zoom, Rotate
10
Silme (Delete)
12
Keskin Köşeleri Yuvarlatma (Line Filet)
13
Alandan Alan Ç ıkarma (SUBTRACT)
14
Daire oluşturma
14.1
Sabit Kesitli Çubuk Oluşturma
15
Malzeme Özelliklerinin girilmesi
16
Eleman tipinin seçilmesi
17, 29
Elemanlara Ayırma (Meshing)
18, 30
Sınır Şartlarının Girilmesi
19
Radyal yönde dü ğümlerin tutulması
19.2
Yükleme
21
Çözüm (SOLUT İON)
23
Sonuçların Değerlendirilmesi (GENERAL POSTPROC.)
24
Konu
Madde no
Ansys Program ına Giriş
1
Ana Menuler(Utilty, Main Menu)
2
Kaydetme(Save), Açma
3
ÖRNEK 1- STATİK GER İLME ANALİZİ
4 - 25
Keypointlerin Oluşturulması
4
Keypointlerden düz çizgiler oluşturma
5
Çizgilerden Alan oluşturma
6
Dikdörtgenin otomatik oluşturulması
7
Glue
8
Dönel simetrik hacim oluşturma
9
Pan, Zoom, Rotate
10
Silme (Delete)
12
Keskin Köşeleri Yuvarlatma (Line Filet)
13
Alandan Alan Ç ıkarma (SUBTRACT)
14
Daire oluşturma
14.1
Sabit Kesitli Çubuk Oluşturma
15
Malzeme Özelliklerinin girilmesi
16
Eleman tipinin seçilmesi
17, 29
Elemanlara Ayırma (Meshing)
18, 30
Sınır Şartlarının Girilmesi
19
Radyal yönde dü ğümlerin tutulması
19.2
Yükleme
21
Çözüm (SOLUT İON)
23
Sonuçların Değerlendirilmesi (GENERAL POSTPROC.)
24
ÖRNEK 2- ZAMANA BA ĞLI OLMAYAN SICAKLIK ANAL İZİ
26-35
Malzemelere ilave özellikler girilmesi
28
İlave serbestlik derecesi (Add DOF) girilmesi
e-19
Alanlar üzerindeki düğümleri seçmek
32-b
Hacme bağlı eleman, düğüm, alan vs. gibi alt birimleri seçmek
e-31
Elemanları silmeden malzemeyi değiştirmek
e-32
İlk sıcaklık girilmesi
33
Son sıcaklık girilmesi
34
Analiz tipinin belirlenmesi
35
1
ANSYS PROGRAMINA G İR İŞ Başlat(Start)>Programlar>Ansys6.1>Interactive
Initial jobname: Ansys de çalışacağınız dosyanın (file) adı (örneğin: “deneme”) Working Directory: Harddiskte deneme isimli dosyanın açılacağı yer (C:\ veya D:\ansysçalışması\ Total Workspace: Ansys çal ışmalar ı için bellekte ayr ılan toplam yer (MBa) for Database: Oluşan dosyalar ın saklanacağı toplam yer (MBa) Use Def. Mem.Model: İşaretlenirse Total Workspace ve for database kullan ılmaz. Program otomatik olarak bellekteki gerekli alanı kullanır. Bu bilgiler girildikten sonra “Run” düğmesine basılır. Programın içine girilir. Bir sonraki sayfadaki pencere açılır. (Sayfadaki beyaz zemin ekranda siyaht ır.) e-1 e-2
Ek Bilgiler Başlat>Programlar>Ansys6.1>Run interactive Now seçeneğinde ise üst sağdaki pencere açılmadan doğrudan programa girilir. Üstteki seçenekler ise daha önceki çalışmada kabul edilenler olarak girilmiş olur. Ansys’de çözüm yapıldığında aynı Jobname’e sahip farklı uzantılı birçok dosya oluşur. Örneğin deneme.esav, deneme.emat, vs. gibi. Bu durumda çalışma sırasında her seferinde farklı bir jobname vermek harddiskin dolmasına sebep olacaktır (deneme1.esav, deneme2.esav, deneme3.emat vs. gibi birçok dosya olu şur.) Bunun yerine her seferinde aynı jobname (mesela: deneme) ile programa girilir. Modelleme ve çözüm bu isimde yaptır ılır. Kaydedilmesi gerekli görülen çözüm ise “Farkl ı Kaydet” komutuyla farklı isimde kaydedilir. Yani deneme isimli dosya sanki yap boz tahtası gibi kullanılır.
2
ANA MENULER 2.1 Utility Menu: Ekranın üst k ısmında File, Select,…….,Help, menülerinden oluşur. 2.2 Main Menu: Sol üst k ısımda, Preferences,Preprocessor, Solution, General Postptrecessor,…..,Finish alt menülerinden oluşur. 2.2-a) Preprocessor: Geometrik modelin kurulduğu, Elemanlara ayırma (meshing) gibi işlemlerin yapıldığı, malzeme özelliklerinin tanımlandığı çözümden önceki en önemli haz ırlık aşamasıdır. 2.2-b) Solution: Sınır şartlar ının ve yüklerin girildiği, analiz tipinin belirlendiği ve çözümüm yaptır ıldığı k ısımdır. 2.2-c) General Postprocessor: Sonuçlar ın liste halinde veya görsel olarak okunabildiği ve değerlendirildiği aşamadır.
