8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
1/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 1
DOKUZ EYLL NVERSTESMAKNE MHENDSL BLM
ANSYS WORKBENCH LE YORULMAANALZ
Hazrlayan
Yuksel Chaush2001508085
Danman: Do.Dr. Mehmet Zor
ubat 2008ZMR
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
2/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 2
nsz
Gelien Dnyada gelien teknolojiyi takip etmek ve renmek insanabyk avantajlar ve kolaylklar sunmaktadr.Ansys Workbenchprogram da bunlardan birtanesidir.Giderek globalleen dnyadaTrke kaynak bulma asndan byk bir sknt yaanmaktadr.Trkeolarak hazrlanan bu almann ,okyanusta bir avu su misali kaynakeksikliini gidermede yardmc oca dncesindeyim.Beni bu almay hazrlamaya ynelten deerli hocam saynDo.Dr.Mehmet Zora ,almada emei geen Makine Mhendisi saynMehmet Kamil Sarya, maddi ve manevi desteini benden hi birzaman esirgemeyen sevgili dostum gzel insan Deniz Bilimleri
Enstits Deniz Jeofizii blm yksek lisans rencisi say
n CabirAlkana teekkr bir bor bilirim.
04/02/08Yksel rfan Chaush
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
3/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 3
indekiler
Sayfa1.GR 6
1.1 Analiz Tipi Seimi 7
1.2 Ykleme Durumu Seimi 8
1.2.1 Sabit Genlikte Ykleme 8
1.2.2 Deiken Genlikte Ykleme 9
1.2.3 Orantl veya Orantsz Ykleme 9
1.3 Ortalama Gerilme Etkileri 10
1.3.1 Ortalama Gerilme Erileri 12
1.4 ok Eksenli Gerilme Dz. Fakt. 13
1.5Yorulma Deiimi(Fatigue Modification) 13
1.5.1 Sonsuz mr Deeri(Value of Infinite Life) 13
1.5.2 Yorulma Mukavemet Faktr(Fatigue Strength .Fact)15
1.5.3 Yk Faktr (Load Scale Factor) 16
1.5.4 Stress Life Interpolation 16
1.6 Sonularn Deerlendirilmesi 17
1.6.1 Yorulma mr (Fatigue Life) 17
1.6.2 Yorulma Hasar (Fatigue Damage) 18
1.6.3 Gvenlik Faktr (Fatigue Safety Factor) 19
1.6.4 Biaxiality Indication 20
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
4/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 4
1.6.5 Yorulma Hassasiyeti (Fatigue Sensitivity) 21
1.7 Gerilme Tanmlar 21
1.8 zet 22
2.CONSTANT AMPLITUDE, PROPOTIONAL LOADING 24(Sabit Genlik,Orantl Ykleme)
2.1 Problemin Tanm 24
2.2 Ansys Workbench Programn altrlmas 25
2.3 Program Modllerin Tantm 26
2.4 Model Oluturmak 29
2.5 Model Analizi 32
2.5.1 Malzeme zelliklerin Girilmesi 34
2.5.2 Yklerin Girilmesi 41
2.5.3 Fatigue Data Girdileri 462.6 Solve 47
2.7 Sonularn Grlmesi 47
3.NON-CONSTANT AMPLITUDE,PROPOTIONAL LOADING 54(Deiken Genlik Orantl Ykleme)
3.1 Problemin Tanmlamas 56
3.1.1 mport lemleri 56
3.1.2 Malzeme Bilgileri 57
3.1.3 Ykleme Seimi 58
3.1.4 Yklerin Tanmlanmas 60
3.1.5 Solve 61
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
5/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 5
4.CONSTANT AMPLITUDE ,NON-PROPOTIONAL LOADING 64(Sabit Genlik Orantsz Ykleme)
4.1 Ortamn tanmlanmas (Environment) 64
4.2 Yklerin Girilmesi 65
4.3 zm Kombinasyonlar (Solution Combination) 66
4.4 Sonularn stenmesi 68
4.5 zm (Solve) 68
Fatigue References 70
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
6/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 6
1.GRMakina elemanlar genel olarak deiken yklerin ve gerilmelerin etkisialtndadr.Elemana etki eden ykler statik olsa bile kesitinde meydanagelen gerilmeler deiken olabilir.rnein dnen bir mile etki edenstatik ykn oluturduu gerilmeler tam deikendir.Deiken gerilmelerin etkisi altndaki elemanlarda bunlarn maximumdeerleri deil tekrar says nemlidir.evrimsel olarak deiengerilmeler malzemenin i yapsnda baz ypranmalara sebepolur.Bylece kopma olay statik snrlarn ok altnda meydanagelir.Deiken gerilmelerin etkisi altnda malzemenin i yapsndakideiikliklere yorulma ve elemann kopuncaya kadar dayand sreye
