آشنایی گام به گام با آباکوس

تاریخچه آباکوس

نرم افزار آباکوس (Abaqus) از جمله نرم افزارهای تحلیل به کمک کامپیوتر  CEA در زمینه تحلیل اجزا محدود است که در سال 1978 توسط Hibit تاسیس گردید، آباکوس از ریشه کلمه Abacus به معنای چرتکه گرفته شده است. این نرم افزار هم اکنون توسط شرکت داسو سیستمز ارائه می‌شود.

معنی کلمه آباکوس
آباکوس در لغت به معنای چرتکه است

آباکوس یک نرم افزار مهندسی قدرتمند بر اساس روش المان محدود است که توانایی حل مسائل از مثال های خطی ساده تا شبیه سازی‌های غیرخطی پیشرفته را دارا می‌باشد. آباکوس شامل یک کتابخانه بسیار گسترده از تمامی المان‌هایی است که برای رسم هندسی لازم باشد و همچنین شامل بسیاری از خواص مکانیکی مواد مانند فلزات، لاستیک، پلیمر، کامپوزیت‌ها، انواع بتن مسلح، انواع فوم، مواد ژئوتکنیک مانند انواع خاک و سنگ و… می‌باشد.

درباره نرم افزارآباکوس

تئوری کامل این نرم افزارمبتنی بر تحلیل غیر خطی المان محدود پیشرفته است، تعداد زیاد مثال های آباکوس که در help نرم افزار موجود است موجب گردیده که کاربران بتوانند با سرعت بیشتری مراحل آموزش و آنالیز را پشت سر گذاشته و به مراحل پیچیده تر دست یابند، نرم افزار آباکوس به دلیل توانمندی زیاد و سادگی کار از پرکاربردترین نرم افزارهای تحلیل جامداتی است، این نرم افزار از ورژن 6.5 به بعد امکاناتی را برای شبیه سازی ترک و شکست فراهم کرده استف همچنین این نرم افزار حل مسائل دینامیکی غیرخطی که در آنها نرخ کرنش بسیار شدید است را داراست ( مثل مسائل شکل دهی، انفجار و برخورد و…).

روش‌های حل آباکوس

برای حل مسائل مهندسی به طور کلی می‌توان از سه روش زیر استفاده کرد:

  1. روش تحلیلی
  2. روش تجربی
  3. روش عددی

برای بسیاری از مسائل مهندسی که دارای هندسه یا شرایط بارگذاری پیچیده هستند حل تحلیلی وجود ندارد، لذا روش تحلیلی بسیار دارای محدودیت بوده که این امر دامنه کاربرد آن را کاهش می‌دهد، روش‌های تجربی نیز بسیار پرهزینه می‌باشند. اما مسائل با هندسه و بارگذاری پیچیده را می‌توان با روش‌های حل عددی تحلیل کرد. روش‌های حل عددی متعددی موجود است اما معروفترین آن‌ها عبارتند از:

  1. روش تفاضلات محدود FDM
  2. روش اجزای مرزی BEM
  3. روش اجزا محدود FEA
روش حل در آباکوس
المان محدود در آباکوس

در نرم افزار آباکوس از روش اجزا محدود برای بررسی مسائل استفاده می‌شود اما قبل از آن باید بدانیم چند روش حل عددی داریم و چرا از این روش برای حل مسائل آباکوس استفاده می‌شود.

پیدایش روش اجزا محدود به حل مسائل پیچیده الاستیسیته و تحلیل سازه در مهندسی مکانیک، مهندسی عمران و مهندسی هوافضا بر می‌گردد که یک ویژگی مشترک وجود داشت:

تقسیم یک دامنه پیوسته (ماده) به یک سری زیر دامنه (قطعات کوچکتر ماده) به نام المان.

 تحلیل چرخدنده در اباکوس
نمونه تحلیل چرخدنده در آباکوس

این روش در حل معادلات دیفرانسیل جزئی روی دامنه‌های پیچیده (مانند وسائل نقلیه و لوله‌های انتقال نفت)، یا هنگامی که دامنه متغییر است، یا وقتی که دقت بالا در همه جای دامنه الزامی نیست و یا اگر نتایج همبستگی و یکنواختی کافی را ندارند بسیار مفید می‌باشد. به عنوان مثال یک تصادف در قسمت جلوی ماشین نیازی به دقت بالای نتایج در عقب ماشین نیست. به همین دلیل در نرم افزار آباکوس از این روش حل عددی استفاده می‌شود.

کاربردهای نرم افزار آباکوس

یکی از کاربردهای اولیه آباکوس در مدلسازی و تحلیل اسکله‌های نفتی تحت بار موج دریا بود. از آنجا که آباکوس همخوانی و همپوشانی خوبی با نرم افزار کتیا دارد بسیاری از شرکت‌های بزرگ اتومبیل سازی برای تحلیل‌های پیشرفته خود به نرم افزار آباکوس روی آورده اند، سهولت در دستیابی و فهم نحوه کارکرد این نرم افزار موجب گشته که جوامع دانشگاهی بین المللی، از آن بیش از نرم افزارهای دیگر حوزه تحلیل استفاده کنند و در مقالات علمی خود از آباکوس استفاده کنند، دقت فراوان این نرم افزار به عنوان نرم افزار استاندارد دانشگاه های معتبری از جمله MIT انتخاب شود.

