FEA analizi teknolojinin gelişmesiyle birlikte hayatlarımıza giren bir terim olmuştur. Peki FEA analizi nedir? Bir sistemin veya yapının, fiziksel etkilere maruz kaldığında nasıl davranacağını tahmin etmek için kullanılan bilgisayar tabanlı bir tekniktir. Bu etkilere, stres, gerilme, deformasyon, titreşim, ısı dağılımı ve akışkan akışı gibi fiziksel kuvvetler dahildir.
FEA, bir sistemi veya yapıyı, gerçekte olduğundan çok daha küçük parçalara böler. Bu parçalara sonlu elemanlar denir. Her bir sonlu elemanın kendine özgü fiziksel özellikleri vardır, örneğin malzemenin mukavemeti ve yoğunluğu. FEA yazılımı, bu fiziksel özellikleri kullanarak her bir sonlu elemanın nasıl davranacağını hesaplar. Daha sonra, tüm sonlu elemanların davranışını toplayarak sistemin veya yapının genel davranışını tahmin eder.
FEA (Sonlu Elemanlar Analizi) Nasıl Çalışır?
FEA analizinin temel prensiplerinden ilki, sistem veya yapının sonlu elemanlara bölünmesidir. Her bir sonlu elemanın kendine özgü fiziksel özellikleri vardır. Finite element analysis yazılımı, her bir sonlu elemanın analizini yaparak sitemin ya da yapının nasıl davranacağını hesaplar. Bu hesaplama, sonlu elemanların geometrisi, malzeme özellikleri ve uygulanan yükler dikkate alınarak yapılır.
FEA’nın nasıl çalıştığını daha detaylı olarak açıklamak için bir köprünün FEA simülasyonunu ele alabiliriz. Köprü, iki sonlu eleman kümesine bölünür: üst konstrüksiyon ve zemin. Üst konstrüksiyon, çelik veya beton gibi malzemelerden yapılmıştır. Zemin ise toprak veya kaya gibi malzemelerden yapılmıştır.
FEA yazılımı, her bir sonlu elemanın fiziksel özelliklerini dikkate alarak onların nasıl davranacağını hesaplar. Örneğin, çelik veya beton gibi malzemeler, gerilmeye karşı güçlüdür, ancak bükülmeye karşı zayıftır. Bu nedenle FEA yazılımı, üst konstrüksiyonun, ağırlık ve rüzgar gibi yükler altında bükülmesini hesaplar. Ayrıca yazılım, köprü yapımında da kullanılabilir. Tüm sonlu elemanların davranışı toplanarak köprünün genel davranışı tahmin edilebilir. Örneğin, bu yazılım aracılığıyla köprünün, ağırlık ve rüzgar gibi yükler altında ne kadar sarkacağını tahmin edebilir.
Finite element analysis, bir sistemin veya yapının davranışını tahmin etmek için güçlü bir tekniktir. Bu yazlım, tasarım sürecini hızlandırmaya, tasarımın maliyetini düşürmeye ve tasarımın güvenliğini artırmaya yardımcı olabilir.
FEA Analizinin Avantajları
FEA’nın birçok avantajı vardır. Bunlar:
- – Tasarım sürecini hızlandırabilir. Prototiplerin üretilmesi ve test edilmesi, FEA ile yapılan simülasyonlarla değiştirilebilir.
- – Tasarım maliyetlerini düşürebilir. FEA ile, tasarımın başarılı olması için gereken değişiklikleri erken aşamalarda tespit etmek mümkündür.
- – Tasarımın güvenliğini artırabilir. Finite element analysis, tasarımın kritik noktalarında stres ve gerilmeyi tahmin etmek için kullanılabilir. Bu, tasarımın olası arızalarını tespit etmeye yardımcı olabilir.
Finite Element Analysis (FEA) Programları
FEA, birçok farklı yazılım programı kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bu programlar, farklı özellikler ve yeteneklere sahiptir. Bazı yaygın Finite element analysis programları şunlardır:
- – Abaqus
- – Ansys
- – Autodesk Inventor Nastran
- – COMSOL Multiphysics
- – LS-DYNA
Bu programlar, farklı endüstriler ve uygulamalar için tasarlanır. Örneğin, Abaqus ve Ansys, genel amaçlı FEA analizi programlarıdır. Bu programlar, çeşitli endüstrilerde ve uygulamalarda kullanılabilir. Autodesk Inventor Nastran, Autodesk Inventor CAD yazılımıyla entegre bir FEA programıdır. Bu program, makine mühendisliği ve inşaat mühendisliği gibi endüstrilerde yaygın olarak tercih edilir. COMSOL Multiphysics, çoklu fizikli FEA programıdır. Bu program, karmaşık sistemleri simüle etmede yardımcı olabilir. LS-DYNA, dinamik FEA programıdır. Bu program, çarpışma testi ve yorulma analizi gibi uygulamalar için kullanılır.
Sonlu Elemanlar Analizinin Uygulama Alanları
FEA analizi çeşitli endüstrilerde kullanılır. Bu endüstrilerden bazıları şunlardır:
- – Otomotiv: Yazılım yeni otomobillerin ve kamyonların tasarımı ve geliştirilmesinde yaygın olarak tercih edilir. FEA, otomobillerin ve kamyonların performansını, güvenliğini ve yakıt verimliliğini iyileştirmek için kullanılabilir. Örneğin, otomobillerin çarpışma testlerini simüle etme, motorların ve şanzımanların termal davranışını tahmin etmenin yanı sıra aerodinamik verimliliği iyileştirmek için de tercih edilebilr.
