SOLIDWORKS Simulation Modal analiz içerisinde kütle katılım oranı

SOLIDWORKS Simulation Modal analiz içerisinde kütle katılım oranı

Modal analiz, bir yapının doğal frekanslarını ve titreşim modlarını ortaya çıkaran en temel titreşim analizlerinden biridir. SOLIDWORKS Simulation bu analiz türünü oldukça pratik şekilde sunar; ancak sonuç dosyasında sıkça görülen bir kavram vardır: Kütle Katılım Oranı (Mass Participation Factor / Mass Participation Ratio).

Kütle katılım oranı, bir mod şeklinin yapının toplam kütlesinin ne kadarını X, Y veya Z doğrultusundaki titreşime dahil ettiğini gösteren orandır.

Başka bir ifadeyle:

• Bu mod, yapının toplam kütlesinin hangi yüzdesini hareket ettiriyor?
• Bu mod yapının hangi doğrultuda titreşime yatkın?

Yüksek kütle katılım oranı olan modlar, o yönde yapının dinamik davranışı üzerinde büyük etkiye sahiptir.

Kütle katılım oranının önemi üç başlık altında toplanabilir:

a. Gerçekçi Analiz İçin Yeterli Mod Sayısının Belirlenmesi

Modal analizde az mod almak en büyük hatadır.
Solidworks Simulation genelde birkaç mod veriyor; ancak bu modlar yapıyı tam temsil etmiyor olabilir.

Toplam kütle katılımının %80–90’a ulaşması çoğu mühendislik problemleri için gereklidir.

b. Hangi Modun Gerçekten Kritik Olduğunu Görmek

Bazı modların doğal frekansı düşük olsa bile kütle katılımı düşükse sistemin ana titreşim cevabına katkı vermez.

Sistem sadece şekil olarak titreşebilir ama toplam kütlenin çok küçük bölümünü etkiler → kritik değildir.

c. Zorlanmış titreşim ve harmonik analiz için temel bilgi

Modal analizden elde edilen kütle katılım oranları:

• Harmonik analiz,
• Rastgele titreşim analizi,
• Şok yükü analizleri

için hangi modların önemli olduğunu belirler.

SOLIDWORKS Simulation ile bir modal analiz gerçekleştirdikten sonra Sonuçlar>Kütle Katılımı listele konumu ile kontrol komutunu açabilirsiniz.

 Komuta girdiğinizde her eksende rezonans frekansları ve en alt satırda da her eksendeki kütle katılım oranları yazmaktadır.

Kütle Katılım Oranı Nasıl Yorumlanır?

1) 0.2’den yüksek oranlar

O yönde baskın bir moddur. Sistem titreşime karşı hassastır.

2) Çok düşük oranlar (0.01 ve altı)

Yapının sadece lokal bir bölgesi titreşiyordur.
Genel sistemi temsil etmez → kritik değildir.

3) Cumulative (kümülatif) değer

En önemlisi budur.
Genelde şu eşikler kabul edilir:

• %80 → Minimum kabul
• %90 → Tavsiye edilen
• %95 → Hassas analizler için

Yeterli mod sayısı alınmazsa:

• Yapının dinamik davranışının büyük kısmı hesaba katılmaz.
• Harmonik veya zaman tanım alanı analizleri hatalı çıkar.
• Hassas parçalarda (makine elemanları, ince saclar, şasi sistemleri) eksik modlar kritik sonuçlar doğurabilir.

Solidworks’te ilk 6 mod genelde rijit gövde modlarıdır.Gerçek eğilme, burulma modlarını görmeniz için daha fazla mod gerekir.

Kütle Katılımını Artırmak İçin Öneriler

• Daha fazla mod hesaplatın (Frequency → Number of Modes)
• Modeli çok rijitleştiren gereksiz fikstürleri kaldırın
• Temas koşullarını sadeleştirin
• Gereksiz ağır komponentleri hariç tutun
• Bağlantı noktalarındaki mesh hatalarını giderin

Yukarıdaki görselde görünen frekans mod sayısını 50 yaparsanız her eksende elde edeceğiniz kütle katılımı artacaktır. Ancak bu sayı her analiz için geçerli değildir. Üzerinde çalıştığınız data için 10 mod sayısı bile yeterli olabilir.