Akvaryum Analizi

Akvaryum Analizi Bu çalışmada 1150x618x600h mm ebatlarında, 8mm tempersiz camdan imal edilimiş bir akvaryumun 27 derecede tamamen su dolu iken gerilme, birim şekil değiştirme, güvenlik katsayısı, yer değiştirme analizleri yapılmıştır. Yapılan kabuller: Camları yapıştıran silikonun taşma yapmadan boydan boya 1mm kalınlığında çekildiği varsayılmıştır. Camların silikonla temas eden yüzeyleri mükemmel düz kabul edilmiş olunup, malzemelerde iç kusur yok sayılmıştır. Akvaryumun mükemmel düz bir yüzeye oturduğu varsayılmıştır. Akvaryuma dışarıdan herhangi bir kuvvet uygulanmadığı varsayılmıştır.

Şekil 1: Analizi yapılan akvaryumun dekorlu görünüşü

Şekil 2: Analiz için örnek teşkil eden akvaryum

Şekil 3: Akvaryumun analizdeki durumu

Analizde kullanılan malzemeler ve özellikleri: Malzeme Đsmi:

Cam

Açıklama:

tempersiz

Malzeme Model Tipi:

Linear Elastic Isotropic

Property Name Value Units Value Type Elastic modulus 6.8935e+010 N/m^2 Constant Poisson's ratio 0.23 NA Constant Shear modulus 2.8022e+010 N/m^2 Constant Mass density 2457.6 kg/m^3 Constant Yield strength 2.9e+007 N/m^2 Constant Thermal expansion coefficient 9e-006 /Kelvin Constant Thermal conductivity 0.74976 W/(m.K) Constant Specific heat 834.61 J/(kg.K) Constant Tablo 1: Akvaryum camının özellikleri

Malzeme Đsmi:

Silikon

Açıklama:

Akvaryum silikonu

Malzeme Model Tipi:

Linear Elastic Isotropic

Property Name Elastic modulus Poisson's ratio Shear modulus Mass density Tensile strength Yield strength Thermal expansion coefficient Thermal conductivity

Value 6.1e+006 0.49 2.9e+006 1000 1.3787e+007 9.2374e+006 0.00067 0.14

Units N/m^2 NA N/m^2 kg/m^3 N/m^2 N/m^2 /Kelvin W/(m.K)

Value Type Constant Constant Constant Constant Constant Constant Constant Constant

Tablo 2: Kullanılan silikonun özellikleri

Uygulanan Kuvvet: Akvaryumun üzerine atanan referans geometriye bağlı olarak 0 + 9790.4x + 0y + 0xy + 0x^2 + 0y^2 denklemi ile basınç dağılımı oluşturulmuştur.

Sonuçlar:

Şekil 4: Akvaryum malzemeleri üzerindeki von Mises gerilim dağılımı Von mises geriliminin dağılımı en fazla 18MPa değerine ulaşmış bulunmaktadır. Çıkan sonuçlara göre en yüksek olan bu gerilme değeri cam üzerinde bulunmakta olup camın akma değeri (kırılma) 29MPa dolayında olduğu için güvenli bölgede bulunmaktadır. Temperli camın akma dayanımının 180 MPa dolaylarında olduğuna dikkat edilmelidir.

Şekil 5a: Birim-şekil değiştirme dağılımı

Şekil 5b: Silikonun birim-şekil değiştirme sıkalası Yorum:Gelen basınç ile malzeme içerisinde gerçekleşen birim şekil değiştirme dağılımı Şekil 5a’te gözükmektedir. Akvaryumun genel görünüşündeki mavi tonların nedeni, en yüksek birim şekil değiştirme bölgesinin farklı yönlere zorlanan silikon üzerinde olmasıdır. Silikonlar üzerindeki bu birim şekil-değiştirme oransal olarak çok yüksektir. Bu yüzden camlarda mavi ton hakimdir(Şekil 5b).

Şekil 6: Akvaryumda meydana gelen yer değiştirme dağılımı Yorum:Gelen basınç nedeni ile en büyük yer değiştirme, en geniş olan ön ve arka camda meydana gelmiştir.

Şekil 7: Normal gerilme dağılımı baz alınarak hesaplanan güvenlik katsayısı dağılımı

Yorum: Şekil 6’da gözüktüğü gibi akvaryumun mevcut su yüksekliği ile sınır duruma çok yakın (minimum FOS:1) olduğu gözükmektedir. Bu yüzden pratikte imal edilmiş olan akvaryumda kullanılan destek elemanlarının bu güvenlik faktörünü yükselttiği ortadadır ve kullanılması da gereklidir. Dışarıdan etki gelmediği sürece mevcut varsayımlara yaklaşılması dahilinde FOS 1.2 değerine yaklaşılabileceği göz önüne alındığında kayıt, kuşak sisteminin kullanılması gerekliliği bir daha göz önüne çıkmaktadır.

Sonuç Akvaryumun sade hali ile istenilen işi ancak ideal şartlarda görebileceği gözükmektedir. Bu yüzden sızdırmazlık için silikonların cam birleşme bölgelerinin üzerine de çekilmesi, dış kısmın çıta ile güçlendirilmesi, taban camı ile yan camlar arasında ayrıca bir cam daha eklenmesi, taban camının alüminyum L profil ile sarılması, sehimin en çok olduğu ön ve arka camın orta üst bölgesinden kayıt kuşak ile bağlanması olabilecek sorunları engelleyecek ve daha güvenli bir akvaryum elde edilmesini sağlayacaktır. Ayrıca su akvaryumun ağzına kadar doldurulmamalı, kapağın kapattığı bölgenin bittiği yere kadar doldurulmalıdır.Not: Mevcut çalışma örnek alınılan akvaryumdan daha büyük boyutlara sahiptir.