3
SAVE_DB, RESUME_DB
SAVE_DB: Yapılan işlemleri jobname.db olarak kaydeder. Burada jobname : deneme olarak girildi ğinden deneme.db olarak kaydeder. RESUME_DB: Kaydedilen jobname.db dosyas ını getirir. u-1
u-2
e-3:
e-4:
Uyar ılar: Ansys’de yapılan her işlem için Undo(Geri al) komutu yoktur. Yaptığınız işlemlerin doğru olduğuna eminseniz SAVE_DB butonuna basınız. Bundan sonraki işlemlerde yanlışlık yaparsanız kaydettiğiniz k ısmı RESUME_DB ile geri getirebilirsiniz. Aksi taktirde modelleme esnas ındaki yanlışlıklar ı gidermek zorlaşabilir. Ansys’e deneme isimli jobname ile girdiğinizde RESUME_DB butonuna basmazsanız daha önce kaydettiğiniz deneme.db dosya açılmaz ve ekranda hiçbir şey göremezsiniz.
Ek Bilgiler Yaptığınız işlemleri File>Save As... komutu ile .db uzant ılı kaydedebilirsiniz. (mesela tez1.db) File>Resume from>…. komutu ile de bu dosyayı açabilirsiniz. Ancak şimdi açtığınız dosyanın çalışma ortamındaki adı girdiğiniz Jobname (deneme) dir. Save_DB butonuna basarsan ız deneme.db olarak kaydedilir ve deneme.db dosyanızdaki daha önce saklad ığınız model silinir. Save as.. komutu ile tez1.db olarak kaydetmelisiniz.
ANA İlk kaydetme jobname.db, ondan bir önceki kayıtMENÜLER ise jobname.dbb olarak haf ızada saklanır. File>Resume from>All files>deneme.dbb komutu ile deneme isimli dosyan ın iki önceki kaydedilmiş halini getirebilirsiniz. Böylece Ansys de toplam 2 kere undo yapılmış olur.
ÖRNEK 1 Şekil 1 deki A1 ve A2 alanlar ından oluşan 2 boyutlu geometrik modeli kurmaya çal ışalım.
Şekil 1 Genel Açıklama *Bu örnekte öncelikle sonlu elemanlara ay ırmayı tasarladığımız yapının geometrik modelinin (katı modelinin) oluşturulması ile birlikte elemanlara ayırma (meshing) sınır şartlar ı ve yükleme, çözüm ve Ansys’de çok kullan ılan bazı önemli komutlar anlatılacaktır. *En genelde geometrik modelde s ırasıyla: 1-anahtar noktalar (keypointler), 2-anahtar noktalardan çizgiler, 3-çizgilerden alanlar 4-alanlardan hacimler oluşturulur *Geometrinin düzgünlüğüne göre alanlar veya hacimleri doğrudan oluşturabileceğimiz komutlar da vardır.
A1 alanı için;
4
Keypointlerin Oluşturulması
*Keypointler, geometrik modelde geometrinin tan ımlanması için gereken anahtar noktalard ır. *Sonlu eleman düğüm noktalar ı değillerdir. Geometriyi oluşturan çizgilerin oluşması için gerekirler. *Önce örneğimizdeki A1 alanı için gerekli Keypointleri (K1-K4) şekil 1 den inceleyerek “Keypoint” kavramını anlamaya çal ışın. (A2 alanı başka bir yöntemle oluşturulacaktır) *Keypointlerimizin koordinatlar ını kağıt üzerinde tespit edelim (Tablo 1) Tablo 1.
x y z
K1 25 30 0
K2 38 30 0
K3 25 45 0
K4 38 50 0
K5 10 5 0
K6 50 5 0
*Şimdi de Ansys de aşağıda sol tarafta tarif edilen komut yörüngesini mouse (fare) ile sırayla takip ederek sağda görülen kutucuğun açılmasını sağlayın ve kutucuklara s ırasıyla keypoint numaras ı, X,Y,Z koordinatlar ını klavyeden girin. Ke oint numarası
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Ke oints>In active cs
e-5
Ek Bilgiler Keypoint no girilmezse 1 den başlar, tanımlanmamış en küçük Keypoint numaralar ını vererek devam eder.
e-6 e-7
X, Y,Z koordinatlar ının kutucuklar ına bir şey yazılmazsa sıf ır kabul eder. Bir Keypoint'in koordinatlar ını yanlış girerseniz bu kutucukta Keypoint'in numarasını da girmek şartıyla yeni koordinatlar ını girebilirsiniz.
e-8
Ancak bir "line" (çizgi) a bağlı keypointin koordinatlar ını değiştiremezsiniz. Önce "line" ı silmeniz, sonra keypointi yeniden girmeniz ve sonra aynı "line" yeniden oluşturmanız gerekecektir. Aynı kural çizgi ile alan ve alan ile hacim aras ındada geçerlidir.
