ABAQUS boru kesişimlerinin Sonlu Eleman Analizi (FEA), eleman tiplerinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Özellikle, hem altıgen (hexahedral) hem de kabuk elemanlar farklı avantajlar ve sınırlamalar sunmaktadır. Bu nedenle, bu çalışma, mühendislere doğru ve verimli simülasyonlar için en uygun eleman tipini seçme konusunda rehberlik etmek amacıyla iki yaklaşımı karşılaştırmaktadır.

Çalışmaya Genel Bakış

Boru kesişim analizi için:

• Geometrik olarak doğrusal olmayan analizler için, büyük yer değiştirmeleri, dönmeleri ve kaymaları karşılamak üzere katı (altıgen) elemanlar

• Bunlar arasında başlangıç ​​gerilme rijitliği ve yüzey yükü rijitliği yer almaktadır ve bu da basınç yükleri altında doğru modellemeye olanak tanır.

• Sonlu gerinimler dikkate alındığında, formülasyon gerinim ölçüsü olarak birim alan başına gerçek gerilimi ve entegre deformasyon oranını kullanır.

Sınır Koşulları:

• Malzeme: AISI 4130

• kuvvet: 1000 N

• Sınırlamalar: Serbestlik derecelerini kilitlemek için her iki açık uçta da kelepçeler bulunur.

Altıgen Elemanlar (C3D8R)

Tanım:

• C – Süreklilik

• 3D – Üç boyutlu

• 8 – Eleman başına düğüm sayısı

• R – Azaltılmış Entegrasyon

3DExperience Platformunda Mekanik senaryo oluşturma uygulamasında küresel eleman tipi seçimi. (Şekil 1)

 Boruların kesişme noktasındaki altıgen ağın gösterimi. (Şekil 2)

Boru yüzeyindeki ağ yapısının gösterimi (Şekil 3)

Süpürme ağı özellikleri (Şekil 4)

Sonuçlar:

• Maksimum yer değiştirme: 5,24 mm

C3D8R elemanlarıyla yer değiştirme (Şekil 5)

• Şekillerde Von Mises gerilim dağılımı gösterilmiştir

C3D8R elemanlarıyla Von Mises gerilimi (Şekil 6)

Avantajlar:

• Dahası, altıgen elemanlar karmaşık 3 boyutlu geometrinin doğru bir temsilini sağlar; özellikle boru kesişimlerinin modellenmesinde mükemmeldirler.
• Ek olarak, kayma kilitlenmesine daha az eğilimlidirler, bu da sayısal kararlılığı artırır.
• Ayrıca, yakınsak çözümlere ulaşmak için daha az elemana ihtiyaç duyulması, hesaplama verimliliğini artırır.

Dezavantajları:

• Ancak, özellikle karmaşık geometriler için altıgen elemanların ağ oluşturulması daha zordur.
• Ayrıca, eleman başına daha fazla düğüm sayısı nedeniyle daha yüksek hesaplama maliyetine neden olurlar.

Doğrusal Kabuk Elemanları (S4R)

Tanım:

• S – Kabuk

• 4 – Eleman başına düğüm sayısı

• R – Azaltılmış Entegrasyon

  3DExperience Platformunda Mekanik senaryo oluşturma uygulamasında küresel eleman tipi seçimi (Şekil 7)

Boru yüzeyindeki kabuk ağının gösterimi. (Şekil 8)

Boruların kesişme noktasındaki altıgen ağın gösterimi. (Şekil 9)

Sonuçlar:

• Maksimum yer değiştirme: 4,97 mm

S4R elemanlarıyla yer değiştirme (Şekil 10)

• Şekillerde Von Mises gerilim dağılımı gösterilmiştir

S4R elemanlarıyla Von Mises gerilimi (Şekil 11)

Avantajlar:

• Öncelikle, kabuk elemanlarının, karmaşık geometriler için bile, ağ oluşturulması daha kolaydır.

