Zamana Bağlı Yükler Altında Güvenli ve Dayanıklı Tasarım
Modern mühendislik uygulamalarında sistemler artık yalnızca sabit yükler altında değil; titreşim, darbe, ivme, ani frenleme, döner kütle etkileri ve çevresel dinamik yükler altında çalışmaktadır. Bu nedenle günümüz tasarım süreçlerinde yalnızca statik analizler yeterli olmamakta; dinamik sistem davranışını gerçekçi şekilde modelleyen Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) vazgeçilmez hale gelmektedir.
FE-TECH İleri Mühendislik olarak; savunma sanayi, raylı sistemler, otomotiv, borulama ve ağır sanayi projelerinde, zamanla değişen yükler altındaki yapısal davranışı doğru tahmin etmek için ileri seviye dinamik analiz çözümleri sunuyoruz.
Dinamik sistem, zamanla değişen kuvvetler, hızlar ve ivmeler altında davranış gösteren mekanik veya yapısal sistemleri ifade eder.
Gerçek hayattan örnekler:
Raylı sistem araç gövdeleri ve bogie yapıları
Otomotiv şasi ve süspansiyon sistemleri
Savunma sanayi platformları ve mühimmat taşıma ekipmanları
Boru hatları ve basınçlı kaplar (akış kaynaklı titreşimler)
Döner makineler, redüktörler ve taşıyıcı konstrüksiyonlar
Bu sistemlerde oluşan gerilmeler, yer değiştirmeler ve titreşim genlikleri yalnızca yük büyüklüğüne değil; yükün zamana bağlı değişimine de doğrudan bağlıdır.
Statik analizler yalnızca sabit yükler altındaki davranışı gösterir. Ancak gerçek çalışma koşullarında:
Darbe yükleri
Rezonans etkileri
Sürekli periyodik kuvvetler
Ani hızlanma ve yavaşlama durumları
Yorulma hasarına yol açan gerilme döngüleri
gibi etkiler kritik rol oynar.
Bu tür durumlar yalnızca dinamik FEA ile doğru şekilde değerlendirilebilir.
Amaç:
Bir yapının doğal frekanslarını ve titreşim mod şekillerini belirlemek.
Nerede kullanılır?
Raylı sistem gövdeleri
Makine şaseleri
Otomotiv gövde panelleri
Savunma sanayi platformları
Sağladığı çıktılar:
Doğal frekanslar (Hz)
Mod şekilleri (mode shapes)
Rezonans riski olan bölgeler
Modal analiz, tasarımın çalışma frekans aralıklarında rezonansa girip girmeyeceğini öngörmek açısından kritik öneme sahiptir.
Amaç:
Sürekli ve periyodik yükler altında titreşim genliğini ve gerilme büyümesini hesaplamak.
Nerede kullanılır?
Döner makineler
Fan, pompa ve motor muhafazaları
Raylı sistem bogie bileşenleri
Sağladığı çıktılar:
Frekans–genlik grafikleri
Kritik rezonans bölgeleri
Gerilme büyütme katsayıları
Amaç:
Zamanla değişen yükler altında sistemin gerçek davranışını incelemek.
Nerede kullanılır?
Ani fren ve ivmelenme senaryoları
Darbe ve çarpma etkileri
Deprem yükleri
Vinç yük alma–bırakma durumları
Sağladığı çıktılar:
Zaman–gerilme grafikleri
Yer değiştirme–zaman eğrileri
Hasarın başladığı kritik zaman aralıkları
Amaç:
Çok hızlı olayları ve büyük deformasyon içeren senaryoları çözmek.
Nerede kullanılır?
Çarpışma ve düşme testleri
Patlama etkisi
Balistik senaryolar
Askerî platform dayanım analizleri
Bu tür analizlerde temas, plastik şekil değiştirme ve kırılma davranışı yüksek doğrulukla modellenir.
Dinamik sistemlerin hareket denklemi şu şekilde ifade edilir:
M · ü + C · u̇ + K · u = F(t)
Burada:
M → Kütle matrisi
C → Sönüm matrisi
K → Rijitlik matrisi
u → Yer değiştirme
u̇ → Hız
ü → İvme
F(t) → Zamana bağlı dış kuvvet
Bu denklem, sistemin zamana bağlı davranışını belirleyen temel matematiksel altyapıyı oluşturur.
