Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) nedir?

Sonlu elemanlar analizi ( Fea analizi ) Günümüzde karmaşık mühendislik problemlerinin hassas olarak çözülmesinde etkin olarak kullanılan bir sayısal metotdur. ilk defa 1956 yılında uçak gövdelerinin gerilme analizi için geliştirilmiş olan bu metodun, daha sonraki on yıl içerisinde uygulamalı bilimler ve mühendislik problemlerinin çözümünde de başarıyla kullanılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemine bağlı olarak çözüm bölgesine sahip, basit ve çok sayıda  sonlu eleman adı verilen alt bölgeler den oluşur. Matematiksel olarak sistemlerin , belirli malzeme özelliklerine ve uygulanabilir sınır şartlarına sahip numerik analiz olarak bilinmektedir. Stress-Strain yani yapısal analizler veya gerilme analizleri, mevcut sisteme ait emniyet katsayılarının belirlenmesi ve imalat süreçlerinde malzeme, maliyet, üretim süresi, mukavemet değerlerinin optimize edilmesine yardımcı olmaktadır. Yapısal analiz, ısı transferi analizleri, mukavemet analizleri bu kapsamda değerlendirilmektedir.

Kabiliyetlerimiz

Yapısal analizlerle ürün tasarımının gereksinimleri ne kadar sağlayabildiği anlaşılmakta, fiziksel parametrelerle yapılan modelleme istenilen doğrusal veya doğrusal olmayan çözüm yöntemleri kullanılarak gerçek duruma yakın sonuçlar elde edilmektedir. BREN İleri Teknoloji Enerji A.Ş, midas NFX   yazılımıyla her türlü mekanik problemlere ait sonlu elemanlar analiz çözümlerini, bilgi ve birikimini sizin hizmetinize sunmaktadır.

sonlu elemanlar analizi
sonlu elemanlar analizi

 

  • Doğrusal kontaklar: tek vücut hareketi(single-body motion), Kayma, Enterpolasyon bağlantısı
  • Prestress fonksiyonu
  • Farklı ve pratik yükler ve sınır şartları
  • Yükler: kendinden ağırlık, merkezkaç kuvveti, konsantre yük, moment, sıcaklık, basınç, kiriş yükü, boru iç basıncı, uzaktan yük, cıvata yükü, vb.
  • Sınır koşulları: kısıtlama koşulu, simetrik durum, MPC koşulu, vb. GUI tabanlı alt-alan tanımı, sonuçların hesaplanması ve sonuç koordinat sisteminin dönüşümü Yüksek performanslı paralel çözücüler sayesinde olağanüstü analiz hızı
  • Doğrudan yöntem: multifrontal çözücü
  • Yinelemeli yöntem: AMG çözücü Pratik analiz sonuçlarının kontrol edilmesi (ağ yoğunluğunun neden olduğu yakınsama hatası vb.) Yüzey elemanlarını kullanarak stres sonuçlarının çıkarılması

Modal / Burulma Analizi

  • Doğal frekans, mod şekli, mod katılım faktörü, etkili kütle sonuçları ve hesaplama hatası kontrol
  • Hesaplanacak özdeğer aralığını tanımlama: Sturm Sekans kontrolü
  • Doğrusal temas fonksiyonu: tek vücut hareketi, kayan, enterpolasyon bağlantısı
  • Öngerilme modeli: Mod Güvence Kriteri (MAC)

Doğrusal Olmayan Analizler

  • Doğrusal olmayan malzeme – Malzeme modelleri: elastoplastik, hiperelastik –
  • Sertleşme davranışları: izotropik, kinematik, kombine
  • Hiperelastik malzeme modelleri: Mooney-Rivlin, Neo-Hookean, Polymoial, Ogden, Blatz-Ko vb.
  • Doğrusal Olmayan Geometri – Büyük yerdeğişimleri ve Büyük rotasyon Güncellenmiş Lagrangian yöntemini kullanarak  dikkate alınır
  • Takipçi kuvveti: basınç, yerçekimi kuvveti, konsantre yük, vb.
  • Doğrusal Olmayan Temas – Üç boyutlu yüzey-yüzey teması, tek yüzey teması –
  • Temas davranışları: tek yapı hareketi(single-body motion), kaymalı, pürüzlü kontak, genel temas, enterpolasyon bağlantısı, sürtünme
  • Çeşitli yük artışları – Otomatik yük artışları – Fonksiyonları kullanarak yarı statik yük artışları
  • Çeşitli yinelemeli yöntemler, sertlik güncelleme yöntemi ve yakınsama kriteri yöntemi
  • Sürekli / bağımsız yük koşullarının bileşimi Analiz sırasında yakınsama ve ara sonuçların durumu