• Dahası, daha basit analizler için daha verimlidirler ve kurulum süresini azaltırlar.

Dezavantajları:

• Ancak, kabuk elemanları karmaşık kesişim noktalarında altıgen elemanlara kıyasla daha az doğrudur.

• Ayrıca, kayma kilitlenmesine daha yatkındırlar ve bu da sonuçları etkileyebilir.

• Ayrıca, benzer bir doğruluk elde etmek için, birleşim noktalarında kama gibi ek unsurlar gerekebilir.

Doğrusal Olmayan Kabuk Elemanları (S8R)

Tanım:

• S – Kabuk

• 8 – Eleman başına düğüm sayısı

• R – Azaltılmış Entegrasyon

3DEXPERIENCE Platformundaki Mekanik Senaryo Oluşturma uygulamasında küresel eleman tipi seçimini göstermektedir. (Şekil 12)

Boru yüzeyindeki kabuk ağını göstermektedir. (Şekil 13)

Boru kesişim noktasındaki altıgen ağı göstermektedir. (Şekil 14)

Sonuçlar:

• Maksimum yer değiştirme: 8,41 mm

S8R elemanlarıyla yer değiştirme (Şekil 15)

• Şekillerde Von Mises gerilim dağılımı gösterilmiştir

S8R elemanlarıyla Von Mises gerilimi (Şekil 16)

Ve maksimum yer değiştirme: 5,25 mm

S4R

S4R (doğrusal kabuk elemanları) için maksimum Von Mises Gerilmelerinin şu şekilde olduğu gözlemlenebilir:

ve maksimum yer değiştirme: 4,97 mm

S8R (doğrusal olmayan kabuk elemanları) için maksimum Von Mises Gerilmesinin şu şekilde olduğu belirtilebilir:

ve maksimum yer değiştirme: 8,24 mm

Çözüm

• Geometri Karmaşıklığı: Basit kesişimler için kabuk elemanlar yeterlidir; karmaşık kavisli kesişimler veya dallanmalar için altıgen elemanlar daha iyi doğruluk sağlar.

• Analiz Türü: Doğrusal statik analizde kabuk elemanları kullanılabilir; büyük deformasyonlar veya temas içeren doğrusal olmayan analizlerde ise altıgen elemanlardan faydalanılır.

• Ağ oluşturma deneyimi: Kabuk elemanlar yeni başlayanlar için daha kolaydır; pratikle altıgen elemanlar da verimli bir şekilde ağ oluşturulabilir.

Doğru eleman tipini seçmek, doğruluk, hesaplama maliyeti ve ağ oluşturma kolaylığı arasında bir denge sağlar. Her elemanın güçlü ve zayıf yönlerini anlamak, ABAQUSboru kesişim simülasyonları için güvenilir sonuçlar elde edilmesini sağlar.

• Yazar
• Son Blog Yazıları

Debaditya Chakraborty

Dassault Systèmes'te Endüstri Süreç Danışmanı

Dassault Systèmes'te Endüstri Süreç Danışmanı olan Debaditya, çok gövdeli dinamikler, CAD ve FEA alanlarındaki yeniliklere tutkuyla bağlıdır ve veri odaklı yöntemler kullanarak çok bağlantılı mekanizma tasarımında uzmanlaşmıştır. Metal Katmanlı Üretim simülasyonları, gemi yapısal analizi ve FEA süreç otomasyonu konularında deneyime sahiptir.

Debaditya Chakraborty son yazıları ( tümünü gör )

• ABAQUS Boru Kesişimi: Altıgen ve Kabuk Elemanlar - 10 Kasım 2025
• SIMULIA Vekil Modelleme 101: Fizik Simülasyonlarında Yapay Zeka ve Makine Öğrenimi - 8 Ekim 2025
• 3DEXPERIENCE Üzerinde MODSIM ile Güneş Panellerinin Optimize Edilmiş Termal Analizi - 15 Eylül 2025