de mr ad verilir.Elemann mr genellikle evrim says ile tarifedilir.Deiken zorlanmada kopma i yapdaki veya d yzeydeki birsreksizlik noktasndan balar.Bu nokta civarnda malzeme yorulur biratlak meydana gelir.Zamanla bu atlak derinleir,sonunda atlakdndaki blgedeki gerilme mukavemet snrn aarak elemann birdenbire krlmasna neden olur.Bu ekilde oluan krlma yzeylerinde ikiblge grlr.Krlma yzeyinin bir ksm mat ve dz,diyer ksm iseparlak ve tanelidir.Birinci blge nceden meydana gelen ve zamanlabyyen atla gsterir.kinci blge ise birden bire kopan blgedir.Bir ok para balangta ok iyi alabilir yalnz belli bir sre sonra
yklemenin evrim saysna bal olarak yorulma hasarna urayarakilevselliini yitirir.Yorulma analizinin temel amac malzemenin mrsresince nekadarlk bir evrime dayanabileceini karakterizeetmektir.Yorulma analizinde genel olarak 3 ana metodmevcuttur.Bunlar Strain Life,Stress Life ve Fracture Mechanicsdir.Ansys Workbench Fatigue Modl bunlarn ilk ikisini kullancya sunar.Strain Life yaklam gnmzde olduka yaygn bir ekildekullanlmaktadr ve yorulmann dk evrim saylarn karakterizeeden, tipik olarak atlak balangcn kapsayan bir metodtur.Dieryandan Stress Life ise parann toplam mr ile ilgilenir bunun iinatlak balangcn ve atlak ilerleyiini kapsamaz.Analizleri evrimsaylarna gre snflandrrsak Strain Life dk sayl evrimler iinkullanrz bu yzden Low Cycle Fatigue (LCF) olarak bilinir aynzamanda yksek saydaki evrimler iinde kullanlabilir.LCF genellikle
510 ve bundan daha dk evrimleri kapsar.Stress Life S-N(Stress-Cycle Curves) diagramna dayanr ve genellikle yksek evrimlerikapsar bundan dolay High Cycle Fatigue (HCF) diye bilinir. 510 ve zerievrimleri kapsar.Fracture Mechanics(Krlma Mekanii) varsaylan bir kusur veya boyutubilinen bir hasar ile balar ve atlan ilerlemesini inceler bu yzdenbazende Crack Life (atlak mr) diye bilinir. atlan byme
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
7/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 7
hz,atlan mr srecindeki blgeler ve kritik atlak boyu hakkndakibilgileri kapsar.
Bu durumda atlak balangc (Crack initiation) art atlak mr (CrackLife) parann toplam mrne eittir. te bu alma parann toplammr zerine yaplmtr.
1.1Analiz Tipi SeimiGenel olarak yorulma sonularnn bal oduu 5 adet girdimevcuttur.Bunlar;
Fatigue Analysis Type (Stress-Strain Life seimi) Loading Type (Ykleme Durumu Seimi) Mean Stress Effects Multiaxial Stress Correction Fatigue Modification Factor
Fatigue Analysis Type
Loading Type
Mean Stress Efects
Multiaxial Stress Correction
Fatigue Modification Factor
ekil 1. Yorulma Analiz emas
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
8/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 8
1.2 Ykleme Durumu SeimiBu alma para mr ile ilgili olduu iin yorulma analizi,Stress Lifemetodu ele alnarak yaplacaktr ve aada belirtilen ykleme eitleritantlp bunlardan Ansys Workbenchin destekledii 3 ykleme durumuiin rnekler verilip anlatlacaktr.
Constant Amplitude,Propotional Loading (Sabit Genlik,OrantlYkleme)
Constan Amlitude , Non-Propotional Loading (Sabit Genlik,Orantsz ykleme)
Non-Constant Amplitude ,Propotional Loading (Deiken Genlik,Orantl Ykleme)
Non-Constant Amplitude,Non-Propotional Loading (DeikenGenlik ,Orantsz Ykleme)
1.2.1 Sabit Genlikte Ykleme(Constant Amplitude Loading)
Yukarda belirtildii gibi yorulma tekrarlanan ykler sonucu meydanagelir.Bu durumda paraya uygulanan maximimum ve minimumgerilmelerin deimedii yani sabit kald uygulamalara Sabit GenlikliYkleme ad verilir. En basit ykleme eidi olduu iin ilk nce buykleme eidi ele alnacaktr.
ekil 2
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
9/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 9
1.2.2 Deiken Genlikte Ykleme(Non-Constant Amplitude Loading)
Burada yklemenin orantl olmasna ramen gerilme genlikleri veortalama gerilme zamanla deiiyor. Bu ykleme eidi iin zelgereksimlere ihitya vardr. Bunun iin ileride ayrntl olarakaklanacaktr.
