ÖNSÖZ

Sevgili Öğrenciler; Mühendislik problemlerinin bilgisayar destekli çözümünde sonlu elemanlar yöntemi vazgeçilmez bir hale gelmiş ve bu yöntem temelinde hazırlanan çok kapsamlı paket programlar yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanmıştır. ANSYS programı ise bugün için tüm dünyada ençok kullanılan programların ilk sıralarında yer almaktadır. Hazırladığımız bu notlar ile ANSYS’e yeni başlayanlar için bir giriş ve ön hazırlık yapmayı hedefledik. Zamanla bu notları sizlerinde yardımıyla daha zenginleştirmeyi düşünüyoruz. Bu nedenle sizden gelecek eleştiri ve önerilerinize açığız. Tüm öğrencilere, mühendislere, akademisyenlere ve Ansys ile ilgili diğer arkadaşlara faydalı olması dileğiyle…. Doç.Dr.Mehmet Zor DEU Makine Müh.Böl. Öğretim Üyesi 5 Mart 2004

Vip Kalitesinde Ücretsiz Mühendislik Paylamlari

www.vipmuhendislik.com

Konu Madde no Ansys Programına Giriş 1 Ana Menuler(Utilty, Main Menu) 2 Kaydetme(Save), Açma 3 ÖRNEK 1- STATİK GERİLME 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 Çıkarma (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 düğümlerin tutulması 19.2 Yükleme 21 Çözüm (SOLUTİON) 23 Sonuçların Değerlendirilmesi (GENERAL POSTPROC.) 24

www.vipmuhendislik.com

ÖRNEK 2- ZAMANA BAĞLI OLMAYAN SICAKLIK ANALİZİ 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

www.vipmuhendislik.com

1 ANSYS PROGRAMINA GİRİŞ

Başlat(Start)>Programlar>Ansys6.1>Interactive

Bu bilgiler girildikten sonra “Run” düğmesine basılır. Programın içine girilir. Bir sonraki sayfadaki pencere açılır. (Sayfadaki beyaz zemin ekranda siyahtır.)

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 çalışmaları için bellekte ayrılan toplam yer (MBa) for Database: Oluşan dosyaların saklanacağı toplam yer (MBa) Use Def. Mem.Model: İşaretlenirse Total Workspace ve for database kullanılmaz. Program

otomatik olarak bellekteki gerekli alanı kullanır.

Ek Bilgiler e-1 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. e-2 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 oluşur.) Bunun yerine her seferinde aynı jobname (mesela: deneme) ile programa girilir. Modelleme ve çözüm bu isimde yaptırılır. Kaydedilmesi gerekli görülen çözüm ise “Farklı Kaydet” komutuyla farklı isimde kaydedilir. Yani deneme isimli dosya sanki yap boz tahtası gibi kullanılır.

2 ANA MENULER

2.1 Utility Menu: Ekranın üst kısmında File, Select,…….,Help, menülerinden oluşur. 2.2 Main Menu: Sol üst kısımda, 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 hazırlık aşamasıdır. 2.2-b) Solution: Sınır şartlarının ve yüklerin girildiği, analiz tipinin belirlendiği ve çözümüm yaptırıldığı kısımdır. 2.2-c) General Postprocessor: Sonuçların 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 girildiğinden deneme.db olarak kaydeder. RESUME_DB: Kaydedilen jobname.db dosyasını getirir.

ANA MENÜLER

Uyarılar: u-1 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 kısmı RESUME_DB ile geri getirebilirsiniz. Aksi taktirde modelleme esnasındaki yanlışlıkları gidermek zorlaşabilir.

u-2 Ansys’e deneme isimli jobname ile girdiğinizde RESUME_DB butonuna basmazsanız daha önce kaydettiğiniz deneme.db dosya açılmaz ve ekranda hiçbirşey göremezsiniz.

