روند تحلیل و المانهای موجود در نرم افزار آباکوس

نرم افزار ABAQUS/CAE محیط کاملی است که فضایی ساده و کاربر پسند برای ساختن مدلهای آباکوس (ABAQUS)، انجام تحلیل و مشاهده و بررسی مراحل تحلیل و ارزیابی نتایج حاصل از شبیه سازی دارد.

نرم افزار ABAQUS/CAE به چندین ماژول تقسیم شده است و هر ماژول (modul) بخشی از پروسه مدلسازی را بر عهده دارد. برای مثال ماژولهایی برای تعریف هندسه مدل، خصوصیات مصالح و تولید مش بندی اختصاص داده شده است. با انتقال از یک ماژول به ماژول دیگر و انجام عملیات مدلسازی مرتبط با آن ماژول و تکرار این کار تا آخرین ماژول، مدل اجزای محدود ساخته خواهد شد. وقتی که ساختن مدل به اتمام رسید، نرم افزار ABAQUS/CAE یک فایل ورودی میسازد و مدل ساخته شده را به بخش پردازشگر نرم افزار تحویل میدهد. پردازنده های آباکوس (ABAQUS) استاندارد و آباکوس (ABAQUS) صریح فایل ورودی را خوانده و تحلیل را انجام میدهد و در حین تحلیل پیامهایی را به ABAQUS/CAE انتقال میدهد تا کاربر در جریان روند تحلیل قرار گیرد. سپس پایگاه داده اطلاعات خروجی ساخته میشود. در نهایت از ماژول Visualization برای خواندن از پایگاه داده اطلاعات خروجی و نمایش آنها استفاده میشود.

المانهای موجود در نرم افزار ABAQUS

در این بخش انواع المانهای قابل استفاده در نرم افزار آباکوس (ABAQUS) به طور مختصر معرفی شدهاند.

اجزای محدود و اجسام صلب

المانهای محدود و اجسام صلب مؤلفه های اساسی یک مدل آباکوس (ABAQUS) هستند. المانهای محدود شکل پذیر هستند در حالی که اجسام صلب بدون تغییر شکل در فضا حرکت میکنند. اگر چه کاربران برنامه های تحلیل اجزای محدود ممکن است شناختی از ماهیت المانهای محدود داشته باشند، مفهوم عمومی اجسام صلب در یک برنامه اجزای محدود ممکن است تا حدودی جدید باشد.

برای افزایش بازده محاسباتی، برنامه آباکوس (ABAQUS) تواناییهای عمومی در مورد مدلسازی اجسام صلب دارد. هر جسم یا بخشی از آن را میتوان به صورت جسم صلب تعریف نمود. بیشتر انواع المان میتواند برای تعریف اجسام صلب مورد استفاده قرار گیرد. مزیت اجسام صلب نسبت به اجسام شکل پذیر این است که اجسام صلب تنها دارای شش درجه آزادی در یک گره مرجع که برای آن جسم صلب تعریف شده، هستند. برعکس، المانهای شکل پذیر درجات آزادی متعددی دارند که برای محاسبه تغییر شکل آنها محاسبات زیادی باید انجام شود. وقتی که این تغییر مکانها قابل صرف نظر کردن باشند و یا برای کاربر مهم نباشند، مدل سازی جسم به صورت صلب به طور قابل ملاحظه ای از حجم محاسبات میکاهد بدون آنکه بر دقت نتایج خروجی

تأثیری داشته باشد.

المانهای محیط پیوسته

خانوادهی المانهای تنش / تغییر مکان سه بعدی Solid گستردهترین کتابخانه المانها در آباکوس (ABAQUS) است. کتابخانه های المانهای موجود در آباکوس (ABAQUS) استاندارد و آباکوس (ABAQUS) صریح تفاوتهایی با هم دارند.