Kontak Analizi

  • Üç boyutlu yüzey-yüzey, nokta-yüzey, tek yüzey temasları
  • Kontakları tanımlamak için çeşitli yöntemler –Her bir analiz durumu için otomatik tanım,İletişim tanımı sihirbazı, manuel tanımlama
  • Pratik çalışma için uygun iletişim davranışları – Single-body motion,kayma, genel ve pürüzlü kontaklar, enterpolasyon bağlantısı
  • Sürtünme katsayısı, sertlik modülü, kabukların her iki tarafındaki teması simüle etmek için kabuk kalınlığını tanımlamak mümkündür
  • Temas kuvveti ve temas stresi de dahil olmak üzere çeşitli sonuçlar
  • Süreksiz parçalar arasındaki ısı iletimini simüle etmek için ısı teması

Yorulma -Ömür Analizi

  • Zaman alanında yorulma analizi (zamana bağlı yük ve stres geçmişine göre yorulma analizi)
  • Hasar seviyesi, yorulma ömrü sonuçları
  • Doğrusal / çok doğrusal S-N eğrisi

Doğrusal Dinamik Analizler

  • Doğrudan yöntem ve mod yöntemi -Geçici Response analizi, Frekans Response analizi, Rastgele titreşim analizi, Yanıt spektrumu analizi, Zorlanmış hareket analizi
  • Statikden dinamik yüklere dönüştürme işlevi – Çeşitli yük koşullarını dikkate alan analiz fonksiyonu
  • Otomatik zaman artışları
  • Öncelik göz önünde bulundurularak analiz fonksiyonu
  • Çeşitli sönümleme etkileri – Modal, yapısal, malzeme, Rayleigh, frekansa bağlı Tasarım spektrumu veritabanı

Explicit Dinamik Analizler

Çeşitli Doğrusal Olmayan

  • Doğrusal olmayan Malzeme: elastoplastik, hiperelastik (Mooney-Rivlin, Neo-Hookean, Polymoial, Ogden, Blatz-Ko vb.) Modelleri
  • Doğrusal Olmayan Geometri: büyük yer değiştirme, büyük rotasyon, takipçi kuvveti
  • Doğrusal Olmayan Temas: üç boyutlu temas ve sürtünme göz önüne alınarak çeşitli temas davranışları Kitle ölçekli
  • Tek tek eleman gruplarına göre ölçeklendirme
  • Zaman adımlı kütle ayarı
  • Öğelere göre güvenli zaman adımının otomatik hesaplanması
  • Yakınsama durumunun kontrol edilmesi ve analiz sırasında ara adımlar ile sonuçlanması

Isı Transfer / Isı Gerilme  Analizleri

Sürekli ve geçici ısı transferi analizleri

Sıcaklığa bağlı malzeme ve koşulları dikkate alan doğrusal olmayan ısı transfer analizi fonksiyonu

Çeşitli yük koşulları

  • Isı üretimi, iletim, konveksiyon, radyasyon, ısı akısı, başlangıç ​​sıcaklığı, sabit sıcaklık koşulları
  • Süreksiz parçalar arasındaki ısı iletimini simüle etmek için termal temas fonksiyonu

Kavite radyasyonu göz önüne alınarak ısı transfer analizi fonksiyonu

  • Açık / kapalı koşullar
  • Radyasyon şekli faktör hesabı

Sensör kullanarak etkili geçici ısı transferi analizi

Optimizasyon

Topoloji Optimizasyon Tasarımı

Statik ve dinamik analizlerle bağlantılı optimizasyon analizi fonksiyonu

  • Doğrusal statik analiz
  • Modal analiz
  • Frekans Response analizi

Üretim süreçlerinin koşullarını dikkate alan analiz fonksiyonu –

Stres, yer değiştirme, hacim, çekme yönü gibi tasarım limit / kısıtlama koşullarının ayarlanması ve simetrik koşullar

Çeşitli çalışma ve yük koşullarını dikkate alan eşzamanlı optimizasyon analizi

Ayrı CAD çalışması ve ağ yumuşatma fonksiyonu olmadan analiz modelinin otomatik rejenerasyonu

Boyut Optimizasyonu

Her türlü termal / yapısal analiz için boyut optimizasyonu

Özellik ve malzeme tasarım değişkenleri

  • Boyut optimizasyonu için değişkenlerin sezgisel olarak atanması
  • Bölüm boyutu ve kalınlığı, kompozit malzeme laminasyon kalınlıkları ve açıları, yay sertliği, sönümleme, kütle, esneklik modülü vb.

Tasarım Örnekleme

  • Çeşitli Yöntemler (FFD, CCD, OA, LHD) ve 1D Parametre Çalışması
  • Tasarım değişkenleri ile Analiz Yanıtı arasındaki korelasyon Yaklaşık modellere dayalı boyut optimizasyonu tasarımı
  • Yaklaşık modelleme teknikleri (Kriging modeli, Polinom Regresyon modeli)
  • Yaklaşık model analizi için 2D / 3D Grafik aracı
  • Optimizasyon tasarım tahmini ve analiz sonuç doğrulaması
  • Otomatik optimize edilmiş model üretimi