Çelik Braket Statik Mukavemet Analizi

Proje Tanımı

Bu projede, endüstriyel bir montaj hattında kullanılan çelik braket üzerinde statik mukavemet analizi gerçekleştirilmiştir. Braket, üzerine gelen 5000N yüke maruz kalmaktadır ve tasarımın güvenli olup olmadığı sonlu elemanlar yöntemi (FEA) ile doğrulanmıştır.

Malzeme Özellikleri

• Malzeme: AISI 1020 Çelik
• Elastisite Modülü: 200 GPa
• Poisson Oranı: 0.3
• Akma Dayanımı: 350 MPa
• Çekme Dayanımı: 420 MPa

Sınır Koşulları ve Yükleme

Braketin alt yüzeyi sabit mesnet (encastre) olarak tanımlanmıştır. Üst delik bölgesine 5000N dikey yük uygulanmıştır. Yerçekimi etkisi de modele dahil edilmiştir.

Mesh Yapısı

C3D10 (10 düğümlü tetrahedron) elemanlar kullanılmıştır. Gerilme yığılma bölgelerinde mesh yoğunluğu artırılmıştır. Toplam eleman sayısı: 45.000, düğüm sayısı: 72.000.

Analiz Sonuçları

Von Mises Gerilme Dağılımı

Maksimum Von Mises gerilmesi 187 MPa olarak hesaplanmıştır. Bu değer, malzemenin akma dayanımı olan 350 MPa değerinin altındadır.

Güvenlik Katsayısı = Akma Dayanımı / Max Von Mises
Güvenlik Katsayısı = 350 / 187 = 1.87

1.87 güvenlik katsayısı, statik yükleme için kabul edilebilir bir değerdir (minimum 1.5 önerilir).

Deformasyon

Maksimum deplasman 0.42 mm olarak ölçülmüştür. Bu değer, braketin fonksiyonel gereksinimleri açısından ihmal edilebilir düzeydedir.

Mesh Yakınsama Çalışması

Sonuçların mesh bağımsızlığını doğrulamak için 3 farklı mesh yoğunluğu ile analiz tekrarlanmıştır:

• Kaba mesh (15.000 eleman): Max gerilme = 175 MPa
• Orta mesh (45.000 eleman): Max gerilme = 187 MPa
• İnce mesh (120.000 eleman): Max gerilme = 189 MPa

Orta ve ince mesh arasındaki fark %1 civarında olduğundan, orta mesh yeterli kabul edilmiştir.

ABAQUS Adımları

1. Part modülünde braket geometrisi import edildi (STEP formatı)
2. Property modülünde AISI 1020 malzeme tanımlandı
3. Assembly modülünde parça yerleştirildi
4. Step modülünde Static, General adımı oluşturuldu
5. Load modülünde sınır koşulları ve yükler tanımlandı
6. Mesh modülünde C3D10 elemanlarla meshlendi
7. Job oluşturulup çözüm başlatıldı
8. Visualization modülünde sonuçlar değerlendirildi

Sonuç ve Öneriler

Analiz sonuçlarına göre mevcut braket tasarımı, uygulanan yük koşullarında güvenlidir. Güvenlik katsayısı 1.87 olup, endüstriyel standartların üzerindedir. Ağırlık optimizasyonu yapılarak malzeme tasarrufu sağlanabilir — topoloji optimizasyonu ile %15-20 ağırlık azaltımı mümkündür.