ANSYS APDL Emniyet Kemeri Analizi

Aşağıdaki kod, GUI (arayüz) kullanılmadan, parametrik modelleme (top-down) mantığıyla hazırlanmıştır.

/FILNAM, Seatbelt
/TITLE, Seatbelt Geometry
 
/PREP7
! Geometri ve parametrelerin tanımlanması
thickness = 0.09375
fillet = 0.03125
 
RECTNG, 0, 1.5, 0, 0.75
RECTNG, 0, 0.375, 0, 0.40625
 
! Yuvanın (slot) doğru konuma taşınması
AGEN, , 2, , , 0.75, , , , , 1
PCIRC, 0.35, , 0, 90,
 
AOVLAP, ALL
ADELE, 4, , , 1
ADELE, 2, , , 1
 
! Alanları silip çizgileri (line) bırakıyoruz, fillet atamak için
ADEL, ALL
LFILLT, 3, 2, 0.25, ,
LFILLT, 7, 8, 0.0625, ,
LFILLT, 7, 6, fillet, ,
 
AL, ALL
 
! Eleman tipi (Quad 8 node 183) ve Real Constant ataması
ET, 1, PLANE183
KEYOPT, 1, 3, 3 ! Plane stress w/ thickness
R, 1, thickness
 
! Malzeme özellikleri (Çelik)
MP, EX, 1, 30.0E06
MP, NUXY, 1, 0.3
 
! Mesh işlemi
LESIZE, 5, , , 8, , , , , 1
AESIZE, ALL, 0.02
AMESH, ALL
FINISH
 
/SOLU
! DİKKAT: LFILLT ve AOVLAP sonrası çizgi numaraları değişir.
! LPLOT ve /PNUM,LINE,1 ile mutlaka TEYİT ETMELİSİN.
 
! Simetri sınır koşulları (Alt kenar - Y=0 ekseni)
DL, 16, , SYMM
DL, 14, , SYMM
 
! Sol kenar ankastre (UX = 0)
DL, 15, , UX, 0
 
! Basınç yükünün hesabı ve uygulanması (Alan çizgisine uygulanıyor)
basinc = 1000 / (thickness * 0.75)
SFL, 6, PRES, basinc
 
ALLSEL, ALL
SOLVE
FINISH
 
/POST1
! Plot çıktısı için arkası beyaz olacak şekilde renk ayarları
/RGB, INDEX, 100, 100, 100, 0
/RGB, INDEX, 80, 80, 80, 13
/RGB, INDEX, 60, 60, 60, 14
/RGB, INDEX, 0, 0, 0, 15
 
! Simetriyi genişleterek tam modeli gösterme
/EXPAND, 2, RECT, HALF, , 0.0001
 
! UX Deformasyon kontur grafiği
PLNSOL, U, X, 2, 1.0
 
! Eşdeğer (Von Mises) Gerilme kontur grafiği
PLNSOL, S, EQV, 2
 
/REPLOT
FINISH

Aşağıda, hazırladığımız APDL kodunun her bir komutunun ne anlama geldiği bölümler halinde açıklanmıştır.

/FILNAM, Seatbelt : Oluşturulacak veritabanı (database) ve sonuç dosyalarının adını “Seatbelt” olarak ayarlar (örn. Seatbelt.db).

/TITLE, Seatbelt Geometry : Ekranın sol alt köşesinde ve alınacak grafik çıktılarında (plot) görünecek başlık metnini belirler.

/PREP7 : ANSYS'in ön işlemci (Preprocessor) modülüne girer. Geometri oluşturma, malzeme tanımlama ve mesh atma işlemleri sadece bu modülde yapılabilir.

thickness = 0.09375 ve fillet = 0.03125 : Bunlar APDL içinde tanımlanan parametrik değişkenlerdir. İleride formüllerde veya komutlarda uzun uzun sayı yazmak yerine bu isimler kullanılır.

RECTNG, 0, 1.5, 0, 0.75 : (X1, X2, Y1, Y2) koordinatlarına sahip bir dikdörtgen alan (Area) oluşturur. Bu, emniyet kemeri dilinin ana gövdesinin üst yarısıdır.

RECTNG, 0, 0.375, 0, 0.40625 : Ortadaki kilit yuvası (slot) için kullanılacak olan dikdörtgen alanı oluşturur. (Not: Bu başlangıçta orijinde oluşturulup sonraki komutla taşınacaktır).

AGEN, , 2, , , 0.75, , , , , 1 : Alan kopyalama/taşıma (Area Generate) komutudur. 2 numaralı alanı alır, X, Y, Z yönlerinde ne kadar taşınacağını belirtir (burada sadece Y yönünde 0.75 birim taşınmış).

PCIRC, 0.35, , 0, 90, : Kısmi veya tam dairesel alan oluşturur. 0.35 yarıçapında, 0 ile 90 derece arasında (çeyrek daire) bir alan yaratır. Sol taraftaki oyuğu temsil eder.

AOVLAP, ALL : (Area Overlap) Kesişen tüm alanları üst üste bindirir, kesiştikleri sınırlardan böler ve yeni alanlar/çizgiler yaratır. Boolean işlemidir.

ADELE, 4, , , 1 ve ADELE, 2, , , 1 : (Area Delete) Belirtilen numaralı alanları siler. Kilit yuvası (slot) ve sol kenardaki daire parçasını ana gövdeden çıkarıp “delik” açmak için iç kısımları siler.

ADEL, ALL : (ÖNEMLİ TRICK) Tüm alanların yüzeyini siler ancak sınır çizgilerini (Lines) ve noktalarını (Keypoints) ekranda bırakır. Bu işlem, alanların köşelerine doğrudan komutla radyus (fillet) atabilmek için yapılır.