1.2.3 Orantl veya Orantsz Ykleme(Propotional,Non-Propotional Loading)
Ykleme eitleri Orantl veya Orantsz olabiliyor.Orantl yklemede ,esas gerilmelerin oran sabit olduu ve zamanladeimedii kabul edilir.
=1
2
Sabit
Orantsz yklemede ise gerilme bileenleri ile ilgili herhangi birbalant yoktur.Aada sralanan durumlar iin geerlidir;
Ayn noktaya ki farkl ykleme durumu sz konusu olduunda Statik bir ykleme stne deiken bir ykleme halinde Nonlineer snr artlar
ekil 3
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
10/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 10
1.3Mean Stress Effects (Ortalama Gerilme Etkileri)
Analiz tipi seimi (Stress-Strain Life) ve ykleme eklini tayin ettiktensonra bir sonraki adm Mean Stress Correctionnun kullanlpkullanlmamasna karar vermektir.Malzemelerin yorulma ile ilgilizellikleri genellikle tam deiken (fully reversed) sabit genlikli(Constant Aamplitude) testlerde elde edilir.Oysaki (baz ortalamagerilmeler grlsede) pratikte bu tr yklemelerin olmas oldukanadirdir.Ykleme tam deikenden farkl ise o zaman ortalama gerilmemevcuttur ve hesaplanmas gereklidir. Ortalama gerilmelerihesaplamak iin Soderberg,Goodman veya Gerber gibi teorilerkullanlr.Goodman bir yandan gevrek malzemeler iin iyi bir terciholurken dier yandan Gerber de snek malzemeler iinseilebilir.Soderberg ise dk snekli malzemeler iin kullanldr.
ekil 4
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
11/71
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
12/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 12
1
2
__
=
+
StrengthUltimate
Mean
LimitEndurance
gAlternatin
SS
1.3.1Mean Stress Curves(Ortalama Gerilme Erileri):
Mean Stress Curves deneysel yorulma verilerini kullanarak ortalamagerilmelerin etkilerini hesaplamak iin kullanlr.ki farkl eri eidimevcutur:
1. Mean Stress Value Curves: Burada deney parasna deiken birgerilme genlii uygulanrken sabit bir ortalama gerilmeninbindirilmesidir.Pratikte uygulanmas olduka zordur
2. R-ratio Stress Curves: Mean Stress Value Curves ile benzerdiryalnz tek fark deney parasna belirli bir ortalama gerilmeninuygulanmas yerine daha uygun ve tutarl bir ykleme oranuygulanmasdr.Bunun pratikte uygulanmas daha kolaydr
ekil 7 Gerber Diagram ve Forml
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
13/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 13
1.4 Multiaxial Stress Correction Factor (ok Eksenli GerilmeDzeltme Faktr)
Deneysel veriler genellikle tek eksenli gerilme sonularndanibarettir.Oysa Yorulma analizi sonular genellikle ok eksenligerilmelerden olumaktadr.Baz noktalarda gerilmelerin ok eksenlidurumdan tek eksenli duruma dntrlmesi gerekir.Von-Misses,Maximum kayma veya farkl gerilme bileenleri tek eksenlideneysel verilerle karlatrlmas iin kullanlabilir.
1.5 Fatigue Modification
1.5.1 Value of Infinite Life (Sonsuz mr Deeri)
Deiken genlikli (non-constant amplitude) yklemede yorulma analiziyaparken kullanlabilecek dier bir seenek ise sonsuz mrdeeridir.Sabit genlikli yklemede, meydana gelen gerilme genlii S-Ndiagramna girilen en kk gerilme genliinden daha kk ise para
ekil 8
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
14/71
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
15/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 15
Sonsuz mr deeri 1e6olduu zaman
damage(hasar) matris
sonular.Toplam hasar
0.19 olarak hesaplanr.
Burada ise sonsuz
mr deeri 1e9
olduu zamanki
sonular
grlyor.Toplam
hasar 0.12 olarak
hesaplanr.(%37 daha
az hasar)
ekil 10
ekil 11
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
16/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 16
1.5.2 Fatigue Strength Factor (Yorulma Mukavemet Faktr)
Malzemenin yorulma zelikleri ile ilgili testler genelikle ok zel vekontroll koullar altnda gerekletirilir.Eer analiz edilecek para testkoullarndan farkl ise bu modifikasyon faktr aradaki farklarhesaplamak iin kullanlabilir.Fatigue Strength Factor ( fk ) yorulma
mukavemetini drd iin birden kk olmaldr.Bu faktr sadecegerilme genlikleri iin kullanlr ve ortalama gerilmeleri etkilemez.
