Sonlu Elemanlar Analizi Nedir?

Sonlu Elemanlar Analizi (Finite Elements Analysis), değişik mühendislik problemlerine makul bir yaklaşımla çözüm arayan, sayısal bir çözüm yöntemidir Bu yöntemle fiziki bir sistem, matematiksel denklemlerle açıklama edilir
Sonlu elemanlar analizindeki esas akıl, karışık bir probleme, problemi basite indirgeyerek bir çözüm bulmaktır Problemin basite indirgenmiş olması nedeni ile muhakkak sonuç yerine yaklaşık bir sonuç elde edilmektedir Fakat meydana çıkan sonuçlara kadar dağıtılmış parametrelerde iyileştirmeler yapılarak muhakkak sonuca yaklaşılması muhtemel olmaktadır Bu özelliğinden nedeniyle mühendislik biliminin adeta her dalında çoğunlukla kullanılmaktadır*Testyanılma yöntemi ile optimum netice elde etmeye çalışıldığı durumlarda, bilim adamlarının bazen binlerce deney yapması ve seneler harcaması gerekir Bu binlerce deneyden sadece birkaç tanesi dürüst netice verecektir Bu içten sonuçlara ulaşıncaya değin gerçek deney yapılırsa, kullanılan malzeme ve enerji kaybı fazla fazla olmaktadır Mesela, yeni üretilecek bir arabanın aerodinamik testlerini ele alalım
Direkt olarak arabanın üstünde yapılacak her deneyden daha sonra arabanın geometrisinde şartların değişmesi yapılıp, bitmiş deney yapıldığını düş edelim Her defasında arabanın iskeletinin değişmesi gerekir Bu da ciddi malzeme ve vakit israfı anlamına kazanç Sonlu elamanlar yöntemi ile ise araç bilgisayar programı üzerinde modellendikten daha sonra program üstünde istenen parametreler değiştirildikten sonra istenilen sayıda deney sonucu alınarak en uygun geometriye yakın bir netice bulunabilir sonradan vasıta üstünde deneyler yapılarak nihai inşa elde edilebilir Bu sayede sonuca ulaşmak yerine binlerce deney yapılmaktansa, problemin karmaşıklığına tarafından birkaç deneyle doğru sonuca ulaşılabilmektedir Bu da zaman ve malzemeden önemli tasarruf sağlar
Sonlu elemanlar analizinde ilk kez bilgisayar programında sınır şartları tanımlanır Yani analizini yapacağınız ister bir uçak isterse bir makine parçası olsun bunu katı modelleyerek, hangi kuvvetlere maruz kaldığı tanımlanır daha sonra analizi yapılacak inşa düğüm noktaları içiren (node) elemanlara bölünür Bu düğüm noktaları birbirine bağlanır ve program bu düğüm noktalarını bir matematiksel modele yani denkleme dönüştürür Fakat denklemler çoğu zaman elde verilerle çözülemez Matematikte bir denklem sisteminin çözülebilmesi için minimum meçhul sayısı kadar denklem gereklidir Bilhassa devingen problemlerin çözümünde yeterli sayıda denklem bulunmamaktadır Bu sorunun çözümünde bilgisayar işlemcileri devreye girerek değişik artırımlarla (increment) denklemi çözmeye çalışır Bu Nedenle analizden gerilmelerden şekil değiştirmelere değin çoğu çıktı alınabilir
Sonlu elemanlar analizi hiçbir süre reel deneylerle yapılan sonuçları birebir tutmaz Çünkü reel hayattaki şartları bilgisayar modeline birebir alıntı yapmak imkansızdır Sonlu elemanlar analizinin amacı, çözümü evrensel kümede çağırmak yerine küçük bir alt kümeye indirgemektir Bu sayede içten sonuçlara daha kısa ve içten şekilde ulaşılabilir