UYARILAR
Ekranda görüntüyü kaybederseniz u-3
Sırasıyla 1-Plot>Keypoints>Keypoints ve 2-Plot Ctrl> Numbering>Keypoints>On 3-Plot Ctrl>Pan,Zoom,Rotate>Fit komutlar ını kullanın. Ekrana sığacak şekilde Keypointlerin tamamını görürsünüz.. (Bu komutlar ve pencereler, ileride ayr ıca anlatılacaktır.)
u-4
Aynı sorun modellemenin ileri aşamalar ında da kar şınıza çıkarsa aynı yöntemi izleyin. Sadece 1. adımda Plot>Areas ve a Plot>Volumes ibi komutlar ı kullanabilirsiniz.
5
Keypointlerden düz çizgiler oluşturma
Bunun için aşağıdaki kutucukta yaz ılı komutlar ı takip ediniz yandaki pencerenin aç ılmasını sağlayınız.
>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> lines>straight line
1.yol: kutucuğun ortasındaki beyaz zeminli pencereye “1” yazı p “Aplly” tuşuna basın, sonra “2” yaz ı p yine “Apply” tuşuna basınca 1 ve 2 numaral ı keypointlerden oluşan çizgi oluşur. Diğer çizgileri de ayn ı şekilde oluşturun. 2.yol: farenin oku siyah iken 1 ve 2 nolu keypointlere sırasıyla basılırsa aynı çizgi oluşur.
Bu şekilde 4 tane düz çizgi oluşturulur.
Ek Bilgiler e-9 e-10
Mouse (fare) ile çizginin birinci keypointi için yanlış bir işaretleme yaptıysanız; sağ tuşa bas (siyah ok aşağı dönecektir, bu ise undo [geri al] komutudur). Ters okta iken Sol tuşla yanlış işaretlediğin keypointe bas. Sonra tekrar sol ok ile oku yukar ı döndür. Eğer çizginin birinci keypointini doğru ikincisini yanlış işaretlerseniz, bu durumda yanlış bir çizgi oluşturursunuz. Bu çizgiyi silmek için ise Delete>Lines only komutunu kullanmanız gerekir.
6
Çizgilerden Alan (A1 alanını) oluşturma
Bir önceki adımda anlatılan keypointlerden düz çizgiler oluşturmadaki aynı mantık burada da geçerlidir. >Preprocessor>Modeling>Create>Areas >Arbitrary>By Lines
*Kutucuğun içine klevye ile çizgi (Line) numaralar ını giriniz ve her seferinde “Apply” a bas ınız. *Veya Mouse ile ekrandan çizgileri işaretleyip sonunda “Apply” veya “Ok” komutuna bas ınız.
e-11
7
Ek Bilgiler Çizgi numaralar ını bilmiyorsanız; İşlem sırasına göre küçükten büyüğe numara verir
e-12
Plot Ctrl> Numbering>Lines>On komutu ile çizgiler numaralı çıkar. Plot>lines komutunu da kullanmanız gerekebilir.
e-13
-Fare ile çizgiyi seçerseniz yandaki ilk pencerede “Line no” k ısmından bu çizginin numarasını öğrenebilirsiniz. Bunlar ı bir kağıda not edip, en sonunda klavyeden çizgi numaralar ını girebilirsiniz. Bu yöntem özellikle karmaşık geometrilerde işe yarar. Çünkü bu tip geometrilerde fare ile bir alana ait iz ileri se mek ü olabilir.
Dikdörtgenin (A2 alanının) otomatik oluşturulması:
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas> Rectangle>By center&Corner
Sonuçta ekranda A1 ve A2 alanlar ını görebiliriz.
*WP X, WP Y: A2 alanının merkezinin koordinatlar ı *Width: (x ekseni boyunca) genişliği *Height: (y ekseni boyunca) yüksekliği
8
Glue
Bu aşamada A1 ve A2 alanlar ı birbirlerinden farklı çizgilerden oluşmuştur. Bu çizgiler birbirleri üstünden geçebilir. 1 ve 2. keypointlerden oluşan çizgi L1(1, 2) A1 alanına aittir. 9 ve 10. keypointlerden oluşan çizgi ise L7 (10, 9) A2 alanına aittir. Bu durumda alanlar birbirlerini görmez ve birbirlerinden etkilenmez. Alanlar ın birbirlerinden etkilenebilmeleri için ortak çizgilere sahip olmalar ı gerekir. İşte Glue komutu ile alanlar arasında ortak çizgiler oluşturulabilir. Bu şekilde alanlar ortak çizgilerden birbirine kusursuz bir şekilde kaynaklanmış gibi düşünülebilir. Glue komutundan sonra s ırasıyla L9(10, 1) , L10 (2, 9) şeklinde 2 ayr ı çizgi meydana gelir. L7(10, 9) çizgisi ise otomatik olarak silinir L1(1, 2) keypontlerinden oluşan ortadaki çizgi ise iki alan ın ortak çizgisi olur. Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Glue>Areas>
*Açılan kutucuğun ortadaki penceresine sırasıyla 1, “Apply” (veya klavyeden “Enter”); 2, “Apply” *veya Fare ile alanlar ı işaretle, “Ok” *veya tüm alanlar için bu işlemi yapacağımızdan “Pick All” Ek Bilgiler e-14
e-15
Glue için yukar ıda anlatılan aynı mantık Hacimler için de geçerlidir. Birbirini görmeyen hacimler Glue edilirse aralar ında ortak alanlar oluşur. Çizgilerin birbirini tanıması için genelde Overlap komutu kullanılır. Böylece çizgiler arasında ortak keypointler oluşur. Preprocessor> Modeling> Booleans> Overlap>Lines
Operate>
*SAVE_DB: butonuna bas ınız. Şimdiye kadar olan k ısmı deneme.db olarak kaydetmiş olacaksınız. *File>Save As>c:\ansyse giriş\ alan1….. şeklinde daha önceden açt ığınız “ansyse giriş” klasörü veya istediğiniz başka bir klasöre “alan1.db” ismiyle farklı bir kayıt yapınız (ileride kullanılacakt ır).