1.5.3Load Scale Factor (Yk Faktr)
Eer istenirse girilen bir Loading Scale Factor deeri iin hem gerilmegenlikleri hem de ortalama gerilmeleri lp bu deere gredengelenebilir.Bu deer statik bir modelin zerinde deien ortalamave gerilme genliklerin iddetlerini grmek iin her defasnda zmbulmaktan kanmak iin kullanldr.
1.5.4Stress Life Interpolation
ekil 12
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
17/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 17
Stress Life analizi S-N erisinde belli bir deeri bulmak isterse her
zaman mevcut olmayabilir.Bunun iin stress life interpolasyonagider.Stress Life analizinde bu ilemi gerekletiren 3 ayr metodbulunur bunlar; log-log , Semi-log ve Lineer dir.Sonular seilenmetoda gre deiir.Ama genellikle S-N erisini ve karlk gelendeerleri grmek asndan log-log metodunun kullanlmas dahauygundur.
1.6Sonularn Deerlendilmesi
1.6.1 Fatigue Life (Yorulma mr)
ekil 13
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
18/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 18
Yorulma analizi yaplan parann muhtemel mrnn tayini iinkullanlr.Yorulmadan dolay parann kopaca ana kadarki evrimsaylarn gsterir.
1.6.2Fatigue Damage (Yorulma Hasar)
Verilen mr iin yorulma hasarn gsterir.Fatigue Damage iin birdenbyk deerler mr tamamlanncaya kadar olan hasarlar gsterir.
ekil 14
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
19/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 19
1.6.3 Fatigue Safety Factor (Yorulma Gvenlik Faktr)
Verilen mrde parann gvenirlii hakknda bize bilgi verir.Maximumgvenlik faktr 15 deeridir ve 1den kk olan deerler mrtamamlanmadan nceki gvensiz blgeleri temsil eder.
ekil 15
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
20/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 20
1.6.4Biaxiality Indication
Daha nce belirtildii gibi yorulma ile ilgili malzeme zellikleri tekeksenli gerilmeler altnda belirlenir.Bu sonu kullancya btn model
zerindeki gerilme durumlar ve bunlarn yorumlanmas hakknda bilgiverir.Tek eksenli gerilmeler 0,kayma gerilmeleri -1 ve ift eksenligerilmeler 1 ile temsil edilir.
ekil 16
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
21/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 21
1.6.5 Fatigue Sensitivity (Yorulma Hassasiyeti)
Yorulma sonular kritik blgelerdeki yklemenin bir fonksiyonu olarak
nasl deitiini gsterir.Hassasiyet mr , hasar veya gvenlikfaktr iin bulunabilir.
1.7 Gerilme TanmlarConstant Amplitude,Propotional Loading durumunu ele alrsak max. Vemin. Gerilmeler max ve min ise;
ekil 16
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
22/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 22
The stress range (Gerilme Deiimi) minmax =
The mean stress (Ortalama Gerilme)2
minmax
+=m
The stress Amlitude or Alternating Stress (Gerilme Genlii)2
=a
The stress ratio (Gerilme oran) R=max
min
Fully-reversed loading ,eit ve zt ynl ykleme durumu olduuzaman.( m
=0 ve R=1 )
Zero Based loading durumu ykn uygulanp tekrar gerikaldrld zaman meydana gelir. (
2
max
=m , R=0 )
1.8 zet:
Aada u ana kadar bahsedilen durumlarda Fatiguge AnalysisStress Life metodunun daha pratik olmas iin adm adm gsterenbir ema hazrlanmtr.
max
min
ekil 17
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
23/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 23
Loading Type
-Constant Amplitude , Propotional Loading
-Constant Amplitute , Non-Propotional Loading
-Non-Constant Amplitude , Propotional Loading
-Non-Constant Amlitude , Non-Propotional Loading
Fatigue Analysis Type
-Stress Life
Mean Stress Effects
-Goodman
-Soderberg
-Gerber-Mean Stress Curves
-Mean Stress Dependant
-Multiple r-ratio curves
-None
Multiaxial Stress Correction-Component X
-Component Y
-Component Z
-Component YZ-Component XZ
-Von Misses
-Maximum Shear-Maximum Principal
-Abs Maximum Principal
Fatigue Modification
-Volume of infinite life
-Fatigue Strength Factor
-Load Scale Factor-Interpolation Type
-Log-Log
-Semi-Log
-Linear
ekil 18
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
24/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 24
2CONSTANT AMPLTITUDE PROPOTIONALLOADNG (Sabit Genlik,Orantl Ykleme)
RNEK 1
2.1 Problemin Tanm: ekilde grlen makina parasnn sa vesol yanlarndan mesnetlenmi orta ksmna da +-50000Nmlik bir
dndrme momenti etkimitir.
ekil 19
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
25/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 25
2.2 Ansys Workbench Programn ltrlmas
Balat (Start )> Programlar > ANSYS 10.0> ANSYS Workbench
Modllerin bulunduu aadaki pencere alr. WorkBenchdealmamzn her bir ana aamas farkl modllerde yaplr.
ekil 20
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
26/71
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
27/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 27
Proje ekrannda iken soldaki butonuna basnz. AadakiDesign Modeler ekran alr.
ekil 22
ekil 23
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
28/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 28
Eer sorulursa boyut olarak mm seiniz.
