در این مقاله سعی شده است نکات مهم و کلیدی در رابطه با روش اجزای محدود و خصوصا نرم افزار آباکوس ارائه شود. نکاتی که در این مقاله ارائه شده است شامل مباحثی کلی و بعضا نکات دقیق و ظریف در رابطه با استفاده از روش اجزای محدود و نرم افزار ABAQUS است.
برای مشاهده لیست کامل مدرسین فعال در زمینه آموزش آباکوس و اجزای محدود بر روی عبارت های تدریس خصوصی آباکوس و تدریس خصوصی المان محدود کلیک کنید. مطالعه مقاله آموزش روش اجزای محدود یا المان محدود به صورت پایه ای و با زبان ساده هم مفید است.
1- از نرم افزار آباکوس برای مدلسازی مسائل جامداتی، تحلیل تنش، بررسی استحکام، تحلیل جریان سیالات، تحلیل های الکترومغناطیسی و .... می توان استفاده نمود.
2- برای اینکه از درست بودن هر تحلیل المان محدود با نرم افزار آباکوس و یا هر نرم افزار دیگری مانند انسیس و کتیا و .... مطمئن شویم باید هم دقت و هم صحت نتایج مورد بررسی قرار گیرد. به عبارت دیگر هم باید مستقل از مش بودن نتایج مورد بررسی قرار گیرد و هم اینکه نتایج تحلیل المان محدود با یک کار تجربی یا تحلیلی مقایسه شده و درستی آن اثبات گردد.
3- بین نرم افزار آباکوس و نرم افزار های دیگر مانند solidworks و Catia ارتباط خوبی از لحاظ Import و Export کردن فایل ها وجود دارد. به عنوان مثال می توان مدل را در نرم افزار سالیدورکس ایجاد نموده و در ادامه برای انجام تحلیل المان محدود آن را وارد آباکوس کرد. این فیلم را هم ببینید: فیلم آموزشی - نحوه تحلیل تنش یک قطعه با استفاده از نرم افزار آباکوس abaqus
4- نرم افزار آباکوس ماژول های مختلف و متعددی دارد. ماژول part، ماژول property (برای تعریف جنس قطعات)، ماژول اسمبلی برای مونتاژ کردن قطعات، ماژول step برای تعریف مراحل حل و نوع تحلیل و تعریف خروجی های مورد نظر، ماژول Interaction برای تعریف بر هم کنش ها، ماژول Load برای تعریف بار اعمالی و شرایط مرزی، ماژول mesh برای المان بندی جسم مورد بررسی، ماژول Optimiztiation، ماژول Job و ماژول Visualization
پیشنهاد می شود این مقاله را هم بخوانید: آموزش مقدماتی کار با نرم افزار المان محدود آباکوس Abaqus
5- مش بندی درست در نرم افزار آباکوس و یا هر نرم افزار المان محدود دیگری به نوعی تضمین کننده دقت کار است. نرم افزار آباکوس به صورت اتوماتیک مش بندی را انجام می دهد. در صورتی که هندسه پیچیده باشد، قبل از مش زدن باید با ایجاد پارتیشن های مناسب جسم را به اجزای ساده تری تقسیم بندی نمود.
6- نرم افزار آباکوس از دو تقریب بهینه سازی سازه ای استفاده می کند. یکی بهینه سازی topology و دیگری بهینه سازی shape. در حالت اول با حذف المانهایی طرح بهینه بدست می آید و در حالت دوم بدون حذف المان و فقط با اصلاح خطوط تمرکز تنش های محلی کاهش پیدا کرده و طرح بهینه بدست می آید.
7- برای اینکه بتوان یک قطعه که در حالت واقعی سه بعدی است را به صورت دو بعدی مدلسازی و تحلیل نمود می توان از هر کدام از فرضیات تنش صفحه ای، کرنش صفحه ای و متقارن محوری استفاده نمود. در حالت تنش صفحه ای ضخامت قطعه در یک راستا بسیار کم است و بارها درون صفحه ای می باشد. در حالت کرنش صفحه ای قطعه طویل و منشوری است و بارگذاری و شرایط مرزی هم در امتداد طول قطعه تغییر نمی کند. در حالت متقارن محوری قطعه نسبت به یک محور متقارن است و بارگذاری و شرایط مرزی هم چنین حالتی را دارند.
8- حین تحلیل می توان قطعه را صلب یا قابل تغییر شکل تعریف کرد. این بحث صلب و غیر صلب بودن کاملا نسبی است. اجسام از نوع Rigid یا صلب تحلیل نمی شوند ولی در حل دخالت دارند. اجسام از نوع Display body نه تحلیل می شوند و نه در حل دخالت دارند. امکان تعریف چنین جسمی در ماژول Interaction وجود دارد.