Ek Bilgiler e-3: Yaptığınız işlemleri File>Save As... komutu ile .db uzantılı 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 basarsanız deneme.db olarak kaydedilir ve deneme.db dosyanızdaki daha önce sakladığınız model silinir. Save as.. komutu ile tez1.db olarak kaydetmelisiniz.

e-4: İlk kaydetme jobname.db, ondan bir önceki kayıt ise jobname.dbb olarak hafızada saklanır. File>Resume

from>All files>deneme.dbb komutu ile deneme isimli dosyanın iki önceki kaydedilmiş halini getirebilirsiniz. Böylece Ansys de toplam 2 kere undo yapılmış olur.

ÖRNEK 1 Şekil 1 deki A1 ve A2 alanlarından oluşan 2 boyutlu geometrik modeli kurmaya çalışalım.

Şekil 1

Genel Açıklama *Bu örnekte öncelikle sonlu elemanlara ayırmayı tasarladığımız yapının geometrik modelinin (katı modelinin) oluşturulması ile birlikte elemanlara ayırma (meshing) sınır şartları ve yükleme, çözüm ve Ansys’de çok kullanılan bazı önemli komutlar anlatılacaktır. *En genelde geometrik modelde sırasıyla: 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 tanımlanması için gereken anahtar noktalardır. *Sonlu eleman düğüm noktaları değillerdir. Geometriyi oluşturan çizgilerin oluşması için gerekirler. *Önce örneğimizdeki A1 alanı için gerekli Keypointleri (K1-K4) şekil 1 den inceleyerek “Keypoint” kavramını anlamaya çalışın. (A2 alanı başka bir yöntemle oluşturulacaktır) *Keypointlerimizin koordinatlarını kağıt üzerinde tespit edelim (Tablo 1) Tablo 1.

*Şimdi de Ansys de aşağıda sol tarafta tarif edilen komut yörüngesini mouse (fare) ile sırayla takip ederek sağda görülen kutucuğun açılmasını sağlayın ve kutucuklara sırasıyla keypoint numarası, X,Y,Z koordinatlarını klavyeden girin.

K1 K2 K3 K4 K5 K6 x 25 38 25 38 10 50 y 30 30 45 50 5 5 z 0 0 0 0 0 0

Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Keypoints>In active cs

Keypoint numarası

Ek Bilgiler e-5 Keypoint no girilmezse 1 den başlar, tanımlanmamış en küçük Keypoint numaralarını

vererek devam eder. e-6 X, Y,Z koordinatlarının kutucuklarına bir şey yazılmazsa sıfır kabul eder. e-7 Bir Keypoint'in koordinatlarını yanlış girerseniz bu kutucukta Keypoint'in numarasını da girmek

şartıyla yeni koordinatlarını girebilirsiniz. e-8 Ancak bir "line" (çizgi) a bağlı keypointin koordinatlarını 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 arasındada 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 komutlarını kullanın. Ekrana sığacak şekilde Keypointlerin tamamını görürsünüz.. (Bu komutlar ve pencereler, ileride ayrıca anlatılacaktır.)

u-4 Aynı sorun modellemenin ileri aşamalarında da karşınıza çıkarsa aynı yöntemi izleyin. Sadece 1.

adımda Plot>Areas veya Plot>Volumes gibi komutları kullanabilirsiniz.

5 Keypointlerden düz çizgiler oluşturma Bunun için aşağıdaki kutucukta yazılı komutları takip ediniz yandaki pencerenin açılmasını sağlayınız.

Bu şekilde 4 tane düz çizgi oluşturulur.

>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>lines>straight line

1.yol: kutucuğun ortasındaki beyaz zeminli pencereye “1” yazıp “Aplly” tuşuna basın, sonra “2” yazıp yine “Apply” tuşuna basınca 1 ve 2 numaralı keypointlerden oluşan çizgi oluşur. Diğer çizgileri de aynı şekilde oluşturun. 2.yol: farenin oku siyah iken 1 ve 2 nolu keypointlere sırasıyla basılırsa aynı çizgi oluşur.

Ek Bilgiler e-9 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 yukarı döndür.

e-10 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.