Bu ekranda iken Save as butonuna basarak geometrik modeliniziparca-1 isminde kaydediniz.(Hibir geometri olmamasna ramen boolarak kaydediyoruz).
ekil 24
ekil 25
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
29/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 29
steki butonuna basarak Project ekranna geri
dnerseniz kaydettiimiz parca-1 isimli almay grebilirsiniz.Projectekrannda iken butonuna basarsanz projeye ait baka biralma oluturabilirsiniz.
imdi parca-1 isimli almay ift tklayarak tekrar DesignModellerekranna geri dnp almamza balayabiliriz.
2.4 MODEL OLUTURMAK:Aadaki izim gerekli l ve constrainler verilerek oluturulur.
ekil 26
ekil 27
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
30/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 30
Daha sonar Revolve komutu kullanlarak kat hale getirilir.
ekil 28
ekil 29
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
31/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 31
Paraya komutlarn kullanarak 3 mm chamfer veririz,
Daha sonra komutu kullanlarak paraya 5mm ve3mm olmak zere radius verilir
ekil 30
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
32/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 32
Bylece para hazr hale geldi imdi ise yorulma anailizi iin gereklimalzeme zellikleri,S-N diagram vs. gibi girdileri tanmlayacaz.
2.5 MODEL ANALZ
Butonuna basarak Project ekranna geri dnlr
ekrann sol tarafnda bulunan butonuna baslarak analizblmne geilir.
ekil 31
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
33/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 33
Similasyon blmne gelindiinde sa tarafta bulunan SimilationWidzard ksmndan yapmak istediimiz analizi (Fatigue) seip Runtuuna basarz
ekil 32
ekil 33
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
34/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 34
Run komutundan sonra artk YorulmaAnalizi adn verdiimiz
projenin parca-1 adl modelini alma sahas iinde
yorulma analizini yapabiliriz.
Yine sa tarafta grlen Simulation Wizard ksmnda analiz iin gereklibilgileri teker teker gireceiz. Sol tarafta ise Model Tree modelaacmz grlmektedir buradan model zerinde yaplan almalargrlebilir ve gerek duyulduunda deiiklikler yaplabilir.
2.5.1 Malzeme zelliklerin Girilmesi:Wizard ksmda Verify Materials butonunu tkladktan sonra Detailsksmnda bize bir uyar penceresi alr ve hangi malzemeyikullanacamz sorar. Ansys Workbench programnn bize saladkolaylklardan birtanesi de sanayide sklkla kullanlan malzemelere aitzellikleri kendisinin vermesidir (Poison.Young modl,S-N vs.). Eerbu malzemeleri kullancaksak import dememiz gerekir ve alacakpencereden istediimiz malzemeyi seebiliriz.
ekil 34
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
35/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 35
ekil 35
ekil 36
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
36/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 36
Eer analizini yapacamz paraya ait malzeme zellikleri AnsysWorkbench veri tabannda mevcut deilse o zaman kendimiz girmemizgerekecek.Bunun iin Details ksmndan New Materiali seeriz .Burnekte malzeme zelliklerini kendimiz tanmlayacaz dierrneklerde ise Workbench veri tabanndan yararlanp her iki seeneide renmeye alacaz.
New Material seeneini setikten sonra alan Engieering Dataksmnda hi bir malzeme zellii tanmlanmamtr. Bize gereklimalzeme zelliklerini tanmlayacaz.Bunlar ncelikle Young Modl
,Poisson oran
ve S-N diagram
d
r.Dier zellikler gerektii takdirdeveya farkl analizlerde girilebilir (sl, elektromanyetik analizleri vs.)S-N diagramn girmek iin gerekli zellik seenei gzkmyor bunun
iin butonundan Alternating Stress ve Tensileyield Strength zelliini seip aktif hale getiririz.
ekil 37
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
37/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 37
Bu ilemleri yaptktan sonra Tensile Yield Strength deerini 1.98e+009olarak gireriz. S-N diagram ile igili deerleri girebilmek iin ekil 28de
ekil 38
ekil 39 ekil 40
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
38/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 38
okla gsterilen seenei tklarz . Alan pencerede ilk nce gerilmegenlikleri ve bu genliklere kar gelen evirim saylarn bize grafik
olarak gsterecek yntemleri seeriz.Genellikle Semi-Log veya Log-Logolarak seilmesi sonular grmemiz asndan bize kolaylk salar.