9
Dönel simetrik hacim oluşturma:
(Bu adım örnek1 in ad ımlar ından biri olmayı p sadece eğitim amaçlıdır.) Şimdi sırayla aşağıdaki komutlar ı takip ediniz. 9.1
Utility Menu> Plot Ctrl> Numbering> Keypoints> On
9.2
Utility Menu> Plot>Keypoints> Keypoints>
9.3
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude>Areas>About Axis>Pick All
9.4
5 ve 6. Keypointleri T ıkla.>OK
9.5
açılan kutucuğa hiçbir şey yazmadan OK…. Ve sonuçta
Şimdi 10. Adıma devam ediniz. Orada dönel simetrik hacmi daha iyi göreceksiniz.
10
PAN ZOOM ROTATE
Ansys de ekrandaki görüntüyü istenen şekilde görmemizi sağlayan ve çok kullan ılan bir penceredir. Şimdi ekranınızda bir üstteki şekil varken aşağıdaki komutlar ı sırayla takip ediniz yandaki pencerenin aç ılmasını sağlayınız ve hemen alttaki dinamik mode’a t ıklayarak farenizin sağ tuşu bası vaziyette ekranda gezdiriniz Utility Menu> Plot Ctrl> Pan Zoom Rotate
Yanlardan, üstten, alttan ve perspektif görünüşler Belli bir bölgeyi büyütme, küçültme. Zoom’a basınca farenin oku bir mercek şeklini alır. Sol tuş ile istenen k ısma basılır ve fare sürüklenir. İstenen bölge kare içinde iken sol tuşa tekrar basılır. Geri dönmek için “Fit” e bas ınız.
Görüntü açısını bozmadan büyültme, küçültme, yanlara, üste ve alta kayd ırma
Ekran görünümünün eksenler etraf ında belli açıda (Rate) döndürülmesi Fare ile istenen görünümün ayarlanmas ı İşaretledikten sonra, Sol tuşu basılı vaziyette iken ekran üzerinde fareyi sürükleyin. (alttaki perspektif görünümleri elde ediniz) Tüm modelin ayn ı görünümden ekrana tam sığdır ılmasını sağlar.
11 a-)
File>Save As> Solid1 olarak farkl ı kaydediniz. (Örnek 2 de kullan ılacaktır.)
b-)
RESUME_DB butonuna basınız.
Şimdi deneme.db dosyan ız açılır ve 8. ad ıma geri dönmüş olursunuz.
12
DELETE (Öğretim amaçlıdır, diğer maddeye geçilebilir)
Bir an için en üstteki L(3,4) çizgisinde 4 nolu keypointin koordinatlar ında hata yapt ığımızı düşünürsek A1 alanını yeniden tanımlamak için; 12.1
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete > Areas Only > (A1 işaretlenir) > OK
Sadece A1 alanını siler, ona bağlı çizgiler ve keypointler silinmez
12.2
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete > Lines Only > (L(3,4) i şaretlenir) > OK
Sadece L(3,4) çizgisini siler, ona bağlı keypointler silinmez
12.3
Örnek 1 in 1. ad ımında açıklandığı gibi 4 nolu Keypointin doğru koordinatlar ı girilir. 2. adımdaki gibi L(3,4) çizilir. 3. Adımdaki gibi A1 alanı oluşturulur.
e-16
e-17
Ek Bilgiler . ….>Delete>(Line, Area, Volume) and Below >….. komutlar ı ise silinecek geometriye bağlı tüm alt birimleri de siler. Ancak bu alt birimlerden başka geometriye bağlı olanlar kalır. Mesela A1 alanı için Delete > Areas and Below komutu uygulansaydı A2 alanına bağlı olan L1(1,2) çizgisi kalacak, diğer 3 çizgi ile 3 ve 4 nolu keypointler silinecektir. Elemanlara ayr ılmış bir alanı (veya hacmi) silemezsiniz. Önce elemanlar ı clear komutuyla silmeniz erekir. Bkz: 16. adım
13
Line Fillet (Keskin Köşeleri Yuvarlatma)
13. 1 Önce her iki alanımızı silelim Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete > Areas Only > Pick All
13.2
Utility Menu> Plot > Lines
13.3 Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create > Linesköşe >Line Fillet iki çizgiyi tıklayınız. Alttaki pencere aç ılacaktır. 13.4 Keskin oluşturan
NL1, NL2: seçilen çizgilerin numaralar ı RAD: Bu çizgiler arasında olması düşünülen radyus (yar ıçap)
13.5 Apply (bas ılır; işlemden sonra üstteki pencere aç ık kalır, OK e basılırsa pencere kapan ır) 13.6 Diğer çizgiler arası içinde 2 birimlik radyus vererek alttaki şekli elde ediniz.