7 Dikdörtgenin (A2 alanının) otomatik oluşturulması:

Sonuçta ekranda A1 ve A2 alanlarını görebiliriz.

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas> Rectangle>By center&Corner

*WP X, WP Y: A2 alanının merkezinin koordinatları *Width: (x ekseni boyunca) genişliği *Height: (y ekseni boyunca) yüksekliği

>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Lines

*Kutucuğun içine klevye ile çizgi (Line) numaralarını giriniz ve her seferinde “Apply” a basınız. *Veya Mouse ile ekrandan çizgileri işaretleyip sonunda “Apply” veya “Ok” komutuna basınız.

Ek Bilgiler Çizgi numaralarını bilmiyorsanız;

e-11 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” kısmından bu çizginin numarasını öğrenebilirsiniz. Bunları bir kağıda not edip, en sonunda klavyeden çizgi numaralarını girebilirsiniz. Bu yöntem özellikle karmaşık geometrilerde işe yarar. Çünkü bu tip geometrilerde fare ile bir alana ait çizgileri seçmek güç olabilir.

8 Glue

Bu aşamada A1 ve A2 alanları 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. Alanların birbirlerinden etkilenebilmeleri için ortak çizgilere sahip olmaları 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 sırasıyla L9(10, 1) , L10 (2, 9) şeklinde 2 ayrı çizgi meydana gelir. L7(10, 9) çizgisi ise otomatik olarak silinir L1(1, 2) keypontlerinden oluşan ortadaki çizgi ise iki alanın ortak çizgisi olur.

*SAVE_DB: butonuna basınız. Şimdiye kadar olan kısmı deneme.db olarak kaydetmiş olacaksınız. *File>Save As>c:\ansyse giriş\ alan1….. şeklinde daha önceden açtığınız “ansyse giriş” klasörü veya istediğiniz başka bir klasöre “alan1.db” ismiyle farklı bir kayıt yapınız (ileride kullanılacaktır).

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Glue>Areas>

*Açılan kutucuğun ortadaki penceresine sırasıyla 1, “Apply” (veya klavyeden “Enter”); 2, “Apply” *veya Fare ile alanları işaretle, “Ok” *veya tüm alanlar için bu işlemi yapacağımızdan “Pick All”

Ek Bilgiler e-14 Glue için yukarıda anlatılan aynı mantık

Hacimler için de geçerlidir. Birbirini görmeyen hacimler Glue edilirse aralarında ortak alanlar oluşur.

e-15 Çizgilerin birbirini tanıması için genelde Overlap komutu kullanılır. Böylece çizgiler arasında ortak keypointler oluşur. Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Overlap>Lines

9 Dönel simetrik hacim oluşturma: (Bu adım örnek1 in adımlarından biri olmayıp sadece eğitim amaçlıdır.) Şimdi sırayla aşağıdaki komutları takip ediniz. 9.1 9.2

9.3 9.4

açılan kutucuğa hiçbir şey yazmadan OK…. Ve sonuçta

Şimdi 10. Adıma devam ediniz. Orada dönel simetrik hacmi daha iyi göreceksiniz.

Utility Menu> Plot Ctrl> Numbering> Keypoints> On

Utility Menu> Plot>Keypoints> Keypoints>

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Extrude>Areas>About Axis>Pick All

5 ve 6. Keypointleri Tıkla.>OK

9.5

10 PAN ZOOM ROTATE Ansys de ekrandaki görüntüyü istenen şekilde görmemizi sağlayan ve çok kullanılan bir penceredir. Şimdi ekranınızda bir üstteki şekil varken aşağıdaki komutları sırayla takip ediniz yandaki pencerenin açılmasını sağlayınız ve hemen alttaki dinamik mode’a tıklayarak 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 kısma basılır ve fare sürüklenir. İstenen bölge kare içinde iken sol tuşa tekrar basılır. Geri dönmek için “Fit” e basınız.