LFILLT, 3, 2, 0.25, , : İki kesişen çizgi arasına Line Fillet (Radyus) atar. 3 ve 2 numaralı çizgiler arasına 0.25 inçlik kavisli bir çizgi oluşturur. (Dış sağ üst köşe)

LFILLT, 7, 8, 0.0625, , ve LFILLT, 7, 6, fillet, , : İç kilit yuvasının (slot) köşelerine radyus atar. fillet kelimesi en başta tanımladığımız 0.03125 değişkenini çeker.

AL, ALL : (Area from Lines) Ekranda kalan tüm dış ve iç sınır çizgilerini (Lines) kullanarak boşlukları doldurur ve nihai, delikli, kavisli tek bir kapalı Alan (Area) oluşturur.

ET, 1, PLANE183 : 1 numaralı eleman referansına PLANE183 tipini atar. Bu, 2 boyutlu, 8 noktalı (quadrilateral) yüksek hassasiyetli bir elemandır.

KEYOPT, 1, 3, 3 : 1 numaralı eleman (PLANE183) için özel ayar (Key Option) yapar. 3. hanedeki “3” değeri, bu elemanın “Plane Stress with Thickness” (Kalınlıklı Düzlem Gerilmesi) özelliği göstereceğini belirtir.

R, 1, thickness : (Real Constant) 1 numaralı sabit setini oluşturur ve içeriğine parça kalınlığını (thickness = 0.09375) atar. KEYOPT ayarı sayesinde ANSYS 2D hesap yaparken bu kalınlığı formüllere dahil eder.

MP, EX, 1, 30.0E06 : 1 numaralı malzeme için Elastisite (Young) Modülünü (EX) atar. Çelik için 30×10^6 Psi.

MP, NUXY, 1, 0.3 : 1 numaralı malzeme için Poisson oranını (NUXY) 0.3 olarak atar.

LESIZE, 5, , , 8, , , , , 1 : (Line Element Size) Sadece 5 numaralı çizgi üzerine toplam 8 adet mesh elemanı yerleşmesini zorunlu kılar. Bölgesel mesh kontrolüdür.

AESIZE, ALL, 0.02 : (Area Element Size) Geri kalan tüm alanlardaki genel mesh elemanlarının maksimum kenar boyutunu 0.02 inç olarak ayarlar.

AMESH, ALL : Bütün ayarlamaları bitirdikten sonra tüm alana (Area) üçgen/dörtgen ağı örer (Meshing).

FINISH : Ön işlemci modülünü (PREP7) kapatır.

/SOLU : Çözüm (Solution) modülüne girer. Sınır koşulları (mesnetler) ve kuvvetler burada uygulanır, denklem burada çözülür.

DL, 16, , SYMM ve DL, 14, , SYMM : (Displacement on Line) Çizgiler üzerine simetri (SYMM) mesneti tanımlar. Modelin sadece üst yarısını modellediğimiz için, alt kesik kenardaki (Y=0 eksenindeki) çizgilere bu uygulanır. Not: Çizgi numaraları değişebilir.

DL, 15, , UX, 0 : 15 numaralı çizginin sadece X yönünde (UX) hareketini engeller (Değeri 0 yapar). Emniyet kemeri tokasının sol taraftan tutulduğunu simüle eder.

basinc = 1000 / (thickness * 0.75) : Basınç değerini hesaplar. 1000 lbf yük, kalınlık * kilit yuvası yüksekliği kadar bir alana dağıtılacaktır (P = F / A).

SFL, 6, PRES, basinc : (Surface Load on Line) 6 numaralı çizgi yüzeyine hesaplanan basıncı (PRES) uygular. Kuvvet sağa doğru olduğu için pozitif değer verilir.

ALLSEL, ALL : Modeldeki tüm düğüm noktalarını, çizgileri, elemanları seçili hale getirir. İşlemlerden önce güvenlik amaçlıdır, hiçbir noktanın çözüm dışı kalmamasını sağlar.

SOLVE : Kurulan matrisleri çözer ve analizi tamamlar. (Solution is done!)

FINISH : Çözüm modülünü kapatır.

/POST1 : Genel sonuç inceleme modülüne girer.

/RGB, INDEX, … komutları: Normalde ANSYS arka planı siyahtır. Beyaz arkaplan çıktısı almak için indeks renk haritasındaki siyah ve beyazın yerlerini matematiksel olarak değiştirir.

/EXPAND, 2, RECT, HALF, , 0.0001 : Görsel bir hiledir. Sadece üst yarısını çözdüğümüz modeli, X ekseninde aşağıya doğru aynalayarak ekranda “tam (bütün)” bir parça gibi görünmesini sağlar. Sonuç raporlarında daha şık durur.

PLNSOL, U, X, 2, 1.0 : (Plot Nodal Solution) Düğüm noktalarındaki yer değiştirme (Deformation - U) değerlerinin sadece X eksenindeki (X) bileşenini renkli kontur grafiği olarak çizer.

PLNSOL, S, EQV, 2 : Düğüm noktalarındaki gerilmelerin (Stress - S) Von Mises Eşdeğer Gerilmesini (EQV) renkli kontur grafiği olarak çizer.

/REPLOT : Yapılan renk ve simetri güncellemelerinin ekrana yansıması için grafiği yeniler.

FINISH : Ard işlemciden çıkar.

The information in this document is cited from UCH Wiki. https://wiki.ulascemh.com/doku.php?id=en:eng:cada:fea:apdl:example:seatbelt