Dinamik analizlerde doğruluk, yalnızca kullanılan yazılıma değil; modelleme kalitesine de doğrudan bağlıdır.
Sık Yapılan Hatalar
Çok kaba mesh kullanımı
Düzensiz eleman oranları
Hatalı zaman adımı (time step) seçimi
Doğru Yaklaşım
En küçük eleman boyutuna göre kritik zaman adımı belirlenmeli
Explicit analizlerde Courant kriteri uygulanmalı
Kritik bölgelerde mesh yoğunluğu artırılmalı
Sonuçlar mesh bağımsızlık çalışmalarıyla doğrulanmalı
Gerçek sistemlerde titreşimler her zaman sönümlenir. Bu etkiyi doğru yansıtmak için uygun sönümleme modelleri kullanılmalıdır.
Yaygın kullanılan modeller:
Rayleigh Damping → Yapısal titreşim analizleri
Modal Damping → Raylı sistem ve otomotiv uygulamaları
Viscoelastic Damping → Kauçuk ve elastomer parçalar
Structural Damping → Metal konstrüksiyonlar
Yanlış seçilmiş bir damping modeli, rezonans genliklerini ciddi şekilde hatalı gösterebilir.
Dinamik analizlerin en kritik çıktılarından biri, gerilme zaman geçmişi verileridir. Bu veriler doğrudan yorulma analizlerinde kullanılarak gerçek ömür tahmini yapılabilir.
FE-TECH yaklaşımı:
Dinamik analiz ile gerilme zaman geçmişi elde edilir
Bu veri nCode yazılımına aktarılır
Parçanın gerçek çalışma ömrü hesaplanır
Kritik hasar bölgeleri belirlenir
Tasarım revizyonu önerilir
Bu yöntem özellikle:
Raylı sistem süspansiyonları
Boru hatları
Savunma sanayi platformları
Otomotiv bağlantı elemanları
için yüksek güvenilirlik sağlar.
FE-TECH İleri Mühendislik tarafından gerçekleştirilen bir örnek projede, MK45 MOD2 mühimmat taşıma arabasının dinamik davranışı detaylı olarak analiz edilmiştir.
Uygulanan adımlar:
3D CAD model oluşturma
Malzeme ve temas tanımları
Modal analiz ile rezonans kontrolü
Transient analiz ile ani yük senaryosu
Yorulma analizi ile uzun ömür tahmini
Elde edilen çıktılar:
Maksimum gerilme bölgeleri
Kritik titreşim frekansları
Güvenlik katsayıları
Tasarım iyileştirme önerileri
Bu sayede ürün, askeri standartlara uygun şekilde optimize edilmiştir.
FE-TECH İleri Mühendislik bünyesinde dinamik analiz projelerinde kullanılan başlıca yazılımlar:
ANSYS Mechanical → Modal, Harmonik, Transient
ANSYS LS-DYNA → Explicit Dynamics
RecurDyn → Çok cisimli dinamik
nCode → Yorulma analizleri
Endurica DT/EIE → Kauçuk ve elastomer analizleri
SDC Verifier → Kaynak dayanımı
CivilFEM → Altyapı dinamiği
Bu entegre yapı sayesinde hem yapı hem de hareket dinamiği aynı proje içinde değerlendirilir.
Dinamik sistemlerde yalnızca statik güvenlik yeterli değildir. Rezonans, yorulma, darbe ve zamanla değişen yük etkileri doğru şekilde hesaba katılmadığında, ürün ömrü ciddi şekilde kısalabilir ve beklenmeyen hasarlar oluşabilir.
Dinamik FEA sayesinde:
Ürün güvenliği artırılır
Tasarım revizyonları erkenden yapılır
Fiziksel test maliyetleri düşürülür
Sertifikasyon süreçleri hızlanır
Gerçek çalışma ömrü tahmin edilir
Zamana bağlı yükler altında çalışan sistemleriniz için ileri seviye dinamik analiz çözümleri sunuyoruz.
Modal, harmonik ve transient analiz
Çarpışma ve darbe simülasyonları
Yorulma ömrü hesapları (nCode)
Raylı sistem, savunma sanayi ve ağır sanayi projelerine özel çözümler
Projenize özel teknik değerlendirme almak için bizimle iletişime geçin.
👉 Teklif Al