S-N erileri ortalama gerilmelere bal olduu iin gerektii takdirdedebirden faza S-N erisi girilebilir.Ksacas eer malzemenin farkl evrimsaylarna ait farkl ortalama gerilme deerleri mevcut ise bunlar dagirilebilir.Mean Curve type olarak R-ratio seilir.
ekil 41
ekil 42
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
39/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 39
Farkl S-N erileri girmek iin Mean Value sa tklayarak bu ilemyaplabilir.
Engineering Datada son aama Ortalama gerilmeleri ve bunlara karlkgelen evrim saylarn girmektir. Dikkat edilecek olursa evrim saysarttka malzemenin tad gerilme azalacatr, bu da bir sre sonramalzeme koptuu zaman normal kopma deerinin ok altnda birdeerde olacaktr.
ekil 43
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
40/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 40
ekil 44
ekil 45
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
41/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 41
Bu rnekte biz sadece 1 S-N diagram girdik ama gerekirse birden
fazlada girilebilir. ikonuna tklanarak simulasyonekranna geri dnlr.
2.5.2 Yklerin Girilmesi:Wizard penceresinden insert load butonuna tklanarak alacak uyarpenceresi bizi hangi butondan ykleme sememiz gerektiinigsterecek.
ekil 46
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
42/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 42
Buradan ilk nce Moment i seeriz daha sonra sol alt kede alanDetails ksmna nce ykn ugulanaca yzeyleri seip apply derizsonra yk ve ynn belirleriz.
ekil 47
ekil 48
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
43/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 43
+X ynnde +-50000 N.mlik moment ykledik imdi parannmesnetini (support) girelim.Bu sefer Widzard penceresinden insertsupports butonuna baslarak ilem gerekletirilir.
Burada yine ayn ekilde program bizi ynlendirerek mesnetimizinereden seeceimizi gosterir.Buradan sabit mesneti seeriz (fixedsupport)
ekil 49
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
44/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 44
Ekrann sol alt kesinde alan details ksmna paraysabitleyeceimiz yzeylerini seip apply butonuna tklarz.
ekil 50
ekil 51
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
45/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 45
ekil 52ekil 53
ekil 54
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
46/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 46
2.5.3 Yorulma Analizi Girdileri (Fatigue Data)
Wizard penceresinden Insert Fatigue Tool butonuna baslarak giriblmnde bahsedildii gibi ilk nce analiz tipine karar verilip seilir;Stress life ykleme biimi Fully reversed seilir.
ekil 55
ekil 56 ekil 57
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
47/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 47
Paraya uyguladmz yk tam deiken (fully reversed) olduundanherhangi bir ortalama gerilme teoremi girilmez.stediimiz analiz sonularn butonunu tklayarakseebiliriz.
2.6 Solve (zm):Modelin tanmlanmas bitmitir wizard penceresinden sove butonunatklanr stte bir uyar penceresi alr solve butonuna tekrar baslr veozm balar.
2.7 Sonularn Grlmesi:
Outline da Solution a eklediimiz sonularn ( Life,Damage, SafetyFactor vs..) zerine srasyla tklarsak modelde bu sonularn dalmngrebiliriz. Model zerinde her deer farkl bir renk ile temsil edilir. Solst kede ise bu renk skalasn grebiliriz.
ekil 58
ekil 59
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
48/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 48
ekil 60
ekil 61
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
49/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 49
ekil 62
ekil 63
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
50/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 50
ekil 64
ekil 65
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
51/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 51
nemli NOT: Eer ykten dolay malzemede oluacak gerilme genliiS-N diagramnda belirttiimiz gerilme genliklerinin en kndendaha kke, S-N diagramnda en kk gerilme genliine karlkgelen evrim says bize para mrn verir.Bylece yorulmasonularnda Life sonucunu grmek iin tkladmzda paramztamamen krmz renkte gzkecektir ve minimum life, S-Ndiagramnda en kk gerilme genliine karlk gelen evrim saysngsterir.Zaten mantk yrtrsek evrim says arttka malzemenintayaca genlik azalacandan (evrim says arttka malzemedeoluan deformasyonda artacaktr dolaysyla malzemenin tayacagerilmede azalacaktr) S-N diagramndaki en kk gerilmegenliinden daha kk bir genlik elde edersek bu da daha fazla birevrim demektir diagramda daha yksek bir evrim belirtilmedii iingvenlik asndan en kk genliye karlk gelen evrimi almas doalolacaktr.