13.7 L1 çizgisini siliniz. Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete > Line and Below > (L1(1,2) i şaretlenir) > OK
13.8
Şimdi 2. adımda anlatıldığı gibi L9 un sağ ucundaki L10 un sol ucundaki Keypointlerle yeni bir çizgi oluşturunuz. Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Line > Lines > Straight Lines > (Keypointler t ıklanır)>OK
13.9. Şimdi de 3. ad ımda tarif edildiği gibi A1 (üsteki alan) ve A2 alanlar ını yeniden oluşturunuz. Radyuslu çizgilerin de tıklanacağını unutmayınız. Tüm tıkladığınız çizgiler kapal ı bir alan oluşturduğunda Apply tuşuna basınız. >Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Lines
13.10 SAVE_DB ‘ye bas ınız. (deneme.db olarak kaydedilir) 13.11 File>Save As> (Alan-radyus.db isminde farkl ı kaydediniz)
14
Alandan Alan Ç ıkarma (SUBTRACT)
14.1 Daire tanımlama A2 alanının ortasında yar ıçapı r = 5 olan bir daire tan ımlayalım.
>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle> Solid Circle
WP X, WP Y: daire merkezinin koordinatlar ı Radius: Dairenin ar ı a ı
Aşağıdaki komutlarla A2 alan ından daire alan ını çıkar ınız. 14.3
u-5
>Preprocessor>Modeling>Operate>Boolenas>Areas> (Base area, A2’yi tıkla) Apply> (Daireyi t ıkla) OK Uyar ılar: A2 ve daire üst üste olduklar ından sol üstte hangisini seçmek istediğinize dair bir pencere aç ılabilir. Bu durumda A2 seçilmişse bu kutucukta OK’ e bas, sonra alttaki kutucukta Apply’a bas ınız. Daire seçerken ise üstte ayn ı kutucuk açılır. A2 seçili durumda olabilir. Daireyi seçmek için Next>Ok ve alt kutucukta OK’e basılır .
14-4 SAVE_DB ye bas ınız 14-5 File>Save As> Alan2.db
15
Sabit Kesitli Çubuk Oluşturma (Öğretim amaçlıdır)
Yukar ıdaki kesite sahip 200 birim uzunluğundaki çubuğu aşağıdaki komutlarla oluşturunuz 15.1
>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>Along Normal> (A1 alanını tıkla)>Apply
NAREA: Seçilen alan numarası DIST: çubuğun boyu
15.2 u-6
15.3 15.4 15.6
Şimdi alttaki delikli A4 alanını tıklayarak aynı işlemleri yapınız. Uyar ı: A1 için işlem yapıldıktan sonra A4 alanı ekrandan kaybolabilir. Bu durumda >Plot>Areas komutunu kullanabilirsiniz.
….>Plot Ctrl>Pan,Zoom,Rotate ile üç boyutlu şekli değişik açılardan görünüz. >File>Save As>(Solid2)
olarak farkl ı kaydediniz.
RESUME_DB’ ye bas ınız. Şimdi 14.5 nolu ad ıma geri dönmüş oldunuz.
16
Malzeme Özelliklerinin girilmesi
Sadece lineer elastik çözüm yapt ır ılacağı için eleastisite modülü ve poisson oran ı gerekir. Aşağıdaki komutlar ı takip ederek alttaki pencerenin aç ılmasını sağlayınız. Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Model> Material Model Number 1 >Structural>Linear> Elastic>Isotropic
Şimdi 1 nolu Malzememizin Elastisite modülü EX=200000 (MPa) , Poisson oran ı PRXY= 0.3 olarak kar şılar ına giriniz ve OK tuşuna basınız. Şu anda üstteki komutlarda …> Material Model adımındasınız. 2 nolu bir malzeme daha tan ımlayalım. …>Material Model > Material > New Model> Define Material ID (2 giriniz)> Structural>Linear> Elastic>Isotropic>
Üstteki pencere yine aç ılır. 2 nolu malzeme için EX= 10000 (MPa), PRXY=0.4 giriniz.
17
Eleman tipinin seçilmesi:
Alanlar ımızı böleceğimiz sonlu elemanın tipini seçeceğiz. Main Menu> Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete> Add > Solid > 8 node 82 >OK >Close
Şu anda iki boyutlu, iki serbestlik dereceli (UX, UY), düzlem eleman Plane 82’ yi seçtik.
