Sonlu elemanlar analizi, kabul görmüş bir yaklaşımla çeşitli mühendislik problemlerine çözüm arayan sayısal bir çözüm yöntemidir. Bu şekilde fiziksel sistem matematiksel denklemlerle ifade edilir.
Sonlu elemanlar analizinde temel fikir, karmaşık bir probleme problemi basitleştirerek çözüm bulmaktır. Problem basitleştirildiği için belirli bir sonuçtan ziyade yaklaşık bir sonuç elde edilir. Ancak sonuçlara göre farklı parametrelerde iyileştirmeler yapılarak nihai sonuca yaklaşmak mümkündür. Bu özelliğinden dolayı mühendislik biliminin hemen hemen her dalında sıklıkla kullanılmaktadır. En iyi sonuçların deneme yanılma yoluyla elde edilmeye çalışıldığı durumlarda, bilim insanlarının bazen binlerce deney yapması ve yıllarını harcaması gerekir. Bu binlerce denemeden sadece birkaçı doğru sonuç verecektir. Bu doğru sonuçlara ulaşılana kadar gerçek bir deney yapılırsa, malzeme ve enerji kaybı çok fazla olacaktır. Örneğin yeni bir araba için aerodinamik testler yapalım.
Doğrudan araç üzerinde yapılan her deneyden sonra aracın geometrisinde değişiklikler yapıldığını ve deneyin tekrar yapıldığını düşünelim. Bir araba lastiğinin her değiştirilmesi gerektiğinde. Bu da ciddi bir malzeme ve zaman kaybı anlamına gelmektedir. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak, aracın bilgisayar programında tasarımı yapıldıktan ve programda gerekli parametreler değiştirildikten sonra gerekli sayıda test sonucu elde edilebilmekte ve en uygun geometriye yakın bir sonuç bulunabilmektedir. Nihai yapı daha sonra araç üzerinde deneyler yapılarak elde edilebilir. Bu sayede sonuca varmak yerine binlerce deneme yapmak yerine problemin karmaşıklığına göre birkaç deneme ile doğru sonuca ulaşılabilir. Bu, çok fazla zaman ve malzeme tasarrufu sağlar.
Sonlu elemanlar analizinde, sınır koşulları öncelikle bilgisayar programında tanımlanır. Yani analizini yapacağınız uçak mı yoksa makine parçası mı katı olarak modellenerek maruz kaldığı kuvvetler belirlenir. Ardından, analiz edilecek yapı düğüm elemanlarına bölünür. Bu düğümler birbirine bağlıdır ve program bu düğümleri matematiksel bir modele, yani bir denkleme dönüştürür. Ancak, denklemler genellikle mevcut verilerle çözülemez. Matematikte bir denklem sistemini çözmek için en az bilinmeyen sayısı kadar denklem gerekir. Özellikle dinamik problemlerin çözümünde yeterli denklem yoktur. Bu problemin çözümünde, bilgisayar sihirbazları devreye girer ve denklemi farklı artışlarla çözmeye çalışırlar. Böylece analizden gerilmelerden gerinimelere kadar pek çok çıktı elde edilebilir.
Sonlu eleman analizi, gerçek deneylerin sonuçlarıyla tam olarak eşleşmez. Çünkü gerçek yaşam koşullarını tam olarak bir bilgisayar modeline aktarmak mümkün değil. Sonlu elemanlar analizinin amacı, evrensel kümeyi aramak yerine çözümü küçük bir alt kümeye indirgemektir. Bu sayede daha kısa sürede ve daha doğru bir şekilde doğru sonuçlara ulaşılabilmektedir.
katip: Burak
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]