DÜZ DİŞLİ BİR POMPANIN GÖVDE TASARIMI,ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU

... konulu sunumlar: "DÜZ DİŞLİ BİR POMPANIN GÖVDE TASARIMI,ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU"— Sunum transkripti:

1 DÜZ DİŞLİ BİR POMPANIN GÖVDE TASARIMI,ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU
Femur Protezleri 13/05/09 DÜZ DİŞLİ BİR POMPANIN GÖVDE TASARIMI,ANALİZİ VE OPTİMİZASYONU Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Endüstriyel Uygulamalı Bilgisayar Destekli Mühendislik Dersi Serkan EREN Kaynak:Yüksek Basınçlı Dişli Pompalarda Gövdenin Parametrik Tasarımı,Gerilme Analizi ve Optimizasyonu Ocak 2008 Mühendis ve Makina Cilt:49 Sayı:576 Femur Protezleri

2 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI Bu tip pompalar dişli pompa prensibiyle çalışır. Pompa mili, motordan almış olduğu dairesel hareketi, mil üzerindeki dişli (çeviren) ile, diğer dişliye (çevrilen) ters yönde iletir. Femur Protezleri

3 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI Şekil 1. Malzemenin emiş ağzından pompaya girişini görüyoruz. Şekil 2. Dişlilerin dönme hareketi doğrultusunda akışkan dişli aralarında ilerliyor. Şekil 3. Malzemenin basma ağzından çıktığı görünmektedir. Dişlinin tek turu malzemeyi basma ağzına taşımaktadır. Femur Protezleri

4 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI Femur Protezleri

5 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI PARÇA LİSTESİ 1 Cıvata Screw Çevrilen Dişli Gear 2 Arka Kapak Back Cover Çeviren Dişli Gear 3 Bronz Burc Bronze Bushing Ön Kapak Front Cover 4 Al-Teflon Burc Al-Teflon Bushing Mekanik Salmastıra Mechanical Seal 5 Conta O-ring Kapak Y.Salmastıra için Cover for S. Seal 6 Gövde Body Civata Screw Femur Protezleri

6 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI KULLANIM ALANLARI: • Fuel Oil Servis Tankları, Gaz Yağı, Mazot Tankerlerinde • Küçük çapta kızgın yağ sirkülasyonlarında • Endüstride pompaj işlemlerinde. Femur Protezleri

7 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI BASINÇ HATTI EMİŞ HATTI Dişli pompalarda pompanın emme ağzında atmosfer basıncının altında bir basınç,basma ağzında ise sistem basıncı vardır.Bu basınç farkı ise pompa gövdesinin,yatakların ve dişlilerin büyük eksenel ve radyal kuvvetlere maruz kalmasına neden olmaktadır. Femur Protezleri

8 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI Dişli pompa gövdesinin çıkış kısmı büyük eksenel ve radyal kuvvetlere maruz kalması ile bu bölgede aşırı gerilmeler ve deformasyonlar oluşmaktadır. Femur Protezleri

9 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI Cidarda oluşan gerilme ve yerdeğiştirmelerin malzeme geometrisi ile tam olarak ilişkilendirilememesi yani,malzemedeki bu gerilme ve deformasyonları karşılayabilecek ve istenen emniyetli sınırlar içerisinde kalmasını sağlayacak optimum geometrinin elde edilememesi, Minimum ağırlık ve maksimum mukavemet, En az maliyetle malzeme kesme stratejisi, gibi önemli kriterleri karşılayamamasına neden olmaktadır. Femur Protezleri

10 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI
Femur Protezleri 13/05/09 1-PROBLEMİN VEYA UYGULAMANIN ANLAŞILMASI VE TANIMLANMASI Genel amacımız pompa gövdesinin geometrisinde optimizasyonun sağlanarak minumum hacim ve buna paralel olarak maliyetini minimuma indirmek ve emniyet katsayısını kabul edilebilir değerlere çekmek olacaktır. Ancak bu kriterlerin yanında, pompanın istenen değerde basınçlı hidrolik sıvıyı sağlayabilmesi ve elde edeceğimiz optimum geometri ölçülerinin üretim açısından uygun olması gerekmektedir. Femur Protezleri