Ek Bilgiler e-18
Yapacağınız analiz tipi ve model şeklinize göre uygun eleman tipini seçmelisiniz. Seçtiğiniz elemanın düğümlerine ait serbestlik derecelerinin türü ve sayısı analizinizi doğru yapmanız açısından çok önemlidir. Tüm elemanlar ın serbestlik dereceleriyle birlikte gösterildikleri tablo size yardımcı olacaktır: Main Menu> Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete> Add > Help >Pictorial Summary
e-19
Seçtiğiniz elemana farklı serbeslik dereceleri (örneğin, sıcaklık, ROTX, voltaj, vs) ekleyebilirsiniz: Main Menu> Preprocessor> Element Type>Add DOF (Degree of Freedom) UX: x ekseni etraf ında ötelenme, ROTX: X ekseni etraf ında dönme, TEMP: sıcaklık
e-20
18
Elemanlara Ayırma (MESHİNG)
18.1 Aşağıdaki komutlar ı takip ederek alttaki pencerenin aç ılmasını sağlayınız. Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool
Açılacak bir pencerede, elemanlara ayr ılacak şeklin (alan, hacim, vs) malzemesi, eleman tipi gibi özellikleri önceden belirlememizi sağlar. Aynı pencereye girmek için: Preprocessor> Meshing> Mesh Attiributes > Defoult Attributes
Smart Size kutucuğu işaretlenir ve alttaki cetvelden bir sayı seçilirse, elemanlara ayırma işleminin hassasiyeti ayarlanır. Sayı ne kadar küçükse o kadar fazla elemanınız olacaktır. Global Set butonuna bast ığınızda açılan kutucuktaki ilk pencere “SIZE” ye bir rakam girilir. Bu rakam ise bir elemanın bir kenar ının maksimum uzunluğu olarak düşünülebilir. Alan veya hacim boyutlar ına bağlı olarak uygun bir değer girilmelidir. Mesela bu örnekte SIZE = 2 girilebilir. Bir kenar ı 3000 birim uzunluğundaki bir alan için ise bu rakam 100, 150 gibi değerler alabilir. Smart Size veya SIZE dan birisi girilmelidir. Her ikisi de girilmezse otomatik olarak uygun bir meshing yapar. Ancak bu durumda programın eleman veya düğüm üst sınır ı aşılabilir veya bilgisayar ınızın kapasitesi yetmeyebilir. İşte böyle bir durumda eleman ve düğüm sayılar ı Smart Size veya SIZE ile düşürülmelidir. Bazı durumlarda otomatik elemanlar ayırmada eleman sayısı istenenden daha az olabilir, daha küçük elemanlar elde edilebilmesi için ise Smart Size veya SIZE kullanılma durumu ortaya çıkar.
Seçilen elemanın özelliğine bağlı olarak, eleman şeklinin üçgen (Tri) veya dikdörtgen (Quad) yüzeyli olmasını sağlar. Mutlaka birisi seçilmelidir.
Elemanlara ayırma işleminden sonra belli bölgelerdeki elemanlar ı kendi içinde bölerek bu bölgelerde daha küçük elemanlar ve dolay ısıyla daha fazla hassasiyet sağlanır.
18.2 Quad > Free > Mesh >-A1 alan ını tıkayın- > OK
A1 alanını malzeme 1 ile elemanlara ayırmış oldunuz. 18.3
…. Utility Menu>Plot>Areas
18.4 Alttaki A4 alanını malzeme 2 ile elemanlara ayırmak için Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool > Element Attributes: Global Set>-MAT=2- seçilir->OK
18.5
…Mesh Tool> Quad > Free > Mesh >-A4 alanını tıkayın- > OK
18.6 Alttaki A4 alanını daha hassas bölmek için …Mesh Tool> Smart Size > -cetveli 2 ye çek->Mesh > -A4 ü tıkla-> OK > Yes, OK
18.7 Üstteki A1 alan ını daha hassas bölmek için a- Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool > Element Attributes: Global Set>-MAT=1- seçilir->OK
b- Smart Size seçili durumda ise kutucuğa tekrar bası p se ili olma an duruma etiriniz. c- …Mesh Tool> Size Controls: Global Set > -SIZE=0.8 giriniz- > Mesh>-A1 i tıkla-> OK > Yes, OK
18.8 SAVE_DB
butonuna bas ınız
18.9 Ref ıne (Öğretim amaçlıdır, diğer adımdan devam edebilirsiniz) Alanlar ın ara yüzey bölgesindeki elemanlar ın sayısını arttırmak için; …Mesh Tool> Refine > -Box- >üçgen uç kısımlar hariçte kalmak üzere bölge kutu içine alınır-> LEVEL=5 (maximum)>OK
Sonuçta son durumu şekilde görülen k ısmı büyütürsek (>Pan.Zoom Rotate> Zoom);
18.10 RESUME_DB butonuna bas ınız 18.8 adımına geri döndünüz. 18.11 Farklı malzemeleri farklı renkte görüntüleme a-
b-
Utility Menu>Plot Ctrl>Numbering> -Elem/Attirb Numbering=Material Number >[/NUM]=Colors Only]>OK
…..> Plot>Elements
Ek Bilgiler e-21 Görünümüm renksiz olması için ……. >Plot ctrl>Numbering>[/NUM]=No colors/numbers]
19
Sınır Şartlarının Girilmesi
19.1 Önce serbestlik derecesine eksenler etraf ında dönme ROTX ve ROTY yi ekleyelim. ….>Preprocessor>Element Type>Add DOF>-ROTX, ROTY i şaretlenir->OK