steki rnekte paramza yklediimiz 50 000Nm lik momente karlkgelen para mr 1 evrimden azdr (min.life 0.1e-001) .Eer5000 Nm yklersek sonu ne olucak birlikte grelim:
ekil 66
ekil 67
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
52/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 52
Grld gibi paramz tamamen krmz renkte ve min.life S-Ndiagramnda en dk genlie karlk gelen evrim saysna eittir.(1.e+008 evrim)
NOT:Yorulma analizi sonularn grdkten sonra eer istenirse verilenyklemelere karlk gelen gerilme analizleri sonulardagrlebilir.Outlineda Solution blm altndaki Stress Tool seemeinetklanarak grlebilir.Farkl gerilme analizlerinide hesaplattrmakistenirse , yorulma sonular istenirken onlarda istenebilir.
ekil 68
ekil 69
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
53/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 53
3NON-CONSTANTAMPLITUDE,PROPOTIONAL LOADING(Deiken Genlik Orantl Ykleme)
Bir nceki blmde yklemenin max.ve min.gerilme genliklerinin sabitolduu constant amplitude,propotional loading ele alnd.Bublmde ise ykleme propotional olmasna ramen gerilme genliklerive ortalama gerilmenin zamanla deitii durum ele alnacak.
Dzensiz bir ykleme iin zel bir ileme ihtiya vardr.Dzensiz birykleme biimi iin evrim saysnn saymak rainflow evrim sayametodu ile gerekletirilir.
Rainflow evrim saya metodu dzensiz bir gerilme historysiniyorulma hesaplarnda kullanmak iin evrime dntrmek iin
gelitirilen bir tekniktir.
ekil 70
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
54/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 54
Farkl ortalama gerilmelerin ve gerilme genliklerin evrimlerini sayar
daha sonra bu evrimler kullanlarak yorulma hesab yaplr.
Damage summation (hasar tespiti ve hesab) Palmgran-Minerkural ile yaplr.Buradaki temel mantk farkl ortalamagerilmeleri ve gerilme genliklerine karlk gelen evrimler paramrnden ufak bir parasn kullanmalardr.Herhangi bir gerilmegenliine karlk gelen evrim N i , ve parann kopaca anakadarki evrim N ft olsun.Kopma mr evrim says (N ft)
tamamlannca olacaktr.
Deiken genlik iin her iki metod kullanlr.
time
tim
=1fi
i
N
N
ekil 72 Rainflow Matrix
ekil 71
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
55/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 55
RNEK 2
3.1 Problemin tanm: Parann alt noktasn sabitledik steki ikiadet civata yatan da silindrik mesnetle sabitledik ve parann iyzeyini deiken bir yklemeye maruz braktk.
3.1.1mport ilemi:leme nce paray (Solid Worksde modellendiinden) import ederekbalanr.mport ilemi eer istenirse yeni project oluturarak veya varolan bir projectde DesignModeller bolmnden file>importexternal geometry file ilemi yaplarak import edilebilir.
ekil 73
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
56/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 56
mport ileminden sonra busefer Simulation blmne geilerek analizilemi balanabilir.Burada yine bir nceki blmde ele alnan admlarteker teker izlenir .
3.1.2 Malzeme Bilgileri
1.Adm: nce malzeme bilgileri girilir(Bu rnekte Ansys databasedenfaydalnacak).Malzeme olarak Structural steel seilir ve bu malzemeyeait btn zellikler otomatik olarak verilmi olur.
ekil 74
ekil 75 ekil 76
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
57/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 57
Ayn zamanda S-N diagramda bize hazr olarak verilir.
3.1.3Ykleme Seimi
2.Adm Ykleme tipi semi: Ykleme tipini History Data,Analiztipimizi Stress life ve Ortalama Gerilme Teorisini Goodmanseeriz.History data bilgilerini ekil..de gsterilen kutucua tklayarakalan pencereden SAEBracketHistory dosyasn seeriz.Bin size 32 ,
ekil 77
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
58/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 58
infinite life 1.e+009 scale factor 5.e-003 ve stress componentEquivalent(Von-Misses) seilir.
rnek history datalar instalation directoryde bulunabilir:
ekil 78 ekil 79
ekil 80
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
59/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 59
C:\ProgramFiles\AnsysInc\v100\AISOL\CommonFiles\Language\en-us\EngineeringData\Load Histories
3.1.4 Yklerin Tanmlanmas
3.Adm Yklerin Girilmesi: Widzard penceresinden insert loadsbutonuna tklanarak 4448.22 Nluk yk parann st silindrik yzeyineuygulanr
Daha sonra yine widzard penceresinden busefer insert supportsbutonuna tklanarak cylindrical support ve fixed support olmak zereiki adet mesnet tanmlarz.