11 Dişli pompa dişlileri ve gövde üzerindeki basınç dağılımı
Femur Protezleri 13/05/09 2-PROBLEMİN MÜHENDİSLİK AÇISINDAN SEBEPLERİNİN TARTIŞILMASI VE BELİRLENMESİ Dişli pompa dişlileri ve gövde üzerindeki basınç dağılımı Femur Protezleri

12 Femur Protezleri 13/05/09 2-PROBLEMİN MÜHENDİSLİK AÇISINDAN SEBEPLERİNİN TARTIŞILMASI VE BELİRLENMESİ Dişli pompa içerisinde lineer artış gösteren hidrolik sıvının oluşturduğu basınç, çıkış bölgesinde(IV.) sabittir ve bu bölgede maximum değere ulaştığı için sahip olduğu en fazla gerilme yığılmaları ve deformasyon bu kısımda oluşmaktadır. Optimizasyon çalışmasında bu bölgede basıncın oluşturduğu analiz değerleri referans alınmaktadır. . Femur Protezleri

13 3- İNCELEME ALTERNATİFLERİ VE İNCELEME ŞEKLİNE KARAR VERİLMESİ
Femur Protezleri 13/05/09 3- İNCELEME ALTERNATİFLERİ VE İNCELEME ŞEKLİNE KARAR VERİLMESİ a) İnceleme alternatifleri SORU 1. Geometri Açısından düşündüğümüzde neler yapılabilir? Modellenen pompa gövdesi üzerinde girdi parametresi olarak cidar kalınlığı ve delik çapı alınarak istenilen minimum hacim,minumum ağırlık,min. maliyet ve çeşitli emniyet katsayısı değerleri için çok sayıda dizayn noktası oluşturularak optimum nokta elde edilmeye çalışılır. SORU 2.Yüklemeler açısından düşündüğümüzde hangi yüklemelerin etkisi göz önüne alınmalıdır? Cidar üzerinde hidrolik sıvının sıkıştırılması ile lineer olarak artan basınç etkisi göz önüne alınarak statik analiz yapılır. Kazançları: Çözüm sonrasında elde edilen dizayn noktaları karşılaştırılarak hangi dizay noktasının en iyi sonuç verdiği görülebilir ve bu noktalardan biri çözüm olarak önerilebilir. Femur Protezleri

14 3- İNCELEME ALTERNATİFLERİ VE İNCELEME ŞEKLİNE KARAR VERİLMESİ
Femur Protezleri 13/05/09 3- İNCELEME ALTERNATİFLERİ VE İNCELEME ŞEKLİNE KARAR VERİLMESİ b)İnceleme şekline karar verilmesi Pompa gövdesinin arzu edilen optimizasyon kriterlerini sağlayabilmesi için girdi parametrelerinin cidar ve delik çapı ölçüleri olarak alınması ve çıktı parametresi olarak ise mak. gerilme,x yönünde yer değiştirme,hacim,ağırlık ve emniyet katsayısı değerlerinin incelenmesine karar verilmiştir. Hedef olarak minimum hacim,minumum gerilme,minumum yer değiştirme ve maksimum emniyet katsayısı vardır. Femur Protezleri

15 4-Konuya Hakimiyet için Temel ve Teorik Bilgiler
Femur Protezleri 13/05/09 4-Konuya Hakimiyet için Temel ve Teorik Bilgiler Her alana karşılık gelen basıncın değeri Pi=Pmax (β/π) bağıntısı ile hesaplanmıştır..Yapılan çalışmada 16 diş sayısına sahip bir dişli pompa modellenmiştir. Analiz için Pmax =100 bar kabulü yapılmıştır Femur Protezleri

16 4-Konuya Hakimiyet için Temel ve Teorik Bilgiler
Femur Protezleri 13/05/09 4-Konuya Hakimiyet için Temel ve Teorik Bilgiler Model oluşturulurken kullanılan değerler ve yapılan kabuller sırası ile şu şekildedir. Femur Protezleri