مطالعه مقاله نحوه مدل سازی و تحلیل با نرم افزار المان محدود آباکوس abaqus هم مفید است.
9- اگر هدف از انجام تحلیل به دست آوردن سرعت و یا شتاب کل جسم است باید اجزا به صورت صلب (Rigid) مدلسازی شوند. جسم تغییر شکل پذیر در تحلیل های استاتیکی نمی تواند حرکت Rigid body داشته باشد و برای داشتن چنین حرکتی باید جسم به صورت Rigid مدل شود.
10- برای یک ماشین، دستگاه و یا مکانیزم اگر هدف انجام تحلیل مقاومت مصالحی است، باید در بحرانی ترین حالت بارگذاری زمان را متوقف نمود و بارهای وارده در آن لحظه را به قطعه وارد نموده و تحلیل استاتیکی را انجام داد. به این ترتیب می توان بیشترین تنش های وارده به قطعه را محاسبه کرده و برای آن طراحی را انجام داد.
11- دو نوع جسم Rigid در نرم افزار آباکوس قابل تعریف است: 1- Analytical برای هندسه های ساده استفاده می شود و نیازی به مش بندی ندارد. 2- Discrete برای هندسه های پیچیده است و باید مش زده شود. البته المان های آن از نوع Rigid است و تحلیل نمی گردد.
12- دیدگاههای مورد استفاده برای تحلیل می تواند لاگرانژی، اولری و یا ALE باشد. دیدگاه اول معمولا برای تحلیل های جامداتی استفاده می شود و المان ها و گره ها به همراه ماده حرکت می کنند. دیدگاه اولری بیشتر در مکانیک سیالات استفاده می شود و برای تغییر شکل های بزرگ است. شبکه بندی مدل در طول حل ثابت می ماند. ALE ترکیبی از دو دیدگاه قبل است و برای جابه جایی های بزرگ کاملا مفید می باشد.
حتما بخوانید: آشنایی با روش اجزا محدود یا المان محدود Finite Element Method برای تحلیل مسائل مهندسی
13- در آباکوس سیستم واحد مشخصی وجود ندارد و کاربر بر اساس نیاز خودش مقادیر را مشخص می کند. مثلا اگر طول بر حسب میلی متر و نیرو بر حسب نیوتن مشخص شود در نهایت تنش بر حسب مگاپاسکال بدست خواهد آمد.
14- هنگام رسم قطعه در نرم افزار آباکوس اگر تعداد قیدهای انتخابی کافی باشد طرح به رنگ سبز در می آید و اگر بیش از حد قید گذاشته شده باشد رنگ طرح بنفش خواهد شد و باید تعدادی از قیدها را پاک کرد.
15- در ماژول property از نرم افزار آباکوس باید سه کار را انجام داد. ابتدا باید ماده را ایجاد نمود Creat Material در مرحله بعد باید یک مقطع را ایجاد نمود Creat Section و در نهایت باید مقطع ایجاد شده را به قطعه اختصاص داد Assign Section
16- اگر بخواهیم از حل گر صریح یا Explicit استفاده کنیم و یا وزن سازه را به عنوان Body Force اعمال نمائیم، در این حالت تعریف چگالی جسم کاملا لازم است.
مطالعه مقاله تحلیل خرپا با ABAQUS هم پیشنهاد می گردد.
17- در ماژول property امکان تعریف خواص ماده به صورت تابعی از دما و یا هر متغیر دیگری هم وجود دارد. با افزایش دما معمولا رفتار ماده به یک ماده نرم نزدیکتر می شود و با افزایش نرخ کرنش رفتار ماده به ماده ترد نزدیکتر خواهد شد.
18- در مسائلی که وارد ناحیه پلاستیک می شویم و تغییر شکل های بزرگ اتفاق می افتد باید خواص پلاستیک را هم برای نرم افزار تحلیل کرد. در این حالت تحلیل المان محدود غیرخطی می شود و زمان حل هم خیلی افزایش می یابد.
19- برای انجام تحلیل پلاستیک در آباکوس از هر دو تئوری های Deformation و Incremental می توان استفاده کرد. حالت اول برای برای تحلیل های پیچیده تحت بارگذاری نامتناسب استفاده نمی شود. در تئوری دوم تاریخچه بارگذاری نیز در نظر گرفته می شود.
20- در نرم افزار آباکوس می توان آسیب را هم مدلسازی نمود. در معیار آسیب دو بحث شروع آسیب و گسترش آن وجود دارد که نرم افزار امکان تعریف آنها را برای کاربر فراهم کرده است.
این مقاله را هم بخوانید: پیاده کردن روش المان محدود با استفاده از نرم افزار مطلب
منبع: ایران مدرس (استفاده از مطالب و بازنشر آن با ذکر منبع و لینک به ایران مدرس مجاز است) برای تهیه مطالب مهم آباکوس از این کتاب استفاده شده است.