- – Havacılık ve Savunma: FEA, havacılık ve savunma endüstrisinde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Uçakların, helikopterlerin, roketlerin ve diğer havacılık sistemlerinin tasarımı ve geliştirilmesinde uygulanabilir. FEA havacılık sistemlerinin performansını, güvenliğini ve dayanıklılığını iyileştirmek için tercih edilebilir. Örneğin, uçakların yorulma dayanıklılığını tahmin etmek, helikopterlerin kanat titreşimlerini simüle etmek ve roketlerin fırlatma performansını iyileştirmek için kullanılabilir.
- – Makine Mühendisliği: Makine mühendisliği endüstrisinde makinelerin, cihazların ve diğer mekanik sistemlerin tasarımı ve geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. FEA, makinelerin performansını, verimliliğini ve güvenliğini iyileştirebilir. Örneğin, makinelerin aşınma direncini tahmin etmek, cihazların titreşimlerini simüle etmek ve makinelerin termal davranışını iyileştirmek için tercih edilebilir. Bu noktada Cadem Digital’in sunduğu çözümler arasında SIMULIA yazılımı ile uygulamalı mühendislik çözümlerini simülasyonlar sayesinde kolaylıkla çözebilirsiniz.
- – İnşaat Mühendisliği: İnşaat mühendisliği endüstrisinde binaların, köprülerin, barajların ve diğer yapıların tasarımı ve geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılır. Yapıların performansını, dayanıklılığını ve güvenliğini iyileştirmek için uygulanabilir. Örneğin, FEA, binaların depreme dayanıklılığını tahmin etmek, köprülerin eğilme davranışını simüle etmek ve barajların sızdırmazlık performansını iyileştirmek için tercih edilebilir.
- – Enerji: FEA, enerji endüstrisinde enerji üretim sistemlerinin, enerji depolama sistemlerinin ve enerji dağıtım sistemlerinin tasarımı ve geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılır. Enerji sistemlerinin performansını, verimliliğini ve güvenliğini iyileştirmek için FEA analizine başvurulabilir. Örneğin, nükleer santrallerin basınçlı su reaktörlerinin davranışını simüle etmek, rüzgar türbinlerinin kanatlarının yorulma direncini tahmin etmek ve elektrik şebekelerinin kararlılığını iyileştirmek için kullanılabilir.
- – Tıp: Tıbbi cihazların, biyolojik sistemlerin ve insan vücudunun tasarımınının yanı sıra geliştirilmesinde yaygın olarak tercih edilir. FEA analizi sayesinde tıbbi cihazların performansı, güvenliği ve etkinliğini iyileştirilebilir. Örneğin, kalp pillerinin elektrotların kalp kası üzerindeki etkilerini simüle etmek, ortopedik implantların kemiklere nasıl uyum sağladığını tahmin etmek ve kanser tedavisinde ilaçların dağıtımını iyileştirmek için kullanılabilir.
FEA analizi karmaşık sistemlerin davranışını tahmin etmek için güçlü bir araçtır. Tasarımcılara ve mühendislere, bu sistemlerin davranışını daha iyi anlamalarına ve pratik tasarımlar yapmalarına yardımcı olur.
Mekanik tasarımda FEA
Mekanik tasarımda yaygın olarak tercih edilen FEA analizi mekanik parçaların ve sistemlerin performansını, güvenliğini ve verimliliğini iyileştirmek için kullanılabilir.
Mekanik tasarımda FEA’nın bazı yaygın uygulamaları şunlardır:
- – Yeni parçaların ve sistemlerin tasarımı ve geliştirilmesi
- – Mevcut parçaların ve sistemlerin performansının iyileştirilmesi
- – Arızaların tespiti
- – Ürün güvenliğinin değerlendirilmesi
Havacılık ve Savunma Alanında FEA
FEA analizi, havacılık ve savunma alanında da yaygın olarak kullanılmaktadır. Havacılık ve savunma sistemleri performansını, güvenliğini ve dayanıklılığını iyileştirmek için tercih edilebilir.
Havacılık ve savunma alanında FEA analizinin bazı yaygın uygulamaları şunlardır:
- – Yeni havacılık ve savunma sistemlerinin tasarımı ve geliştirilmesi
- – Mevcut havacılık ve savunma sistemlerinin performansının iyileştirilmesi
- – Arızaların tespiti
- – Ürün güvenliğinin değerlendirilmesi
Havacılık ve savunma alanında söz konusu yazılım aşağıdakiler gibi çeşitli uygulamalarda kullanılabilir:
- – Bir uçağın kanadının yorulma dayanıklılığını değerlendirmek
- – Bir helikopterin rotorunun titreşim davranışını tahmin etmek
- – Bir roketin fırlatma sırasındaki davranışını simüle etmek
- – Bir savaş uçağının radar kesiti (RCS) değerini tahmin etmek
FEA hemen hemen her noktada hayatınıza inovatif bir çözüm getirmektedir. Bu noktada Cadem Digital gibi güvenilir bir uzmandan yardım alabilirsiniz. FEA çözümlerimiz sayesinde mekanik tasarım, havacılık ve savunma alanlarında hem tasarımcıların hem de mühendislerin sistemlerin davranışını anlamalarına yardımcı, pratik ve kolay çözümlere ulaşabilirsiniz.
Önceki yazımıza https://cademdigital.com.tr/tasarimin-cevresel-etkisi-ve-surdurulebilirlik-surdurulebilir-tasarim/ linkinden ulaşabilirsiniz.