Görüntü açısını bozmadan büyültme, küçültme, yanlara, üste ve alta kaydırma

Ekran görünümünün eksenler etrafında belli açıda (Rate) döndürülmesi

Fare ile istenen görünümün ayarlanması İşaretledikten sonra, Sol tuşu basılı vaziyette iken ekran üzerinde fareyi sürükleyin. (alttaki perspektif görünümleri elde ediniz)

Tüm modelin aynı görünümden ekrana tam sığdırılmasını sağlar.

11

a-) File>Save As> Solid1 olarak farklı kaydediniz. (Örnek 2 de kullanılacaktır.)

b-) RESUME_DB butonuna basınız. Şimdi deneme.db dosyanız açılır ve 8. adıma geri dönmüş olursunuz.

12 DELETE

(Öğretim amaçlıdır, diğer maddeye geçilebilir)

Bir an için en üstteki L(3,4) çizgisinde 4 nolu keypointin koordinatlarında hata yaptığımızı düşünürsek A1 alanını yeniden tanımlamak için; 12.1 12.2 12.3 Örnek 1 in 1. adımında açıklandığı gibi 4 nolu Keypointin doğru koordinatları girilir. 2. adımdaki

gibi L(3,4) çizilir. 3. Adımdaki gibi A1 alanı oluşturulur.

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete > Areas Only > (A1 işaretlenir) > OK

Sadece A1 alanını siler, ona bağlı çizgiler ve keypointler silinmez

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete > Lines Only > (L(3,4) işaretlenir) > OK

Sadece L(3,4) çizgisini siler, ona bağlı keypointler silinmez

Ek Bilgiler e-16 . ….>Delete>(Line, Area, Volume) and Below >….. komutları 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.

e-17 Elemanlara ayrılmış bir alanı (veya hacmi) silemezsiniz. Önce elemanları clear komutuyla

silmeniz gerekir. (Bkz: 16. adım)

13 Line Fillet (Keskin Köşeleri Yuvarlatma) 13. 1 Önce her iki alanımızı silelim 13.2 13.3 13.4 Keskin köşe oluşturan iki çizgiyi tıklayınız. Alttaki pencere açılacaktır.

13.5 Apply (basılır; işlemden sonra üstteki pencere açık kalır, OK e basılırsa pencere kapanır) 13.6 Diğer çizgiler arası içinde 2 birimlik radyus vererek alttaki şekli elde ediniz.

13.7 L1 çizgisini siliniz.

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete > Areas Only > Pick All

Utility Menu> Plot > Lines

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create > Lines >Line Fillet

NL1, NL2: seçilen çizgilerin numaraları RAD: Bu çizgiler arasında olması düşünülen radyus (yarıçap)

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Delete > Line and Below > (L1(1,2) işaretlenir) > OK

13.8 Şimdi 2. adımda anlatıldığı gibi L9 un sağ ucundaki L10 un sol ucundaki Keypointlerle yeni bir çizgi

oluşturunuz.

13.9. Şimdi de 3. adımda tarif edildiği gibi A1 (üsteki alan) ve A2 alanlarını yeniden oluşturunuz. Radyuslu çizgilerin de tıklanacağını unutmayınız. Tüm tıkladığınız çizgiler kapalı bir alan oluşturduğunda Apply tuşuna basınız.

13.10 SAVE_DB ‘ye basınız. (deneme.db olarak kaydedilir) 13.11 File>Save As> (Alan-radyus.db isminde farklı kaydediniz)

Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Line > Lines > Straight Lines > (Keypointler tıklanır)>OK

>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Lines

14 Alandan Alan Çıkarma (SUBTRACT) 14.1 Daire tanımlama A2 alanının ortasında yarıçapı r = 5 olan bir daire tanımlayalım.