17 4-Konuya Hakimiyet için Temel ve Teorik Bilgiler
Femur Protezleri 13/05/09 4-Konuya Hakimiyet için Temel ve Teorik Bilgiler Burada Vo:Bir dişin içine dolan akışkanın hacmi V:Pompanın bir devirde bastığı teorik akışkan miktarı QT:Teorik debi (pompanın belirli bir devirde toerik olarak bastığı akışkan miktarı) QE=Efektif debi (pompanın belirli bir devirde bastığı gerçek akışkan miktarı) Ƞv:Volumetrik verim ȠT:Toplam verim n:Devir sayısı m:Modül b:Diş genişliği Z:Diş sayısı dt:Taksimat dairesi çapı Δp:Çalışma basıncı d:Akışkan girişi ve çıkışı için delik çapı Femur Protezleri

18 4-Konuya Hakimiyet için Temel ve Teorik Bilgiler
Femur Protezleri 13/05/09 4-Konuya Hakimiyet için Temel ve Teorik Bilgiler taksimat dairesi çapı: aks mesafesi: do1=m1*z1 a=d01+d02/2 do1=5*16=80 mm =(80+80)/2 =80 mm Diş başı dairesi: dk=do+2hko hko=diş başı yüksekliği dk=80+2* hko=m =90 mm Diş dibi dairesi: df=do-2 hkw hkw=takım diş başı yüksekliği df=80-[2*(6,25)] hkw=1,25*m =67,5 mm Qe=100 lt/dk ; Qe= QT*ƞv QT=V*n V=2*z*VO VO=0,00578 100=QT*0,9 111,111=V*600 0,185=2*16* VO VO=(3,14*0,8*0,05*b)/16 QT=111,111 lt/dk V=0,185 lt/dev VO=0,00578 dm^3 b=0,736 dm=73,6 mm optimum giriş ve çıkış çaplarının hasaplanması: Dg= =3,726 cm =37,26 mm Dç= =1,924 cm =19,24 mm Femur Protezleri

19 5- BDM AÇISINDAN YAPILABİLECEK KOLAYLIKLAR
Femur Protezleri 13/05/09 5- BDM AÇISINDAN YAPILABİLECEK KOLAYLIKLAR Bu hesaplamalardan sonra elde ettiğimiz düz dişli pompa gövdesinin modellenmesi; Femur Protezleri

20 5- BDM AÇISINDAN YAPILABİLECEK KOLAYLIKLAR
Femur Protezleri 13/05/09 5- BDM AÇISINDAN YAPILABİLECEK KOLAYLIKLAR Model, Malzeme, Yükleme ve Sınır Sartları xy,zx ve yz eksenine göre simetriktir.Bu simetri eksenlerine göre model yeniden oluşturulur. Pompa gövdesi içerisine I. Ve II. Bölgelerden etki eden basınç değerleri küçük olduğundan ihmal edilebilir. Femur Protezleri

21 5- BDM AÇISINDAN YAPILABİLECEK KOLAYLIKLAR
Femur Protezleri 13/05/09 5- BDM AÇISINDAN YAPILABİLECEK KOLAYLIKLAR Simetrisi alınan pompa gövdesinin içerisine uygulanan basıçtan dolayı oluşacak gerilmelerde simetrik olacağı için tüm gövdenin çeyrek kısmına karşılık gelen bölümün bu bölümünde yarısının alınması optimizasyon analizi ve diğer işemlerde kolaylık sağlayacaktır. Femur Protezleri

22 6- BDM ANALİZ GİRDİLERİ Sonlu eleman tipi ve Elemanlara Ayırma İşlemi
Femur Protezleri 13/05/09 6- BDM ANALİZ GİRDİLERİ Sonlu eleman tipi ve Elemanlara Ayırma İşlemi Eleman tipi olarak solid 187 kullanılmıştır.Bu Eleman tipi yüksek sınıfta 3-d çizimlerde kullanılmaktadır ve 10 node sahip bir element tipidir.Quadratik yerdeğiştirme davranışları ve çeşitli cad/cam sistemleri için uygundur.Nodların her biri üç serbestlik derecesine sahiptir. Femur Protezleri