19.1 A4 alanının sol ucundaki ayn ı x koordinatına sahip düğümleri ankastre yapal ım. Main Menu > SOLUTION > > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On nodes > -Box- > -Dü ğ ümler kutu içine alınır->OK> ALL DOF (hepsini seçer)>OK
19.2 Dairenin çevresindeki düğümlerin radyal yönde tutulmas ı: a- öncelikle dairenin merkezinde bir Keypoint tan ımlar ız. Main Menu > Preprocessor>Modelling>Create Keypoints> In Active CS (CS:coordinate system demektir) > X=30, Y=22.5, Z=0 gir > OK
b- Lokal koordinat sistemi(WorkPlane) bu Keypointte taşınır Utility Menu > WorkPlane> Ofset WP To >Keypoints > Daire merkezindeki Keypointi tıkla >OK (WX-WY eksenleri merkezde görülmeli)
c- Workplane (WX-WY koordinat sistemi), polar koordinat sistemi haline getirilir. (WX= r, WY= θ) Utility Menu > WorkPlane> WP Settings> Polar
d- WorkPlane aktif koordinat sistemi haline getirilir. Utility Menu > WorkPlane> Change Active CS to > Working Plane
e- Düğümlerin koordinat sistemi aktif koordinat sistemine döndürülür. Main Menu > Preprocessor>Modelling>Move/Modify>Rotate Node CS> To Active CS >Pick All (veya sadece çember üzerindeki dü ğ ümleri seç)
f- Düğümlerin deplasmanlar ı radyal yönde s ınırlandır ılır. Main Menu > SOLUTION > > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On nodes > -Circle- > -İstenen düğ ümler çember içine alınır->OK> UX(=r) seçilir> OK
20 Aktif Koordinat sistemimizi X-Y-Z yapalım. Utility Menu > WorkPlane> Change Active CS to > Global Cartesian
Ek Bilgiler e-22
Radyal veya teğetsel yönde verilecek bir sınır şartı için WorkPlane de mutlaka WX=r, WY=θ şeklinde olmalı. Yani ilgili düğümlerin yer aldığı çemberin düzlemi WX-WY düzlemi olmalı. WZ ekseni daima çemberin normali olmalı.
e-23
Mesela çember düzlemi WX-WZ ise;
Bu durumda açılan pencerede butonuna 3 kere basılacak olursa (alttaki açı değeri 30 olduğu için) + X ekseni etraf ında lokal eksenler 3x30=90 o lik bir dönüş yaparlar ve çember düzlemi WX-WY , normali ise WZ olur.
…WorkPlane> Ofset WP by Increments>
e-24 Bazı durumlarda çember düzleminin normali ile lokal eksenlerden birisine paralel olmayabilir. Yani normal ile mesela WZ arasında 40o lik bir açı olabilir. Bu durumda normali WZ ‘e paralel ve çember düzlemi WX-WY olacak şekilde lokal eksenler uygun açıyla döndürülerek ayarlama yapılmalıdır.
ilk konum e-25
40o
90o
Bu gibi geridönüşü zor olan işlemlerde öncelikle SAVE_DB butonuna basmanızı ve hata yapıldığında RESUME_DB ile geri almanızı tavsiye ederiz.
21
Yükleme
21.1 Sağ üst çizgiye p=50 N/mm lik yay ılı yük verilmesi
Main Menu > SOLUTION > Define Loads > Apply > Structural> Pressure>On Lines> -Çizgi tıklanır->OK>
21.2 Sağ alt keypointte Fy=-100 N şiddetinde tekil kuvvet uygulanması
Main Menu > SOLUTION > Define Loads > Apply > Structural> Force/Moment> -Keypoint tıklanır-> OK> FY=100 >OK
Sonuçta
Ek Bilgiler e-26
Ekranda yüklerin oklar ı bazen kaybolabilir. Bu durumda yüklerden emin olmak için
Utility Menu> List>Loads>Forces> On All Keypoints …..>Forces>Surface>On All Lines e-27
veya
Yükleri silmek için Main Menu > SOLUTION > Define Loads > Delete > Structural> Force/Moment(veya pressure)>-istenen Keypoint veya çizgi tıklanır-> OK
Şu anda modeliniz çözüme haz ır hale geldi.
22 SAVE_DB
23
Çözüm(SOLUTION)
Main Menu > SOLUTION > Solve> Current LS > OK
Ek Bilgiler e-28
Çözümden önce açılan /STATUS Command isimli pencereyi iyice inceleyerek yaptıracağınız analizin doğruluğuna karar veriniz.
e-29
>OK tuşuna bastıktan sonra sar ı renkli pencereler modelle ilgili bazı uyar ılar verir ancak çözüm yine de yapılır. “Verifity” ise bu uyar ılar ı dikkate almadan çözmek isteyip istemediğinizi sorar. Aslında en iyi sonuçlar uyar ısız durumlarda oluşur. Mümkünse bu uyar ılardaki durumlar düzeltilmelidir.
e-30
Çözüm sırasında Error mesajı ise çözümün yapılamayacağı anlamına gelir. Bu durumlarda program otomatik olarak kapanabilir. Bu nedenle çözümden önce mutlaka SAVE_DB yapmanızı tavsiye ederiz.
24
Sonuçların Değerlendirilmesi (GENERAL POSTPROC.)
Bu bölümde çözüm sonuçlar ının görülmesi anlat ılacakt ır.
24.1 Aşağıdaki komutlar ı takip ederek tüm modeldeki SX normal gerilmesinin dağılımını ve daha sonra diğer gerilmelerin dağılımını görünüz.
