SOLIDWORKS Simulation Mesh Oluşturma Rehberi

Sonlu Elemanlar Yöntemi

Sonlu Elemanlar Metodu veya Yöntemi (SEM, Finite Element Method, FEM), genellikle mühendislik hesaplamalarında veya herhangi bir fiziksel niceliğe sahip bir maddenin çeşitli analizlerini gerçekleştirebilmek için kullanılan sayısal bir tekniktir.

Sonlu elemanlar yönteminin temeli meshlemeye dayanmaktadır. Meshleme ile katı/kabuk modellerimizi sonlu boyut ve şekillere sahip elemanlara ayırırız. Bu elemanlar, düğüm adı verilen ortak noktalarda birleşerek bir örgü yapısı oluştururlar. Düğümler sayesinde bir elemanın diğer elemana yük transferini tanımlayarak çözümleyebilmekteyiz. Belirli şartlar altında bu elemanların matematiksel olarak davranışlarının test edilmesiyle ana modelin analiz edilmesi amaçlanmaktadır.

SOLIDWORKS Simulation bünyesinde de bu yöntem kullanılarak analizlerimiz çözümlenmektedir. Bundan dolayı her bir analiz öncesi mesh yapımızı oluşturarak doğrulunu incelemeliyiz. Bu blog içeriğimizde SOLIDWORKS Simulation’da mesh seçeneklerimizi inceleyerek modelimizi en doğru şekilde nasıl meshleyebiliriz, bunu inceleyeceğiz.

Mesh Eleman Türleri

SOLIDWORKS Simulation bünyesinde modellerimizi meshlemek için 3 tip eleman kullanıyoruz.

1) 3B Tetrahedral Mesh – Katı Mesh

SOLIDWORKS Simulation, standart olarak katı meshleme için Tetrahedral (Dört Yüzlü) meshler kullanmaktadır.  Mesh türümüz ile birlikte bir de elemanımızın düğüm nokta davranışını yönettiğimiz 2 seçeneğimiz bulunmaktadır. Bu düzenlememize, simülasyon etütlerimiz içerisinde model üzerine sağ tıklayarak açılan pencere üzerinden erişebilmekteyiz.

• Draft Kalite Mesh: Birinci derece ya da alt dereceli eleman olarak da adlandırılmaktadır. Doğrusal dört yüzlü elemanlar oluşturmaktadır. Altı düz kenarla birbirine bağlı dört köşe düğümü tarafından tanımlanır.
• Yüksek Kaliteli Mesh: İkinci derece ya da yüksek dereceli eleman olarak da adlandırılmaktadır. Parabolik dört yüzlü elemanlar oluşturmaktadır. Dört köşe düğümü, altı orta taraf düğümü ve altı kenar tarafından tanımlanmaktadır.

Genel olarak aynı mesh yoğunluğu (eleman sayısı) için parabolik elemanlar, doğrusal elemanlardan daha iyi sonuçlar vermektedir. Bunun temel 2 nedeni vardır:

• Eğri sınırlarını daha doğru bir şekilde gösterirler.
• Daha iyi matematiksel tahminler üretirler.

Bununla birlikte parabolik elemanlar, doğrusal elemanlardan daha fazla işlem kaynağı gerektirir.

Resim 2 incelendiğinde Yüksek Kalite meshin radyus üzerinde tetrahedral mesh yapısında, kenar ortalarında da düğüm noktası oluşturmasından dolayı daha düzgün meshleme oluşturduğunu görmekteyiz.

2) 2B Kabuk Mesh

Sac metal ve yüzey tasarımlarının analizlerinde kullandığımız mesh türüdür. Uniform kalınlığa sahip, ince levhaların analizlerinde kolaylık sağlar. Düğüm sayısını ve eleman sayısını azaltarak hesaplama süresini kısaltır. Doğrusal üçgensel kabuk elemanı, üç düz kenarla birbirine bağlı üç köşe düğümü tarafından tanımlanır. Parabolik üçgensel eleman; üç köşe düğümü, üç orta taraf düğümü ve üç parabolik kenar tarafından tanımlanır.

Sac levha kullanılan etütlerde, kabukların kalınlığı modelin geometrisinden otomatik olarak çıkarılır. Kabuk elemanları, membran ve bükme yüklerine dayanıklı 2B elemanlardır.

3) Kiriş Mesh

Profil yapılarımızın analizlerinde kullandığımız mesh türüdür. Kiriş yapılarımızın birleşim yerlerinden eklemler oluşturulur. Etüt içerisindeki tanımlamalarımızı bu eklemler üzerinden yapabiliriz.

Mesh Parametreleri

SOLIDWORKS Simulation bünyesinde mesh oluşturmak için 3 tane algoritmaya sahibiz. Bu algoritmalar;

1) Karışık Eğrilik Tabanlı Mesh

Bu meshleyici, düzgün bir mesh modeli oluşturmak için eleman boyutunu otomatik olarak geometrinin yerel eğriliğine uygulamaktadır. Standart veya Eğrilik tabanlı meshleyiciyle meshlenemeyen modeller için Karışık Eğrilik Tabanlı meshleyici kullanılmaktadır.

Bu mesh algoritması ile birlikte mesh yapımızı yönetebildiğimiz 4 adet komutumuz bulunur.

• * Maksimum Eleman Boyutu
• * Minimum Eleman Boyutu
• * Daire İçindeki Minimum Eleman Sayısı
• * Eleman Boyutu Büyüme Oranı

Aynı zamanda ekran üzerinde bulunan hesap makinesi seçeneğiyle birlikte geometrideki minimum eğrilik yarıçapını hesaplayıp mesh ayarlamamızda Minimum Eleman Boyutu olarak tanımlayabiliriz.

2) Eğrilik Tabanlı Mesh

Bu seçenek, Karışık Eğrilik Tabanlı Mesh gibi maksimum ve minimum eleman boyutu seçmemizi sağlayan olanaklar sunmaktadır. Basit geometrilerde kullanılmasına gerek kalmayan bu özellikler, değişik geometriler içeren parçalarda faydalı bir özelliktir. Yüksek Eğrilik alanlarında otomatik olarak (mesh kontrolüne gerek kalmadan) daha fazla mesh oluşturmaktadır.

3) Standart Mesh

Basit geometrilerin meshlenmesi için kullanılmaktadır. Global boyut ve tolerans değeri üzerinden tanımlama yapılabilmektedir.

SOLIDWORKS Simulation ürününün faydalı özellikleri hakkında daha fazla bilgi almak için bizimle iletişime geçebilirsiniz.