23 6- BDM ANALİZ GİRDİLERİ Sınır Şartları
Femur Protezleri 13/05/09 6- BDM ANALİZ GİRDİLERİ Sınır Şartları Rijit kapak ve rijit civata kabulü doğrultusunda,pompa gövdesinin tüm cıvata deliklerinin iç yüzeylerinin tüm serbestlik dereceleri sıfırlanmıştır.Aynı zamanda kapağın gövdeye bağlandığı ve kapak ile gövdenin temas ettiği yüzey ve simetrisi alınan yüzeylerin sadece yüzeye dik yöndeki normal hareket ve dönmeler sıfırlanmıştır. Femur Protezleri

24 6- BDM ANALİZ GİRDİLERİ Malzeme Özelliklerinin Girilmesi
Femur Protezleri 13/05/09 6- BDM ANALİZ GİRDİLERİ Malzeme Özelliklerinin Girilmesi Gövde malzemesi olarak çelik esaslı bir malzeme girilmiştir. Femur Protezleri

25 6- BDM ANALİZ GİRDİLERİ Yükleme
Femur Protezleri 13/05/09 6- BDM ANALİZ GİRDİLERİ Yükleme Simetrik kesiti alınan pompa gövdesi üzerine A bölgesi için: PA:8,e+006 Pa B bölgesi için: PB:1,e+007 Pa Basınç değerleri uygulanmıştır. Femur Protezleri

26 7- ANALİZ PROGRAMINDA DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN
Femur Protezleri 13/05/09 7- ANALİZ PROGRAMINDA DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN NOKTALAR VE ANALİZLERİNİN YAPILMASI -Tüm girdiler programa yüklendikten sonra sonlu eleman çözümlemesi yapılır. Dikkat edilmesi gereken bazı hususlar!!! 1-Analiz işlemine başlamadan önce girilen değerler son bir kez daha kontrol edilmelidir.Çünkü girilen değerlerde çok küçük bir değişme dahi sonuçları önemli ölçüde etkilemektedir. 2-Analizler sırasında bilgisayarın kapasitesinden kaynaklanan hatalar çıkabilir… bu durumda eleman sayısını düşürmek bir çözümdür… Ancak sonuçların hassasiyeti de o ölçüde azalacaktır. Femur Protezleri

27 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME
Femur Protezleri 13/05/09 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME Analiz sonucunda girdi parametrelerine karşı çıktı parametresi olarak gerilme,yerdeğiştirme ve güvenlik fakörü gibi değerler incelenirken elde edilen değerlerin mantıklı olup olmadığının kontrolü yapılmalıdır. Bu amaçla sonuçların gerçek değerlere yakınlığı, Elde edilen gerilme değerlerinin akma sınırına göre değerlendirilmesi, Analiz sonucunda oluşan değerler akma gerilmesinin altındadır ve deformasyon değerleri mantıklı değerler içerisindedir. Analizi yapılan parçanın benzerlerinin belirlenen yükleme değerlerinde herhangi bir hasara uğramadan çalışıp çalışmadığı, Basit teorik hesaplamalarla elde edilen sonuşların karşılaştırılarak değerlendirilmesi gibi kriterler esas alınarak değerlendirmeler yapılmalıdır. Soru 1- Çıkan sonuçlar Mantıklı mı? Soru 2- Çıkan sonuçların doğruluğunu nasıl destekleyebilirim? Femur Protezleri

28 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME
Femur Protezleri 13/05/09 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME Sonuçların yorumlanması Analiz sonucunda elde edilen max. ve min.gerilme değerleri. Analiz sonrasında pompa gövdesinde,beklendiği gibiçıkış basıncının olduğu bölgede ve rijit cıvata kabulünden dolayı çıkış bölgesi etrafındaki cıvata deliklerinde max. gerilme yığılmaları oluşmuştur. Femur Protezleri

29 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME
Femur Protezleri 13/05/09 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME Analiz sonucunda çıkış basıncı göz önüne alındığında max.deformasyonlar çıkış bölgesi üzerinde oluşmuştur. Femur Protezleri