Main Menu> General Posproc.>First Set> Plot Results>Contour Plot> Nodal Solution>Stress>SX(veya başka birtanesi)>OK
SX
SY
S3(Mİ N.ASAL GER İLME)
Eğer renkli göremezseniz: Plot Ctrl>Numbering>[/NUM]:Colors Only Köşe noktalarda aşır ı gerilme yığılmalar ı oluşmuş. Bu nedenle bu bölgenin 1 nolu malzeme ile takviye edilmesi gerekmektedir.
24.2 Herbir düğümdeki gerilmeleri liste halinde görmek: Main Menu> General Posproc.>First Set> List Results> Nodal Solution>Stress>Component SCOMP
24.3 Sadece A4 (Alttaki delikli alan) alan ına ait gerilmeleri görmek için; a- Önce A4 seçilir. Utility Menu> Select> Entities> By Num/Pick>From Full>OK>-A4 tıklanır->OK
b-A4 e bağlı alt birimler(Keypoints,Line,Elemanlar, düğümler) seçilir: Utility Menu> Select> Everything Below> Selected Area
c-
24.1 maddesindeki ad ımlar ı takip ederek A4 deki gerilmeleri görünüz.
SX
SVM(VON-MİSES)
24.4 Resimleri FARKLI KAYDETMEK (*.bmp) Utility Menu> Plot Ctrl> Capture Image> File> Save As..
25 . ….Save As>Alan2son.db
ÖRNEK 2 (3 BOYUTLU -zamana ba ğlı olmayan- SICAKLIK ANAL İZİ)
26 Daha önce kaydettiğimiz “Solid1” isimli dosyayı açalım. (Eğer daha önce kaydetmediyseniz ilk 8 ad ımı yeniden yapmal ısınız)
….File>Resume From>d:/ansys-e giriş/Solid1> OK
27 16. adımdaki gibi 2 ayr ı malzeme tanımlayınız. (özellikleri örnek 1 dekinin ayn ı olsun) Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Model> Material Model Number 1 >Structural>Linear> Elastic>Isotropic (aynı işlemi 2. malzeme için yapınız)
28
Bu malzemelerin şimdi ısı iletkenlik katsayılar ını(KXX: (Cal*mm/(sn*0C))) ve ısıl genleşme katsayılar ını (α:1/0C) tanımlayacağız
28.1- Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Model> Material Model Number 1 >Thermal> Conductivity>Isotropic>KXX=0.03 giriniz>OK
28.2- Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Model> Material Model Number 1 Structural >Thermal Expansion Coef> α=11e-6 giriniz>OK
(11e-6=11*10-6 )
28.3- Aynı şekilde Malzeme 2 için KXX=0.01, α = 8e-5 giriniz.
29
Eleman tipi seçilmesi
Main Menu> Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete> Add > Solid > 10 node 92 >OK
30
Elemanlara ayırma
Üstteki bilezik, alttaki ortas ı delik mil 4’er tane hacimden oluşmaktadır.
30.1
Bileziği oluşturan hacimleri malzeme 1 den elemanlara ay ıralım. Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool >Global Set (en üstteki)>MAT=1>Tet Free>Mesh>OK> üstteki bileziğ in 4 hacmini i şaretle>OK
30.2
30.1 şıkk ındaki aynı adımları bu sefer içteki 4 hacim için yap ınız.
30.1
31
30.2
Sıcaklık (TEMP) sınır şartı ekleyelim
Main Menu> Preprocessor> Element Type > Add DOF > TEMP > OK
32
Sol ve sağ uç düğümlerini tutalım
32.1 Önce Sol ve sağ uçlardaki alanlar ı seçelim. Utility Menu> Select > Entities > Areas > By Num/Pick > From Full> Alanları Mouse ile seçiniz- >OK
Plot >Areas
32.2
Bu alanlar ın üzerindeki düğümleri seçelim:
Utility Menu> Select > Entities > Nodes > Attached To > Areas All > From Full>
Plot>Nodes
Ek Bilgiler e-31
İki boyutlu durumda elemanlar ve düğümler alanlara, üç boyutlu durumda ise hacimlere aittir. 3 boyutta alanlara ait tüm alt birimleri (eleman, düğüm, keyp., çizgi) seçmek için a-Utility Menu> Select > Entities > Volumes > By Num/Pick > From Full> Hacimleri Mouse ile seçiniz- >OK b-Utility Menu> Select > Everything Below> Selected Volumes 2 boyutta ise bu işlem alanlar için yapılabilir. 3 boyutta ise alanlara ait olmayan ancak alanlar ın üzerinde yer alan düğümleri ancak 32.2. - maddesindeki gibi bulabiliriz. Bu işlem çizgiler üzeindeki düğümleri seçmek için de yapılabilir.
e-32
Elemanlar ı silmeden malzemeyi değiştirmek için; ae-31 de izah edildiği şekilde vb. bir yöntemle önce malzemesi değiştirilecek elemanlar seçilir. bMain Menu> Preprecessor> Material Props> Change Mat Num> -yeni malzeme numarasını üst kutucuğ a gir, alt kutucuğ a ALL yaz> OK
32.3 Bu düğümlerin yerdeğiştirmelerini engelleyelim Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural> Displacements > On Nodes > Pick All > -UX,UY,UZ seçilir-> OK
32.4 Şimdi tüm modeli yeniden seçelim Utility Menu> Select > Everything
32.5
Plot>Volumes