Aşağıdaki komutlarla A2 alanından daire alanını çıkarınız. 14.3

14-4 SAVE_DB ye basınız 14-5 File>Save As> Alan2.db

>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle> Solid Circle

WP X, WP Y: daire merkezinin koordinatları Radius: Dairenin yarıçapı

>Preprocessor>Modeling>Operate>Boolenas>Areas> (Base area, A2’yi tıkla) Apply> (Daireyi tıkla) OK

Uyarılar: u-5 A2 ve daire üst üste olduklarından sol üstte hangisini seçmek istediğinize dair bir pencere açılabilir.

Bu durumda A2 seçilmişse bu kutucukta OK’ e bas, sonra alttaki kutucukta Apply’a basınız. Daire seçerken ise üstte aynı kutucuk açılır. A2 seçili durumda olabilir. Daireyi seçmek için Next>Ok ve alt kutucukta OK’e basılır.

15 Sabit Kesitli Çubuk Oluşturma (Öğretim amaçlıdır)

Yukarıdaki kesite sahip 200 birim uzunluğundaki çubuğu aşağıdaki komutlarla oluşturunuz 15.1

15.2 Şimdi alttaki delikli A4 alanını tıklayarak aynı işlemleri yapınız. 15.3 ….>Plot Ctrl>Pan,Zoom,Rotate ile üç boyutlu şekli değişik açılardan görünüz. 15.4 >File>Save As>(Solid2) olarak farklı kaydediniz. 15.6 RESUME_DB’ ye basınız. Şimdi 14.5 nolu adıma geri dönmüş oldunuz.

>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>Along Normal> (A1 alanını tıkla)>Apply

NAREA: Seçilen alan numarası DIST: çubuğun boyu

Uyarı: u-6 A1 için işlem yapıldıktan sonra A4 alanı ekrandan kaybolabilir. Bu durumda >Plot>Areas

komutunu kullanabilirsiniz.

16 Malzeme Özelliklerinin girilmesi Sadece lineer elastik çözüm yaptırılacağı için eleastisite modülü ve poisson oranı gerekir. Aşağıdaki komutları takip ederek alttaki pencerenin açılmasını sağlayınız.

Şimdi 1 nolu Malzememizin Elastisite modülü EX=200000 (MPa) , Poisson oranı PRXY= 0.3 olarak karşılarına giriniz ve OK tuşuna basınız. Şu anda üstteki komutlarda …>Material Model adımındasınız. 2 nolu bir malzeme daha tanımlayalım. Üstteki pencere yine açılır. 2 nolu malzeme için EX= 10000 (MPa), PRXY=0.4 giriniz.

Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Model> Material Model Number 1 >Structural>Linear> Elastic>Isotropic

…>Material Model > Material > New Model> Define Material ID (2 giriniz)> Structural>Linear> Elastic>Isotropic>

17 Eleman tipinin seçilmesi: Alanlarımızı böleceğimiz sonlu elemanın tipini seçeceğiz. Şu anda iki boyutlu, iki serbestlik dereceli (UX, UY), düzlem eleman Plane 82’ yi seçtik.

Main Menu> Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete> Add > Solid > 8 node 82 >OK >Close

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 elemanların 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)

e-20 UX: x ekseni etrafında ötelenme, ROTX: X ekseni etrafında dönme, TEMP: sıcaklık

18 Elemanlara Ayırma (MESHİNG) 18.1 Aşağıdaki komutları takip ederek alttaki pencerenin açılmasını sağlayınız.

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool

Açılacak bir pencerede, elemanlara ayrılacak 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 bastığınızda açılan kutucuktaki ilk pencere “SIZE” ye bir rakam girilir. Bu rakam ise bir elemanın bir kenarının maksimum uzunluğu olarak düşünülebilir. Alan veya hacim boyutlarına bağlı olarak uygun bir değer girilmelidir. Mesela bu örnekte SIZE = 2 girilebilir. Bir kenarı 3000 birim uzunluğundaki bir alan için ise bu rakam 100, 150 gibi değerler alabilir.

Seçilen elemanın özelliğine bağlı olarak, eleman şeklinin üçgen (Tri) veya dikdörtgen (Quad) yüzeyli olmasını sağlar. Mutlaka birisi seçilmelidir.

