İçindekiler

ANSYS APDL Emniyet Kemeri Analizi

Aşağıdaki şekilde gösterilen prototip emniyet kemeri bileşenine 1000 lbf çekme yükü uygulandığında, bu bileşende oluşan gerilimi ve deformasyonu hesaplayınız.

Emniyet kemeri parçası çelikten yapılmıştır, toplam uzunluğu yaklaşık 2,5 inçtir ve kalınlığı 3/32 inç, yani 0,09375 inçtir. Basitlik açısından, sadece 1,50 inç uzunluğundaki sağ tarafı, yani “dil” kısmını inceleyeceğiz. Parça, Şekil 2’de gösterildiği gibidir.

Şekil 2. Emniyet kemerinin “dil” kısmı mor renkle (üst yarısı) ve boyutlarıyla gösterilmiştir!

I. Yukarıda gösterilen UX'teki deformasyonu hesaplayın,

II. Eşdeğer gerilimi hesaplayın ve bunun nerede oluştuğunu belirleyin,

Arayüz kullanmadan, parametrik modelleme ile çözüm uygulayacağız.

Çözüm ve Kullanılan Komutların Anlamları

Genel Ayarlar

  1. /FILNAM, Seatbelt
  2. /TITLE, Seatbelt Geometry
Kod Açıklama
/FILNAM, Seatbelt Oluşturulacak veritabanı (database) ve sonuç dosyalarının adını “Seatbelt” olarak ayarlar.
/TITLE, Seatbelt Geometry Ekranın sol alt köşesinde ve alınacak grafik çıktılarında (plot) görünecek başlık metnini belirler..

Ön İşlemci Ayarları

  1. /PREP7
  2. fillet=0.03125
  3. fillet2=0.0625
  4. thickness=0.09375
  5. !
  6. /PNUM,KP,1
  7. /PNUM,LINE,1
  8. /PNUM,AREA,1
Kod Açıklama
/PREP7 ANSYS'in ön işlemci (Preprocessor) modülüne girer. Geometri oluşturma, malzeme tanımlama ve mesh atma işlemleri sadece bu modülde yapılabilir.
fillet=0.03125, fillet2=0.0625 ve thickness=0.09375 APDL içinde fillet adında parametrik değişken tanımlıyoruz. İlerde kullanmamız gerektiğinde direkt fillet yazmamız yeterli olacak.
/PNUM,KP,1 Ekranda nokta numaralarının görünür olmasını sağlar.
/PNUM,LINE,1 Ekranda çizgi numaralarının görünür olmasını sağlar.
/PNUM,AREA,1 Ekranda alan numaralarının görünür olmasını sağlar.

Geometri Oluşturma

  1. RECTING,0,1.5,0,0.75,

Kod Açıklama
RECTING,0,1.5,0,0.75, Dikdörtgen alan oluşturur. (X1=0, X2=1.5, Y1=0, Y2=0.75). Bu, emniyet kemeri parçasının 1.5 inçlik sağ tarafının (simetrik olduğu için sadece üst yarısının) ana gövdesidir. 
  1. RECTING,0,0.375,0,0.40625,

Kod Açıklama
RECTING,0,0.375,0,0.40625, İkinci bir dikdörtgen oluşturur. Bu, ortadaki boşluğun (slot) üst yarısıdır. (Genişliği 0.375, yarım yüksekliği 0.8125/2 = 0.40625). 
  1. AGEN,,2,,,0.75,,,,,1

Kod Açıklama
AGEN,,2,,,0.75,,,,,1 AGEN (Area Generate) komutudur. 2 numaralı alanı (slot boşluğunu), X ekseninde 0.75 birim sağa öteler. Böylece boşluk, parçanın doğru konumuna yerleşir. 
  1. PCIRC,0.35, , 0,90,

Kod Açıklama
PCIRC,0.35, , 0,90, Dairesel alan oluşturur. Yarıçapı 0.35, başlangıç açısı 0, bitiş açısı 90 derecedir. Sol taraftaki büyük deliğin üst çeyreğini temsil eder.

Geometriyi Düzenleme

  1. AOVLAP,all

Kod Açıklama
AOVLAP,all Tüm alanları birbiriyle çakıştırır (overlap). Kesişen bölgelerin sınırlarını belirginleştirir. 
  1. ADELE,4, , ,1

Kod Açıklama
ADELE,4, , ,1 4 ve 2 numaralı alanları siler (ADELE: Area Delete). Bunlar boşluk olması gereken yuvarlak ve dikdörtgen slot bölgeleridir. Sondaki 1, alanın altındaki çizgi ve noktaları da silmek içindir ancak kodun devamı için bu çizgiler lazımdır. 
  1. ADELE,2, , ,1