کتابخانه المانهای سه بعدی در آباکوس (ABAQUS) استاندارد

کتابخانه المان سه بعدی آباکوس (ABAQUS) استاندارد شامل المانهایی با درون یابی مرتبه اول (خطی) و المانهای با درون یابی مرتبه دوم Quadratic در دو یا سه بعد با استفاده از انتگرال گیری کامل یا کاهش یافته است. مثلث و چهار ضلعی در دو بعد در دسترس هستند؛ چهار وجهی، گوه های مثلثی و شش وجهیها (بلوک) در سه بعد در دسترس هستند. همچنین امکان استفاده از المانهای مثلثی و چهار وجهی اصلاح شده مرتبه دوم نیز فراهم شده است. به علاوه، المانهای با مواد ترکیبی نیز در آباکوس (ABAQUS) استاندارد وجود دارد.

کتابخانه المانهای سه بعدی در آباکوس (ABAQUS) صریح

کتابخانه المان سه بعدی در برنامه آباکوس (ABAQUS) صریح شامل المانهای با درون یابی مرتبه اول (خطی) با انتگرال گیری کاهش یافته Reduced Integration در دو یا سه بعد است. مثلثها و چهار وجهیهای اصلاح شده با درون یابی مرتبه دوم نیز در این برنامه در دسترس هستند. المانهای با انتگرال گیری کامل Full Integration یا المانهای مرتبه دوم منظم در این برنامه در دسترس نیستند.

برای انتخاب نوع المان مثلاً در مدل سازیهای سه بعدی بیش از بیست انتخاب وجود دارد. با در نظر گرفتن تعدد انواع المانهای قابل استفاده، واضح است که دقت مدل سازی به شدت به نوع المانی که استفاده کردهاید وابسته است. تصمیم گیری برای انتخاب نوع المان به خصوص برای تازه کارها ممکن است دشوار باشد. با این حال میتوان به این جعبه ابزار بیست تایی به عنوان وسیله ای نگریست که به شما این توانایی را میدهد که برای یک کار خاص ابزار دقیق مربوط به همان کار را انتخاب کنید.

المانهای پوسته ای

در حالتی که یکی از ابعاد مدل (ضخامت آن) در برابر دو بعد دیگر بسیار کوچکتر باشد و تنشها در جهت ضخامت مدل قابل طرف نظر کردن باشد، از المان پوسته ای برای مدلسازی سازه ها استفاده میشود. سازه ای مانند یک مخزن فشار که ضخامت آن کمتر از 0.1 ابعاد دیگر آن است را میتوان با استفاده از المانهای پوسته ای مدل سازی کرد.

فرض میشود که در المانهای پوسته ای آباکوس (ABAQUS) مقاطع صفحه ای عمود بر صفحه پوسته به صورت صفحه باقی میماند. در بکار گیری المانهای پوسته ای ضخامت المان لزوماً نباید کمتر 0.1 ابعاد آن المان باشد. در یک مش بندی خیلی ریز ممکن است ضخامت یک المان حتی از دو بعد دیگر آن بیشتر باشد، هرچند که این مورد به طور عمومی توصیه نمیشود و بهتر است در این حالت از المانهای سه بعدی استفاده نمود.

المانهای تیر

المانهای تیر وقتی مورد استفاده قرار میگیرند که یک بعد سازه مورد نظر (طول آن) به طور قابل توجهی از دو بعد دیگر بیشتر و تنشهای طولی مهمترین متغیر درخواستی باشد. تئوری تیر بر پایه این فرض است که تغییر شکل سازه را میتوان تنها با استفاده از متغیرهایی که تابع محل مورد نظر در طول سازه است، به دست آورد. برای اینکه تئوری تیر جوابهای قابل قبولی ارایه کند لازم است که ابعاد سطح مقطع سازه از 0.1 طول آن کوچکتر باشد.

در المانهای تیر آباکوس (ABAQUS) فرض بر این است که صفحات عمود بر محور تیر پس از تغییر شکل به صورت صفحه باقی میماند. در بکار گیری المانهای تیر ابعاد سطح مقطع المان لزوماً نباید کمتر از 0.1 طول آن المان باشد. در یک مش بندی خیلی ریز ممکن است ابعاد سطح مقطع یک المان حتی از طول آن بیشتر باشد، هرچند که این مورد به طور عمومی توصیه نمیشود و بهتر است در این حالت از المانهای سه بعدی استفاده نمود.