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 sınırı aşılabilir veya bilgisayarınızın kapasitesi yetmeyebilir. İşte böyle bir durumda eleman ve düğüm sayıları 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.

Elemanlara ayırma işleminden sonra belli bölgelerdeki elemanları kendi içinde bölerek bu bölgelerde daha küçük elemanlar ve dolayısıyla daha fazla hassasiyet sağlanır.

18.2 Quad > Free > Mesh >-A1 alanını tıkayın- > OK

A1 alanını malzeme 1 ile elemanlara ayırmış oldunuz. 18.3 18.4 Alttaki A4 alanını malzeme 2 ile elemanlara ayırmak için 18.5

18.6 Alttaki A4 alanını daha hassas bölmek için

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool > Element Attributes: Global Set>-MAT=2- seçilir->OK

…. Utility Menu>Plot>Areas

…Mesh Tool> Quad > Free > Mesh >-A4 alanını tıkayın- > OK

…Mesh Tool> Smart Size > -cetveli 2 ye çek->Mesh > -A4 ü tıkla-> OK > Yes, OK

18.7 Üstteki A1 alanını daha hassas bölmek için

a-

b-

c-

18.8 SAVE_DB butonuna basınız 18.9 Refıne (Öğretim amaçlıdır, diğer adımdan devam edebilirsiniz) Alanların ara yüzey bölgesindeki elemanların sayısını arttırmak için;

Sonuçta son durumu şekilde görülen kısmı büyütürsek (>Pan.Zoom Rotate> Zoom);

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool > Element Attributes: Global Set>-MAT=1- seçilir->OK

…Mesh Tool> Size Controls: Global Set > -SIZE=0.8 giriniz- > Mesh>-A1 i tıkla-> OK > Yes, OK

Smart Size seçili durumda ise kutucuğa tekrar basıp seçili olmayan duruma getiriniz.

…Mesh Tool> Refine > -Box- >üçgen uç kısımlar hariçte kalmak üzere bölge kutu içine alınır-> LEVEL=5 (maximum)>OK

18.10 RESUME_DB butonuna basınız

18.8 adımına geri döndünüz. 18.11 Farklı malzemeleri farklı renkte görüntüleme a-

b-

Ek Bilgiler e-21 Görünümüm renksiz olması için ……. >Plot ctrl>Numbering>[/NUM]=No colors/numbers]

Utility Menu>Plot Ctrl>Numbering> -Elem/Attirb Numbering=Material Number >[/NUM]=Colors Only]>OK

…..> Plot>Elements

19 Sınır Şartlarının Girilmesi 19.1 Önce serbestlik derecesine eksenler etrafında dönme ROTX ve ROTY yi ekleyelim. 19.1 A4 alanının sol ucundaki aynı x koordinatına sahip düğümleri ankastre yapalım.

19.2 Dairenin çevresindeki düğümlerin radyal yönde tutulması:

a- öncelikle dairenin merkezinde bir Keypoint tanımlarız.

b- Lokal koordinat sistemi(WorkPlane) bu Keypointte taşınır

c- Workplane (WX-WY koordinat sistemi), polar koordinat sistemi haline getirilir. (WX= r, WY= θ)

d- WorkPlane aktif koordinat sistemi haline getirilir.

e- Düğümlerin koordinat sistemi aktif koordinat sistemine döndürülür.

….>Preprocessor>Element Type>Add DOF>-ROTX, ROTY işaretlenir->OK

Main Menu > SOLUTION > > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On nodes > -Box- > -Düğümler kutu içine alınır->OK> ALL DOF (hepsini seçer)>OK

Utility Menu > WorkPlane> WP Settings> Polar

Utility Menu > WorkPlane> Change Active CS to > Working Plane

Main Menu > Preprocessor>Modelling>Move/Modify>Rotate Node CS> To Active CS >Pick All (veya sadece çember üzerindeki düğümleri seç)

Main Menu > Preprocessor>Modelling>Create Keypoints> In Active CS (CS:coordinate system demektir) > X=30, Y=22.5, Z=0 gir > OK

Utility Menu > WorkPlane> Ofset WP To >Keypoints > Daire merkezindeki Keypointi tıkla >OK (WX-WY eksenleri merkezde görülmeli)

f- Düğümlerin deplasmanları radyal yönde sınırlandırılır.