Kod Açıklama
ADELE,2, , ,1 4 ve 2 numaralı alanları siler (ADELE: Area Delete). Bunlar boşluk olması gereken yuvarlak ve dikdörtgen slot bölgeleridir. Sondaki 1, alanın altındaki çizgi ve noktaları da silmek içindir ancak kodun devamı için bu çizgiler lazımdır. 
  1. adel,all

Kod Açıklama
adel,all Meshlenmemiş tüm alanları siler ama dış çerçeveyi oluşturan çizgileri (Line) bırakır. Radyus (fillet) atabilmek için alanların silinip çizgilerin kalması gerekir. 
  1. LFILLT,3,2,0.25,,

Kod Açıklama
LFILLT,3,2,0.25,, 3 ve 2 numaralı çizgiler arasına yarıçapı 0.25 olan bir radyus (Line Fillet) atar (Sağ üst dış köşe). 
  1. LFILLT,7,8,0.0625,,

Kod Açıklama
LFILLT,7,8,0.0625,, 7 ve 8 numaralı çizgiler arasına 0.0625 yarıçaplı radyus atar (Slot'un bir iç köşesi). 
  1. LFILLT,7,6,fillet,,

Kod Açıklama
LFILLT,7,6,fillet,, 7 ve 6 numaralı çizgiler arasına, başta tanımladığın fillet (0.03125) değişkeni kadar radyus atar (Slot'un diğer iç köşesi). 
  1. al,all

Kod Açıklama
al,all Kalan tüm çizgileri (Area from Lines) kullanarak tek, birleşik, delikli ve radyuslu ana yüzeyi (Alan 1) oluşturur. 
  1. /color,area,1
Kod Açıklama
/color,area,1 Alanın rengini değiştirir (görsel bir ayardır).

Malzeme ve Meshleme

  1. ET,1,PLANE183
Kod Açıklama
ET,1,PLANE183 Modelde kullanılacak eleman tipini belirler. PLANE183, 2 boyutlu, 8 nodlu (düğümlü) yüksek hassasiyetli bir eleman tipidir. 
  1. KEYOPT,1,3,3
Kod Açıklama
KEYOPT,1,3,3 Bu, elemanın “Plane Stress with Thickness” yani kalınlıklı düzlem gerilmesi davranışı göstereceğini belirtir. 
  1. R,1,thickness,
Kod Açıklama
R,1,thickness, Elemanın kalınlığını belirler (Real Constant). Başta thickness (0.09375) olarak tanımladık. 
  1. MP,EX,1,30.0E06
Kod Açıklama
MP,EX,1,30.0E06 Malzemenin Elastisite Modülünü (Young's Modulus, E) tanımlar. Çelik için $ 30 \times 10^6 $ Psi.. 
  1. MP,NUXY,1,0.3
Kod Açıklama
MP,NUXY,1,0.3 Malzemenin Poisson Oranını ( $ v $ ) tanımlar. Çelik için 0.3. 
  1. LESIZE,5,,,8 ,,,,,1

Kod Açıklama
LESIZE,5,,,8 ,,,,,1 5 numaralı çizginin (Line 5) üzerine mesh atılırken bu çizginin tam 8 parçaya (division) bölünmesini zorunlu kılar. 
  1. AESIZE,all,0.02,
Kod Açıklama
AESIZE,all,0.02, Tüm alanlar için genel eleman boyutunu 0.02 inç olarak ayarlar. 
  1. AMESH,all

Kod Açıklama
AMESH,all Tüm alanı (area) seçilen ayarlarla (eleman boyutlarına uyarak) meshler. 
  1. fini
Kod Açıklama
fini Ön işlemciyi (PREP7) sonlandırır.

Sınır Şartları ve Çözüm

  1. /SOL
Kod Açıklama
/SOL Solution (Çözüm) modülüne girer. 
  1. DL,16, ,SYMM
  2. DL,14, , SYMM
Kod Açıklama
DL,16, ,SYMM ve DL,14, , SYMM 16 ve 14 numaralı çizgilere (Y ekseninde alt tarafta kalan kısımlar) Simetri (SYMM) sınır şartı uygular. Modelin sadece yarısını çizdiğimiz için bu şarttır. (UX ve UY kısıtlamalarını otomatik yapar). 
  1. DL,15, , UX,0

Kod Açıklama
DL,15, , UX,0 15 numaralı çizginin (sol taraftaki kesit veya pin deliği) X yönündeki yer değiştirmesini (UX) sıfırlar. Parçayı oradan duvara/pine bağlamış oluyoruz. 
  1. basinc=1000/(thickness*0.75)
Kod Açıklama
basinc=1000/(thickness*0.75) Uygulanacak basıncı hesaplar. PDF'te verilen formüldür (Kuvvet / Alan = 1000 lbf / (0.09375 * 0.75)). Sonuç ~14222.22 Psi. 
  1. SFL,6,PRES,basinc,

Kod Açıklama
SFL,6,PRES,basinc, Basıncı (Pressure) 6 numaralı çizgiye (Line) uygular. 2 Boyutlu analizlerde yüzey (area) kenardaki çizgilere denk gelir. Nodelara tek tek kuvvet vermek yerine çizgiye basınç verilmiştir. 
  1. alls
Kod Açıklama
alls Her şeyi (tüm node, element, line vb.) aktif/seçili hale getirir. 
  1. solve

Kod Açıklama
solve Analizi çözer. 
  1. FINISH
Kod Açıklama
FINISH Çözüm modülünden çıkar.

