Sonlu Elemanlar Analizi (FEA)

Merhaba,

Her geçen gün teknolojiyle birlikte hayatımıza birçok yenilik kazandırılıyor. Ortaya çıkma sürecinde hız ve kalite önemli bir unsur haline geliyor. Müşterinin güvenini kazanabilmek için gerekli kontrollerin kısa sürede ve doğru yapılması gerekmektedir. Ar-ge çalışmalarında büyük önem taşıyan bir analiz yönteminden bahsetmek istiyorum bu yazımda; Sonlu Elemanlar Analizi. Gelin ne olduğunu ve önemini hep birlikte inceleyelim.

Bir ürün ortaya çıkmadan önce geçmesi gereken birçok evresi vardır. Kalitesi, dayanıklılığı, doğru malzeme kullanımı, malzeme ömrü gibi belirlenmesi gereken birçok parametresi vardır. Önceden ürünün test aşamasında bir prototip çıkarıp, üzerinde çeşitli deneyler yaparak olası sonuçları test ediyorduk. Bu kesin sonuçlar almak adına önemli bir uygulamadır. Fakat test etmemiz gereken parametreler arttığında birden çok prototipe ihtiyaç duyuyoruz. Bu da ekstra maliyet, iş gücü ve zaman ihtiyacı demek oluyor. İşte tam da bu noktada işimizi kolaylaştıracak bir analiz yöntemi yardımımıza koşuyor.

Geçmişi 1940 ‘lı yıllara dayanan yöntemde bilgisayar yardımıyla maddeye istenen her durum yapılarak problem çözümüyle sonuçların elde edilmesi sağlanır. Bunun için tasarımın sanal çiziminin bilgisayara aktarılması gerekmektedir. Ya 3 boyutlu çizimle kendimiz oluşturabiliriz ya da tersine mühendislikten faydalanabiliriz.( tersine mühendislik ile ilgili detayları linke tıklayarak öğrenebilirsiniz.) 

Doğada bulunan her madde sonsuz noktadan oluşur diye kabul edilir. Aktarılan çizimle buradaki sonsuz noktayı sonlu hale getiriyoruz. Sonlu nokta halindeki noktalara düğüm noktası denmektedir. Sonlu noktaya indirgeme de meshleme adını alır. Düğüm noktalarını içeren alanlara da eleman denir. Düğüm  noktaları birbirine bağlanır ve program yardımıyla bu noktalar denkleme dönüşür.

Denklem için bilinmesi gereken önemli 3 unsur karşımıza çıkmaktadır. Bunlar sanal çizim, sınır değerleri ve malzeme özellikleridir. Sonuç alınması için gerekli tüm veriler girildikten sonra programın denklemi çözmesi sağlanır. Böylece istenen veriler elde edilmiş olur. Görmek istediğimiz her sonuç için parametreler değiştirilerek birden çok sonuç alınabilir. Karşılaştırmayla en iyi sonucun elde edilmesi sağlanır. 

Bunun için yaygın kullanılan ANSYS gibi ürünlerin prototipini oluşturmada büyük yardım sağlamaktadır. Bunun yanında NASTRAN, COSMOS, ABAQUS gibi sonlu eleman analizi için geliştirilen programlar da vardır. Programlar aracılığıyla cisimlerin üzerindeki yük dağılımları, mekanik dayanımlarının analizleri kolaylıkla yapılmaktadır. Ayrıca gerilme, şekil değiştirme gibi çıktıların alınmasını ve sonuç elde etmeyi de sağlar.

Avantajları

  • Reelde çıkarılması gereken karmaşık prototip yerine sanal ortamda daha kolay ve güvenilir sonuç elde edebiliyoruz.
  • Tasarım aşamasında daha hızlı sonuca vararak zamandan kazanç sağlamaktadır. Çoklu prototip ihtiyacı olmadığı için de iş gücü ihtiyacının artmasını engelleyerek maliyetin düşmesine de katkı sağlar.
  • Doğru malzeme kullanımı için de gerekli verileri elde etmiş oluruz.

Böyle kolaylık sağlayan yapının dezavantajlarına da değinecek olursak,

Milyonlarca denklemi hesaplamak için yüksek kapasiteli bilgisayarlara ihtiyaç vardır. Bu sayede çözümlere kısa sürede ulaşmamız mümkündür. Elde bulunan bilgisayarlar bu ihtiyacı karşılayacak kapasiteye sahip değildir.

Kullanılacak olan programın bir maliyeti söz konusudur. Bunun için en uygun programa yanlış maliyetin önüne geçmek için karar verilmesi gerekir. Yüksek maliyet başlangıç için bir dezavantaj oluşturmaktadır.

Görüldüğü üzere analiz sayesinde mühendislik alanında ortaya konacak ürünün güvenilirlik gibi birçok özellikleri test edilerek gerekli sonuçlar elde edilmektedir. Bu sayede maliyeti yüksek olan bir ürünün test sonuçlarıyla oluşacak zararların sonuçlarına kolaylıkla ulaşılmaktadır. 

Bir sonraki yazımda görüşmek üzere. Bilgiyle kalın.