30 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME
Femur Protezleri 13/05/09 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME Güvenlik faktörünün analiz sonucunda max.ve min. arasında değişimi... Gerilmenin en fazla olduğu yerde güvenlik faktörünün min.çıkması sonuçların mantıklı olarak değerlendirilmesi için önemlidir. Femur Protezleri

31 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME
Femur Protezleri 13/05/09 8-SONUÇLAR VE DEĞERLENDİRME Yapılan gövde analizinden sonra sonuçlara bakıldığında gövde üzerinde oluşan max.gerilme değerleri malzemenin akma değerinin altındadır.X yönünde yer değiştirme değerleri ise pompa gövdesi içerisinde dişli çarkın çalışmasını engellemeyecek kadar küçüktür.Referans alınan gövde geometrisinin tanımlanan çalışma şartları altında uyumlu olarak ve deformasyon sınırlarının altında çalışabileceği simülasyon sonucu görülmektedir. Fakat sistemin düzenli çalışmasının yanında maliyet ve ergonomi yönündende uygunluk sağlaması kullanıcılar ve üreticiler açısından artık çok büyük bir önem taşımaktadır.Bir çok doğru çalışan dizayn bulunabilir.Amaç en iyi olarak tarif edilen tanımları karşılayabilen dizaynı bulmaktır. İhtiyacımız doğrultusunda istenilen pompa gövdesinin dizaynı için ANSYS WORKBENCH içerisinde DESİGNXPLORER optimizasyon modülü kullanılmıştır. Femur Protezleri

32 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Optimizasyon çalışması DESİGNXPLORER içerisinde yer alan '' DESİGN of EXPERİMENT '' (DOE) metodu temel alınarak gerçekleştirilmiştir. DOE metodu optimizasyon için analiz sonrası sonuçları temel alarak örnek dizayn noktalarının yerini belirlemede kullanılan bir tekniktir.DOE optimizasyon metodunda değişen her girdi parametresinde yeni bir sonlu eleman çözümü yapılır.Oluşan dizayn noktaları ile bir dizayn eğrisi oluşturulur. Femur Protezleri

33 Dizayn değişkeni İlk dizayn değeri Dizayn sınırlaması Cidar kalınlığı
Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Bu çalışmada optimum cidar kalınlığı ve delik çapı dizayn değişkenleri olarak girdi parametresi atanmıştır. Cevap parametreleri olarak minumum ağırlık,maksimum eşdeğer gerilme,x yönünde yer değiştirme ve güvenlik faktörü girilmiştir. Dizayn değişkeni İlk dizayn değeri Dizayn sınırlaması Cidar kalınlığı 15 13≤15≤17 Civata delik çapı 8 7≤8≤9 Dizayn değişkenleri ve sınırlamalar Femur Protezleri

34 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Belirlenen girdi ve çıktı parametreleri girildikten sonra 20 adet dizayn noktası belirlenmiştir. Bu dizayn noktaları delik çapı ve cidar kalınlığı değişimine bağlı olarak gerilme,deformasyon,hacim,kütle ve güvenlik faktörünün değişimini vermektedir. Femur Protezleri

35 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Femur Protezleri

36 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Delik çapı ve cidar kalınlığı değişimlerinin istenilen çıktı parmetresi ile karşılaştırılması sonucunda oluşan dizayn eğrisi yüzeyi. Femur Protezleri

37 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Femur Protezleri

38 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Femur Protezleri

39 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Femur Protezleri

40 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Femur Protezleri

41 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Femur Protezleri

42 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Dizayn parametrelerinin değişimi ile cevap parametrelerinin nasıl değiştiği bu grafikler yardımıyla görülebilmektedir.Grafiklerin incelenmesiylede açıkça görüldüğü gibi cidar kalınlığının artmasıyla ağırlık,hacim ve güvenlik faktörü artmakta buna karşılık toplam gerilme ve x yönünde yer değiştirme azalmaktadır. Bununla birlikte civata delik çapının büyümesi ağırlık,hacim ,toplam gerilme ve x yönünde yer değiştirme azalmakta güvenlik faktörü değeri ise artmaktadır. Hedeflenen kriterlere ulaşmak için optimizasyon modülü içerisinde '' GOAL DRIVEN OPTIMIZATION '' kısmına girerek hedef değerlerimizi belirtiriz. Femur Protezleri