Sonuç ve Raporlama

  1. /POST1
Kod Açıklama
/POST1 Post-processor (Sonuç inceleme) modülüne girer. 
  1. PLNSOL, U,X ,2,1.0

Kod Açıklama
PLNSOL, U,X ,2,1.0 Düğümlerdeki (Nodal) X yönündeki yer değiştirmeleri (UX) renkli kontur (plot) olarak ekrana çizer. 
  1. PLNSOL,S,EQV,2

Kod Açıklama
PLNSOL,S,EQV,2 Eşdeğer Von Mises gerilmelerini (Equivalent Stress, EQV) ekrana çizer. 
  1. /edge,,1
Kod Açıklama
/edge,,1 Sonuçları gösterirken elemanların dış çizgilerini (mesh sınırlarını) de gösterir. 
  1. /repl

Kod Açıklama
/repl Ekranı yeniler. 
  1. /EXPAND,2,RECT,HALF,,0.0001
  2. /repl

Kod Açıklama
/EXPAND,2,RECT,HALF,,0.0001 Ekranda sonuçları gösterirken, simetri ekseninden modeli aynalayarak (tam modelmiş gibi) gösterir. 
  1. fini
  2. /exit,nosave

Kod Açıklama
fini ve /exit,nosave EkranModülden ve programdan (kaydetmeden) çıkar.
ANSYS normalde siyah arkaplan kullanır. Çıktı alırken beyaz yapmak için şu ayarları yapmamız lazım.
Üst menüden PlotCtrls > Style > Colors > Reverse Video seçeneğine tıkla. Ekran beyaz, çizgiler siyah olacaktır.
Aşağıda da kod halini log'dan alabilirsin.

  1. /RGB,INDEX,100,100,100, 0   
  2. /RGB,INDEX, 80, 80, 80,13   
  3. /RGB,INDEX, 60, 60, 60,14   
  4. /RGB,INDEX, 0, 0, 0,15


Sonuç

Ekranın sol üst köşesindeki lejyantta DMX (Maximum Displacement) ve renk skalasındaki kırmızı bölgenin maksimum değeri olan SMX değeri bizim aradığımız değerlerdir. X yönündeki maksimum deformasyon bu SMX (veya DMX) değeridir.

Tam Kod

seatbelt.txt
  1. /FILNAM, Seatbelt
  2. /TITLE, Seatbelt Geometry
  3. !
  4. /PREP7
  5. fillet=0.03125
  6. fillet2=0.0625
  7. thickness=0.09375
  8. !
  9. /PNUM,KP,1
  10. /PNUM,LINE,1
  11. /PNUM,AREA,1
  12. !
  13. RECTING,0,1.5,0,0.75,
  14. RECTING,0,0.375,0,0.40625,
  15. !
  16. AGEN,,2,,,0.75,,,,,1
  17. PCIRC,0.35, , 0,90,
  18. !
  19. AOVLAP,all
  20. ADELE,4, , ,1
  21. ADELE,2, , ,1
  22. !
  23. adel,all
  24. !
  25. LFILLT,3,2,0.25,,
  26. LFILLT,7,8,0.0625,,
  27. LFILLT,7,6,fillet,,
  28. !
  29. al,all
  30. /color,area,1
  31. !
  32. ET,1,PLANE183
  33. KEYOPT,1,2,3
  34. R,1,thickness,
  35. !
  36. MP,EX,1,30.0E06
  37. MP,NUXY,1,0.3
  38. !
  39. LESIZE,5,,,8 ,,,,,1
  40. AESIZE,all,0.02,
  41. AMESH,all
  42. fini
  43.  
  44. /SOL
  45. DL,16, SYMM
  46. DL,14, , SYMM
  47. DL,15, , UX,0
  48. !
  49. basinc=1000/(thickness*0.75)
  50. SFL,6,PRES,basinc,
  51. !
  52. alls
  53. solve
  54. FINISH
  55.  
  56. /POST1
  57. PLNSOL, U,X ,2,1.0
  58. PLNSOL,S,EQV,2
  59. /edge,,1
  60. /repl
  61. /EXPAND,2,RECT,HALF,,0.0001
  62. fini
  63. /exit,nosave

https://wiki.ulascemh.com/doku.php?id=tr:eng:cada:fea:apdl:example:seatbelt