ekil 81
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
60/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 60
3.1.5Solve (zm)
Bu ilemlerden sonra sra solve komutunu kullanmaya geldi,butonabaslmadan nce grlmek istenen sonular istenir bunun yannda
Graph Results ikonundanda rainflow ve damage matrixlerideistenir.Sonular taker teker aada verilmitir.
ekil 82
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
61/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 61
Parann minimum mr 1.096e+002 evrimdir.
ekil 83 ekil 84
ekil 85
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
62/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 62
ekil 86
ekil 87
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
63/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 63
ekil 89 Damage
Matrix
ekil 88 Rainflow
Matrix
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
64/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 64
4CONSTANT AMPLITUDE, NON-PROPOTIONALLOADING (Sabit Genlik Orantsz Ykleme)
Bu blmde constant amlitude ,propotional loading ele alnacak.Burada temel mantk yorulma hesab iin tek bir loading Enviromentyerine ikitane loading Enviroment kullanlmasdr.Aadaki istisnalarhari constant amplitude non-propotional loading ,constant amplitudepropotional loading ilemi ile ayndr.
1. ki farkl ykleme iin iki ayr Enviroment blm alr2. Solution Combination blm eklenip iki Enviroment belirtilir3. Solution Combination blm iin Fatigue Tool eklenir ve
ykleme eidini non-propotional olarak girilir.4. Yorulma sonular aynekilde istenir ve zlr.
4.1Environment
ekil 90
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
65/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 65
4.2Yklerin Girilmesi
Bu ilemden sonra her iki Environment iin ykler ve mesnetlergirilir.Burada dikkat edilmesi geren her bir Environment iin farklykler uygulanabilirken ayn support girilmesidir.lk Environmente +Xynnde 1000 Nluk bir kuvvet ve frictional support girildi.(Parannayn blgesine birden fazla yk tanmlanr)
ekil 91
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
66/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 66
kinci Environmente X ynnde 1500 N ve yine parann btnyzeyine frictional support girilir.
Environmentler oluturulduktan ve ykler tanmlandktan sonra sraSolution Combinationnun oluturulmas.
4.3Solution Combination
ekil 92
ekil 93
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
67/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 67
Solution Combination oluturulduktan sonra zerine tklanp alanpencereye her iki Environment eklenir.
Environmentler eklendikten sonra Solution Combination iin FtigueTool (veya istenirse baka aralarda eklenebilir) eklenir.Fatigue Toola
tklanarak ykleme eidini Non-Propotional seilir.
ekil 94
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
68/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 68
Ykleme eidide girildikten sonra grmek istediimiz sonular istenir.
4.4 Sonularn istenmesi
4.5Solve
Bundan sonra butonuna tklanarak ilemgerekletirilir.Sonularn grlmesi diyer yklemelerde olduu gibiayn yoldan yaplr.
ekil 95
ekil 96
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
69/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 69
ekil 97
ekil 98
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
70/71
www.ansysbilgihavuzu.com
Workbenchte Yorulma Analizi 28 ubat 2008 70
NOT: Para malzemesi iin yine Ansys Databaseden faydalanarakStructural Steel seildi.
Fatigue References
1. Hancq, D.A., Walters, A.J., Beuth, J.L., Development of anObject-Oriented Fatigue Tool, Engineering with Computers, Vol16, 2000, pp. 131-144. This paper gives details on both theunderlying structure and engineering aspects of the fatigue tool.
2. Bannantine, J., Comer, J., Handrock, J. Fundamentals of Metal
Fatigue Analysis, New Jersey, Prentice Hall (1990). This is anexcellent book that explains the fundamentals of fatigue to anovice user. Many topics such as mean stress effects andrainflow counting are topics in this book.
3. Stephens, Ralph I., Fatemi, Ali, Stephens, Robert R., Fuchs,
Henry O. Metal Fatigue in Engineering, New York, John Wileyand Sons, Inc. (2001)
ekil 99
8/3/2019 ANSYS WORKBENCH LE YORULMA
71/71
www.ansysbilgihavuzu.com
4. Lampman, S.R. editor, ASM Handbook: Volume 19, Fatigue and
Fracture, ASM International (1996). Good reference to havewhen conducting a fatigue analysis. Contains papers on a wide
variety of fatigue topics.
5. U.S. Dept. of Defense, MIL-HDBK-5H: Metallic materials andElements for Aerospace Vehicle Structures, (1998). Thispublication distributed by the United States government gives
fatigue material properties of several common engineering
alloys. It is freely downloadable over the Internet from the NASAwebsite. http://analyst.gsfc.nasa.gov/FEMCI/links.html
Top Related