43 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Öncelikle hedef olarak belirlenen optimizasyon parametreleri üzerinde hangi optimizasyon girdi kriterlerinin daha fazla etkili olduğunu gösteren duyarlılık grafiklerine bakmamız gerekmektedir. Femur Protezleri

44 Duyarlılık grafikleri incelendiği zaman:
Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Duyarlılık grafikleri incelendiği zaman: Cidar kalınlığı en fazla etkiye sahiptir. Civata delik çapı ise cidar kalınlığına nazaran daha az etkiye sahiptir. Bu şekilde duyarlılık oranlarına bakılarak en etkili parametre üzerinde oynama yapılarak hedeflenen optimum dizayn noktaları yakalanmaya çalışılır. Femur Protezleri

45 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Femur Protezleri

46 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Optimizasyon çalışması sonucunda hedeflenen kriterler önem derecesine göre yani; Hacmin veya kütlenin,toplam gerilme,x yönünde toplam deformasyonun ve cidar kalınlığının minumum,güvenlik faktörünü ise maksimum yapan 3 aday dizayn noktası belirlenmiştir. Femur Protezleri

47 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Seçilen dizayn değerlerinin katı model geometrisine uygunluğu,kontrolü ve tekrar analizde doğrulanması için bir aşama daha vardır.Bu aşamada DESİGNXPLORER modülünde dizayn eğrisine göre yapılan sonuçlar simülasyon modülüne aktarılır ve tekrar analiz yapılır.Burada elde edilen değerler tamamen ANSYS WB simülasyon modülünde yapılan analiz sonuçlarıdır. Yeniden yapılan simülasyon sonrasında girdi parametreleri olarak verdiğimiz delik ve cidar ölçülerine göre hesaplanan değerler ile kontrol yapıldığında toplam gerilmenin,deformasyonun ve güvenlik faktörünün değiştiği görülmektedir. Femur Protezleri

48 Femur Protezleri 13/05/09 9- ÇÖZÜM GELİŞTİRME Yeniden yapılan simülasyon sonrasında girdi parametreleri olarak verdiğimiz delik ve cidar ölçülerine göre hesaplanan değerler ile kontrol yapıldığında toplam gerilmenin,deformasyonun il değerlerden yüksek çıktığı güvenlik faktörünün ise ilk değerlerden alçak çıktığı görülmektedir.Ancak maksimum eşdeğer gerilmenin malzemenin kabul edilebilir sınır değeri olan akma gerilmesinin altında kalmıştır.Deformasyon değeride küçük bir miktarda artmıştır ve bu artış değeri ise pompa performansını etkilemeyecek kadar küçük ve kabul edilebilir sınırlar içindedir. Kesiti alınan parçada optimizasyon sonucunda yaklaşık 0,07557 kg , parçanın bütünü ele alındığında ise yaklaşık 0,50186 kg kütlesi azaltılmıştır. Toplam parçanın kütlesi 4,1656 kg ise bu değer bütün parçanın yaklaşık %12 'sine gelmektedir. Elde edilen kütle kazanımı çok fazla ürün üretileceği göz önüne alınırsa maliyet olarak büyük kazanım elde edilir. Optimize edilen geometrideki ölçülerin imalat kolaylığı açısından yaklaşık tam değerlere yuvarlanması uygun olabilir. Femur Protezleri

49 10-YARGILAR, BİLİM ve UYGULAMAYA KATKILAR
Femur Protezleri 13/05/09 10-YARGILAR, BİLİM ve UYGULAMAYA KATKILAR Bu çalışmada optimizasyon yöntemlerinin entegre olarak kullanıldığı bir yazılım aracılığı ile sanal ortamda üretim öncesi maliyet ve zaman kaybının önüne geçilerek tasarımın optimum düzeye yükseltilebileceğini göstermektedir.Bu çalışma ile özellikle pompa tasarım süreçlerinin kısaltılması ve optimum malzeme kullanımına yaklaşımları için yeni nesil bir yol göstermiştir.Bu yöntemler bir çok ürün için benzer şekilde uygulanılabilecek olup ürün geliştirmeye büyük ölçüde katkı sağlayacaktır. Femur Protezleri