20 Aktif Koordinat sistemimizi X-Y-Z yapalım.

Main Menu > SOLUTION > > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On nodes > -Circle- > -İstenen düğümler çember içine alınır->OK> UX(=r) seçilir> OK

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 etrafında lokal eksenler 3x30=90o lik bir dönüş yaparlar ve çember düzlemi WX-WY , normali ise WZ olur.

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 40o 90o

e-25 Bu gibi geridönüşü zor olan işlemlerde öncelikle SAVE_DB butonuna basmanızı ve hata

yapıldığında RESUME_DB ile geri almanızı tavsiye ederiz.

…WorkPlane> Ofset WP by Increments>

21 Yükleme 21.1 Sağ üst çizgiye p=50 N/mm lik yayılı yük verilmesi

21.2 Sağ alt keypointte Fy=-100 N şiddetinde tekil kuvvet uygulanması

Main Menu > SOLUTION > Define Loads > Apply > Structural> Pressure>On Lines> -Çizgi tıklanır->OK>

Main Menu > SOLUTION > Define Loads > Apply > Structural> Force/Moment> -Keypoint tıklanır-> OK> FY=100 >OK

Sonuçta

Şu anda modeliniz çözüme hazır hale geldi.

22 SAVE_DB

Ek Bilgiler

e-26 Ekranda yüklerin okları bazen kaybolabilir. Bu durumda yüklerden emin olmak için

Utility Menu> List>Loads>Forces> On All Keypoints veya …..>Forces>Surface>On All Lines e-27 Yükleri silmek için

Main Menu > SOLUTION > Define Loads > Delete > Structural> Force/Moment(veya pressure)>-istenen Keypoint veya çizgi tıklanır-> OK

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 sarı renkli pencereler modelle ilgili bazı uyarılar verir ancak

çözüm yine de yapılır. “Verifity” ise bu uyarıları dikkate almadan çözmek isteyip istemediğinizi sorar. Aslında en iyi sonuçlar uyarısız durumlarda oluşur. Mümkünse bu uyarılardaki 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 sonuçlarının görülmesi anlatılacaktır.

24.1 Aşağıdaki komutları takip ederek tüm modeldeki SX normal gerilmesinin dağılımını ve daha sonra diğer gerilmelerin dağılımını görünüz.

SX SY S3(MİN.ASAL GERİLME) Eğer renkli göremezseniz: Plot Ctrl>Numbering>[/NUM]:Colors Only Köşe noktalarda aşırı gerilme yığılmaları oluşmuş. Bu nedenle bu bölgenin 1 nolu malzeme ile takviye edilmesi gerekmektedir.

24.2 Herbir düğümdeki gerilmeleri liste halinde görmek: 24.3 Sadece A4 (Alttaki delikli alan) alanına ait gerilmeleri görmek için;

a- Önce A4 seçilir. b-A4 e bağlı alt birimler(Keypoints,Line,Elemanlar, düğümler) seçilir:

Main Menu> General Posproc.>First Set> Plot Results>Contour Plot> Nodal Solution>Stress>SX(veya başka birtanesi)>OK

Main Menu> General Posproc.>First Set> List Results> Nodal Solution>Stress>Component SCOMP

Utility Menu> Select> Entities> By Num/Pick>From Full>OK>-A4 tıklanır->OK

Utility Menu> Select> Everything Below> Selected Area

c- 24.1 maddesindeki adımları takip ederek A4 deki gerilmeleri görünüz.

