Parça Simülasyon ve Analiz

Simülasyonlar hemen hemen her parçanın üretilmesinden önce kullanılabilen analiz programları tarafından oluşturulan sanal test ortamlarıdır. Fiziki üretimle harcanacak para ve zaman kaybının önüne geçmek amacıyla bilgisayar ortamında yapılan testlerin bütünüdür. Üretim maliyeti yüksek olan parçaların üretiminde sıklıkla kullanılan simülasyonlar doğru bir şekilde oluşturulup, analiz edildiklerinde firmaları ciddi zararlardan koruyabilmektedir. Gerçek dünyadaki sistem ve süreçlerin bilgisayar programları ile oluşturulan yapay ortamlarda gerçekleştirilmesi sayesinde üretimi yapılacak olan yeni ürünlerin, gerçekte verebilecekleri tepkilerin ve oluşabilecek deformasyonların tespit edilmesi olanaklı hale gelmektedir. Parça üretimindenden önce de parçanın üretiminden sonra da kullanılabilen simülasyon ve analiz yazılımları ile parçanın, statik, dinamik, şok ve darbeler içeren karmaşık durumlarda nasıl tepki göstereceği kolayca anlaşılabilmekte ve raporlanmaktadır. Ayrıca yapılan simülasyonların analizi ile gerçekleştirilecek raporlamalar da ürünün üretime geçmeden önce ne tür modifikasyonlardan geçmesi gerektiği hakkında detaylı bilgiler vermektedir. Parça üretiminde en yaygın olarak kullanılan iki metot, dinamik analiz ve sonlu elemanlar analizidir.

Dinamik analiz, hareketli sistemlerin analizlerinde kullanılan bir analiz yöntemidir. Yapının anlık veya zaman içerisinde yapacağı hareketinde, yapıya binecek yüklerin oluşturduğu gerilme ve gerinim değerlerinin okunması ve analiz edilmesi konusunda oldukça etkilidir. Mekanik parçaların dinamik yük analizi için kullanılan dinamik modelde tüm gövdeler rigid (sert katı gövde) olarak ele alınır. Genel olarak oluşturulacak parçanın yapısal tasarımının dayanıklılığını ölçmek için kullanılır. 

Sonlu elemanlar analizi (Finite Element Analysis), herhangi bir ürünün ya da çoklu parçadan oluşan bir sistemin standart kullanım anında maruz kalacağı kuvvet, titreşim, şok dalgası, kuvvet, ısı dayanımı ve sıvı akışı gibi fiziksel şartlara karşı nasıl tepki vereceğinin ölçümünü yapan ve rapor oluşturulmasını sağlayan bir analiz yöntemidir. Sonlu elemanlar analizi ürünün dayanımını göstermenin yanında tasarlandığı şekilde çalışıp çalışmadığının da anlaşmasını sağlar. Bilgisayar sistemleri aracılığıyla tamamiyle dijital ortamda oluşturulan ve uygulanan bu analiz yöntemi ürün geliştirme aşamasında en temel analiz yöntemlerinden biridir. Sonlu elemanlar analizi, test edilecek parçayı yüzbinlerce küçük sonlu elemana (mesh) bölerek çalışır. Bu yöntemde temel olarak her bir mesh yapısının fiziki şartlar altında nasıl tepki vereceği incelenmektedir. Bu işlemlerde kullanılan etki kuvvetleri ve simülasyonlar, matematiksel denklemler aracılığı ile oluşturulmaktadır. FEA ile parçaların mekanik stres, yorgunluk, ısı transferi, sıvı akış, mekanik titreşim ve benzeri fiziksel etkilerden nasıl etkilendiğini analizini yapmanız mümkündür.

Simülasyon ve analiz alanında kullanılan yazılımlardanbazıları aşağıdaki gibidir;

• Gerilme ve çekme konularında: ABAQUS, ANYSYS
• Akış ve dağılım: FLUENT, Openfoam
• Yapısal analiz: CAP, SAP2000, ASAS, STAAD
• Akışkan modellemesi: PIPENET, Flowmaster

Simülasyon ve Analiz birbirinden ayrılmayan iki metottur. Bu metotların birlikte kullanımından elde edebileceğiniz avantajlardan bazıları aşağıdaki gibidir;

• Dijital bir test yöntemi olduğu için parçaların fiziksel olarak üretimine başlanmasından önce bilgisayar ortamında sanal olarak incelenmesine imkanvermektedir. Bu da maliyetleri ve zaman kaybını oldukça azaltmaktadır.
  
  
• Oluşturulacak ürünün tüm sorunlarının bilgisayar ortamında yapılan simülasyonlarla tespit edilmesi sayesinde tasarımın revize edilmesi sağlanarak sorunsuz bir tasarım yapılması sağlanır.
  
  
• Malzemenin oluşturulduğundaki ağırlığının, üretebileceği gücün ve oluşturma sırasında karşınıza çıkabilecek maliyetlerin, ön bilgisini edinmeniz sağlanır. Bu konular hakkında önceden fikir sahibi olmanız parça üretimine geçip geçmemeniz konusunda sizlere oldukça yararlı bilgiler verir.
  
  
• Tasarım döngüsünün (tasarımın yapılması ve revize edilmesi gibi süreçler) çok daha ucuz ve çok daha hızlı bir şekilde yapılmasını sağlar.
  
  
• Çeşitli yüklere karşı, parçanın yapısal davranışının ve oluşabilecek deformasyonların daha net anlaşılması için görsel analizlerin yapılmasını sağlar.
  
  
• Parça üretiminde kullanılacak malzemenin yerine başka malzeme konulması istenilen durumlarda daha hızlı ve daha efektif ve maliyetsiz bir şekilde karşılaştırma yapılmasına olanak sağlar.