50 Analiz tipinin belirlenmesi
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Analiz tipinin belirlenmesi Analiz işlemine başlamadan önce dizay edile parça üzerine uygulanacak analizin tipi belirlenir. Bunun için '' New Analsis '' menüsü altına bu çalışmada kullanılan '' Static Structural '' seçilir. Femur Protezleri

51 Malzeme özelliklerinin girilmesi
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Malzeme özelliklerinin girilmesi Model ağacının içerisinde bulunan solid ikonu seçilerek details of solid modülü aktif hale getirilir.Burada bulunan metarial kısmından analizde kullanılacak malzeme özellikleri tayin edilir. Femur Protezleri

52 Sonlu eleman tipi ve Elemanlara Ayırma İşlemi
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Sonlu eleman tipi ve Elemanlara Ayırma İşlemi Mesh işleminden önce, modelimizi sonlu elemanlara ayrılması sırasında '' details of mesh '' mödülü içerisinde mesh kalitesini fine olarak belirliyoruz.Mesh menüsü içerisinde bulunan ''Generate Mesh '' butonuna basarak modelimizi sonlu elemanlara ayırırız. Femur Protezleri

53 Burada fixed support tüm yönlerde hareketi kısıtlamaktadır.
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Sınır Şartları Sınır şartlarını belirlerken static structual menüsü içerisinde bulunan supports kısmından sınır şartlarımızı belirleriz. Burada fixed support tüm yönlerde hareketi kısıtlamaktadır. Displacement ise belirlenen yönlerde hareketleri kısıtlamamıza imkan sağlamaktadır. Femur Protezleri

54 11-ANALİZ ADIMLARI Yükleme
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Yükleme Geometri üzerine uygulanacak yükleme çeşidini loads ikonu içerisinde bulunan yükleme seçeneklerini kullanarak yapıyoruz. Bu çalışma için pressure seçilerek istenilen basınç değerleri details of pressure kısmında bulunan magnitude bölümüne yazılır. Femur Protezleri

55 11-ANALİZ ADIMLARI Analizin yapılması
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Analizin yapılması Çözüm, menü çubuğu içerisinde bulunan solve ikonuna basılarak yapılır.Aynı zamanda model ağacı içerisinde bulunan solution yazısının üzerine sağtuş tıklatılarak solve seçeneğinden çözüm yaptırılabilir. Femur Protezleri

56 Çözüm sonuçlarının incelenmesi
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Çözüm sonuçlarının incelenmesi Çözüm sonuçları solution menü çubuğu içerisinde bulunan stress,deformation ve tools ikonu içerisinde bulunan stress tools menülerinden sırasıyla gerilme değerleri,deformasyon değerleri ve güvenlik faktörü değerleri okunabilir. Femur Protezleri

57 11-ANALİZ ADIMLARI Optimizasyon analizi
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Optimizasyon analizi Optimizayona geçmeden önce girdi ve çıktı parametrelerinin girilmesi gerekmektedir.Cad bölümünde geometri girdi parametreleri ve simülation kısmında ise cevap parametreleri girilmelidir.Bu parametreler girildikten sonra parametre manager çalıştırılır. Femur Protezleri

58 11-ANALİZ ADIMLARI Optimizasyon analizi
Femur Protezleri 13/05/09 11-ANALİZ ADIMLARI Optimizasyon analizi Otimizasyon için simülation task bölümünden designxplorer çalıştırılır.Optimum dizayn noktalarını bulmak için deterministic kısmı işaretlenir.Açılan optimizasyon modülü içerinde giriş parametrelerinin alt ve üst sınırları belirlenir ve run yapılarak çözüme gidilir. Femur Protezleri