SX SVM(VON-MİSES) 24.4 Resimleri FARKLI KAYDETMEK (*.bmp)

25 . ….Save As>Alan2son.db

ÖRNEK 2 (3 BOYUTLU -zamana bağlı olmayan- SICAKLIK ANALİZİ)

26 Daha önce kaydettiğimiz “Solid1” isimli dosyayı açalım. (Eğer daha önce kaydetmediyseniz ilk 8 adımı yeniden yapmalısınız) ….File>Resume From>d:/ansys-e giriş/Solid1> OK

Utility Menu> Plot Ctrl> Capture Image> File> Save As..

27

16. adımdaki gibi 2 ayrı malzeme tanımlayınız. (özellikleri örnek 1 dekinin aynı olsun)

28 Bu malzemelerin şimdi ısı iletkenlik katsayılarını(KXX: (Cal*mm/(sn*0C))) ve ısıl genleşme katsayılarını

(α:1/0C) tanımlayacağız

28.1- 28.2- 28.3- Aynı şekilde Malzeme 2 için KXX=0.01, α = 8e-5 giriniz.

29 Eleman tipi seçilmesi

30 Elemanlara ayırma Üstteki bilezik, alttaki ortası delik mil 4’er tane hacimden oluşmaktadır. 30.1 Bileziği oluşturan hacimleri malzeme 1 den elemanlara ayıralım.

Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Model> Material Model Number 1 >Structural>Linear> Elastic>Isotropic (aynı işlemi 2. malzeme için yapınız)

Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material Model> Material Model Number 1 >Thermal> Conductivity>Isotropic>KXX=0.03 giriniz>OK

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 )

Main Menu> Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete> Add > Solid > 10 node 92 >OK

Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool >Global Set (en üstteki)>MAT=1>Tet Free>Mesh>OK> üstteki bileziğin 4 hacmini işaretle>OK

30.2 30.1 şıkkındaki aynı adımları bu sefer içteki 4 hacim için yapınız.

30.1 30.2

31 Sıcaklık (TEMP) sınır şartı ekleyelim

32 Sol ve sağ uç düğümlerini tutalım

32.1 Önce Sol ve sağ uçlardaki alanları seçelim.

Main Menu> Preprocessor> Element Type > Add DOF > TEMP > OK

Utility Menu> Select > Entities > Areas > By Num/Pick > From Full> -Alanları Mouse ile seçiniz- >OK

Plot >Areas

32.2 Bu alanların üzerindeki düğümleri seçelim:

32.3 Bu düğümlerin yerdeğiştirmelerini engelleyelim 32.4 Şimdi tüm modeli yeniden seçelim 32.5

Utility Menu> Select > Entities > Nodes > Attached To > Areas All > From Full>

Plot>Nodes

Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural> Displacements > On Nodes > Pick All > -UX,UY,UZ seçilir-> OK

Utility Menu> Select > Everything

Plot>Volumes

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 alanların üzerinde yer alan düğümleri ancak 32.2. - maddesindeki gibi bulabiliriz. Bu işlem çizgiler üzeindeki düğümleri seçmek için de yapılabilir.

e-32 Elemanları silmeden malzemeyi değiştirmek için;

a- e-31 de izah edildiği şekilde vb. bir yöntemle önce malzemesi değiştirilecek elemanlar seçilir.

b- Main Menu> Preprecessor> Material Props> Change Mat Num> -yeni malzeme numarasını üst kutucuğa gir, alt kutucuğa ALL yaz> OK

33 Tüm sistemin ilk sıcaklığını 30 oC girelim

34

Tüm sistemin son sıcaklığını 150 oC girelim

35

Zamana bağlı olmayan (steady-state) analiz tipini seçelim.

36 Çözüm Yapalım

37 Sonuçları General Posprec. dan inceleyiniz. (Bkz 24. madde)

SX

Main Menu> Solution> Define Loads> Setting> Reference Temp> TREF=30 > OK

Main Menu> Solution> Define Loads> Apply> Structural > Temperature> On Nodes > Pick All > -Val1=150- > OK

Main Menu> Solution> Analys Type > New Analysis> Steady-State

Main Menu> Solution> Solve> Current LS> OK