Eksplisit Dinamik Analiz (Explicit Dynamics), milisaniye veya mikro saniyeler içinde gerçekleşen çarpışma, darbe, patlama, penetrasyon ve metal şekillendirme gibi hızlı olayların simülasyonunda kullanılan sonlu elemanlar yöntemidir. FE-TECH İleri Mühendislik’in Türkiye distribütörü olduğu ANSYS yazılımları (Mechanical Explicit Dynamics, LS-DYNA, Autodyn, Ansys Forming) sayesinde, bu karmaşık süreçleri güvenilir ve hızlı bir şekilde analiz edebilirsiniz. Bu yazıda, explicit analiz yaklaşımının tüm temel prensiplerini, püf noktalarını ve ANSYS ekosistemiyle ilişkisini ayrıntılı biçimde bulacaksınız.
Bu yöntem hareket denklemlerinin açık (explicit) zaman entegrasyonu ile çözüldüğü bir sonlu elemanlar yaklaşımıdır. Küresel denklem takımı çözülmeden, mevcut zamandaki verilerden doğrudan bir sonraki adım hesaplanır. Kısa sürede meydana gelen ve çok sayıda temas içeren karmaşık olayların simülasyonunda kullanılır.
Explicit Dinamik Analiz, kısa süreli yüklemeler, büyük şekil değiştirme, karmaşık temas ve hız bağımlı malzemeler için uygundur. Implicit Dinamik Analiz ise uzun süreli, quasi-statik, küçük–orta deformasyonlu ve doğrusal/ılımlı nonlineer problemler için tercih edilir.
Explicit analizlerde zaman adımı koşullu kararlıdır ve kritik zaman adımı Δt ≈ Lmin / c formülüyle hesaplanır. Örneğin çelik için 1 mm eleman boyunda kritik zaman adımı yaklaşık 0,19 μs’tir.
Johnson–Cook, Cowper–Symonds, Mooney–Rivlin, Ogden, Hashin ve Puck gibi modeller ile köpük ve hücreli yapılar ve enerji esaslı hasar kriterleri kullanılabilir.
Katı, kabuk, kiriş/çubuk, SPH ve Eulerian elemanlar kullanılabilir. Hourglass enerjisi toplam iç enerjinin %5–10’unu geçmemelidir.
Otomatik yüzey–yüzey veya düğüm–yüzey teması; penalty veya kinematik yaklaşım; statik/dinamik sürtünme katsayıları ve temas sertliği ayarlanmalıdır.
Kütle ölçekleme (Mass Scaling) zaman adımını büyütmek için kullanılır. Hourglass kontrolü ve yapay viskozite de stabilizasyon için uygulanabilir.
Kinetik enerji zamanla iç enerjiye dönüşür. Hourglass ve temas enerjileri toplam enerjinin küçük bir yüzdesinde kalmalıdır.
Düşürme testleri, taşıt güvenliği, patlama ve şok, delme ve penetrasyon, metal şekillendirme.
Mechanical Explicit Dynamics (Workbench/Mechanical içi), LS-DYNA (gelişmiş explicit çözücü), Autodyn (patlama/şok ve balistik), Ansys Forming (sac metal şekillendirme için özel).
Patlama / şok / sıvı–katı etkileşimi: Autodyn; Tam araç çarpışması / spot kaynak: LS-DYNA; Düşürme testi / temel penetrasyon: Mechanical Explicit Dynamics; Sac şekillendirme: Ansys Forming.
Mechanical’den Autodyn veya LS-DYNA’ya model aktarımı yapılabilir. LS-DYNA’da Keyword Snippet ile *MAT* ve *CONTACT* gibi komutlar özelleştirilebilir.
LS-DYNA çözümleri için ayrı lisans gerekir. Mechanical Explicit, ANSYS Mechanical lisansına dahildir. Autodyn ve Forming için ilgili lisans paketleri bulunur.
1. Düşürme Testi (telefon kutusu) Mechanical Explicit Dynamics ile hızlı kurulum.
2. Kabin Patlama Analizi Autodyn’de patlayıcı EOS + hava Euler + yapı Lagrange.
3. Araç Alt Sistem Çarpışması LS-DYNA ile genel CONTACT ve spot kaynak modelleri.
4. Derin Çekme Ansys Forming ile yaylanma ve formability tahmini.
Yavaş yükleri explicit ile hızlı uygulamak sahte atalet etkileri doğurur. Çözüm: yükleme rampasını uzatın. Çok ince mesh zaman adımını düşürür. Çözüm: yerel kütle ölçekleme. Hourglass enerjisi yüksek ise kontrolü iyileştirin. Temas zıplıyorsa sertlik ve sürtünme parametrelerini düzenleyin.
Birim seti tutarlı mı? Kritik zaman adımı ve kütle ölçekleme kontrol edildi mi? Hourglass enerjisi %5–10 altında mı? Enerji dengesi mantıklı mı? Temas penetrasyonu kabul edilebilir mi? Mesh hassasiyet analizi yapıldı mı?
FE-TECH İleri Mühendislik olarak, ANSYS yazılımlarının Türkiye alt distribütörüyüz. LS-DYNA, Autodyn, Mechanical Explicit Dynamics ve Ansys Forming çözümlerinde eğitim, kurulum ve teknik destek sunuyoruz. Savunma, otomotiv, makine ve imalat sektörlerinde onlarca projeye katkı sağladık.