Mühendislik

Yapısal Analizde Kontak Türleri ve Davranışları

Çok gövdeli analizlerde, geometriler üzerinde temas ilişkileri tanımlanmalıdır. Kontak, sınır ve yük koşulları ile doğrusal statik, doğrusal olmayan statik, dinamik vb. gibi yapısal analizler, parçalar üzerinde uyguladığında, geometrilerin DOF (serbestlik derecesi) tanımlanmalıdır.

6 Serbestlik Derecesi Diagramı

Bir düğüm için DOF, yapının olası hareket serbestliğini temsil eder. Temel olarak bir kabuk elemanı, 3 eksenel ve 3 rotasyon olmak üzere 6 serbestlik derecesine sahiptir. DOF aynı zamanda hangi kuvvetlerin ve momentlerin bir düğümden (node) diğerine aktarıldığını temsil eder. Sonlu elemanlar analizinin sonuçları (sapmalar ve gerilmeler) genellikle düğümlerde verilir.

Yapısal analiz yazılımlarında temaslar eşlenerek oluşturulur. Üç farklı temas davranışı mevcuttur. Düğümden düğüme (noktadan noktaya), düğümden yüzeye (noktadan yüzeye) ve yüzeyden yüzeye olarak adlandırılırlar. Ön tanımlı olarak Ansys yazılımında, noktadan yüzeye ve yüzeyden yüzeye temas tipleri kullanılmaktadır. Noktadan yüzeye temas için “nokta” temastır ve “yüzey” hedeftir.

Yüzeyden yüzeye temas için, hem temas hem de hedef seçeneği yüzeydir ve hangi yüzeyin temas (contact) ve hangisinin hedef (target) olacağı belirlenmelidir. Yüzeyden yüzeye temas için hangisinin temas yüzeyi ve hangisinin hedef yüzey olduğunu belirlemek ilk adımdır. Genel olarak dışbükey yüzey temas olarak ve içbükey hedef olarak seçilir. Ayrıca, temas eden bir cismin boyutu diğerine kıyasla çok küçük olduğunda geniş yüzey hedef olarak seçilir. Noktadan yüzeye temastan, veya yüzeyden yüzeye temastan bağımsız olarak, istenilen kontak davranışına göre tanımlanır.

Birkaç kontak tipi kullanılır. Bu isimler yazılımlara göre farklı isimlerle adlandırılabilir. Ansys yazılımında, kontak adları sürtünmeli (frictional), sürtünmesiz (frictionless), pürüzlü (rough), bağlı (bonded) ve ayırma yok (no separation) olarak adlandırılmıştır.

Bonded Kontak

Bu temasta tanımlanmış geometriler tek parça gibi davranırlar. Parçalar kendi aralarında hareket edemez (normal eksende hareket yok ve teğetsel olarak hareket yok) ve birbirleri arasında rotasyon yapamazlar.

No Separation Kontak

Temas tanımlandıktan sonra, analizin geri kalanı için hedef ve temas yüzeyi birbirlerine bağlanır. Kayma/teğetsel hareket mümkündür, ancak temas halindeki düğümler hedef yüzeye normal yönde bağlanır ve normal yönde hareket mümkün değildir.

Frictional Kontak

Temas çifti, hedef yüzey üzerinde teğetsel kayabilir ve normal yönde ayrılabilir. Sürtünme katsayıları teğetsel hareketleri etkiler.

Frictionless Kontak

Temas çifti, hedef yüzey üzerinde teğetsel kayabilir ve normal yönde ayrılabilir. Sürtünme katsayısı tanımlanmaz.

Rough Kontak

Sürtünme katsayısı gövde üzerinde sonsuz olma eğilimindedir. Temas çifti normal yönde birbirlerinden ayrılabilir, fakat teğetsel yönde hareket edemez, çünkü temas halindeki düğümler hedef yüzeye teğetsel yönde yapıştırılır.