چگونه آباکوس را یاد بگیریم؟

بهترین روش یادگیری نرم افزار آباکوس، آموزش در حین انجام مثال های آباکوس است و آموزش این نرم افزار بایستی به صورت کاملا علمی و نه به صورت اپراتوری محض صورت گیرد.

علاوه بر این کار تحلیل عددی در آباکوس نیازمند دقت و صحت سنجی است، دقت به میزان مهارت کاربر بستگی دارد و صحت از طریق مقایسه نتایج حاصله با یک نتیجه تحلیلی یا تجربی بدست می‌آید.

نحوه یادگیری اباکوس
چگونه آباکوس را یاد بگیریم

حلگرهای آباکوس

پس از اینکه نرم افزار آباکوس را باز می‌کنید با پنجره کوچک Start session که همزمان با محیط کاری آباکوس باز می‌شود دسترسی شما را به حلگرهای اصلی نرم افزار فراهم می‌کند که هریک از آنها مناسب مدلسازی و تحلیل های مختلف در نرم افزار است.

آباکوس استاندارد
حلگرهای آباکوس

حلگر آباکوس explicit :

این حلگر مناسب مدلسازی آن دسته ازمسائل مهندسی است که موضوع آن بررسی استحکام، قابلیت تحمل بار، پایداری و واماندگی سازه‌های جامد تحت شرایط متنوع و مختلف محیطی و بارگذاری بر اساس معیارهای گوناگون مهندسی است و طیف وسیعی از مسائل استاتیکی و دینامیکی در زمینه تحلیل تنش و کرنش، تحلیل ارتعاشات، برخورد، ضربه انفجار و همچنین مسائل شبه استاتیکی یا غیر خطی که در آنها شرایط تماس تغییر می‌کند مانند شکل دهی مناسب است.

حلگر With CFD Model :

این حلگر آباکوس مناسب مدلسازی مسائل مربوط به تحلیل جریان سیالات و پدیده‌های ناشی از آن استو می‌تواند طیف وسیعی از مسائل سیالات تراکم ناپذیر شامل جریانات لایه‌ای آشفته، جریانات همرفتی حرارتی و تغییر فرم مش بندی را انجام دهد. برای مهیا کردن محیطی کاربر پسند آباکوس 6.10.1 به بعد به صورت جداگانه در شروع کار با انرم افزار به کاربر امکان انتخاب این محصول را می‌دهد.

حلگر With Electromagnetic Model:

این حلگر مربوط به حوزه تحلیل‌های الکترو مغناطیسی کاربرد دارد.

معرفی محصولات مکمل آباکوس

علاوه بر حلگرهای ذکر شده از محصولات متنوع مکملی که برای موارد خاص استفاده می‌شود تشکیل شده است.

معرفی Abaqus/Aqua :

این محصول از آباکوس یک سری قابلیت‌های اختیاری دارد که قابل اضافه شدن به محیط‌های اصلی است که برای مدلسازی سازه‌هایی شبیه سکوهای نفتی استفاده می‌شود. بعضی از این قابلیت‌های اختیاری شامل تاثیرهای بارگذاری موج، باد و شناوری است.

معرفی Abaqus/Design :

این محصول از آباکوس نیز به منظور انجام محاسبات حساسیت طراحی است که متغیرهای خروجی خاص را با توجه به پارامترهای  طراحی خاص فراهم می‌کند.

معرفی Abaqus/AMS :

این محصول نیز یک تحلیلگر مقادیر ویژه است که به صورت استخراج چند مرحله‌ای اتوماتیک، فرکانس طبیعی را محاسبه میکند.

معرفی Abaqus/Foundation :

این محصول دسترسی بسیار موثرتری را به تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی خطی به صورت کاربردی تر در Abaqus/standard فراهم کرده است.

اصول اولیه نرم افزار آباکوس

انجام تحلیل کامل در نرم افزار Abaqus معمولا از سه مرحله متفاوت زیر تشکیل شده است که به صورت شماتیک نمایش داده شده است:

 

اصول اولیه تحلیل در آباکوس
اصول اولیه آباکوس
  1. مرحله پیش پردازش: در این مرحله باید مدل فیزیکی مسئله را ساخته و یک فایل ورودی برای آن تهیه کنید.
  2. مرحله شبیه سازی: شبیه سازی به عنوان پردازش مدلی که در مرحله پیش پردازش ساخته شده بوده را تحلیل و به مرحله بعد منتقل می‌کند، بر اساس پیچیدگی مدل و توان پردازشگر کامپیوتر مورد استفاده جهت پردازش مدل، مدت زمان پردازش می‌تواند از چند صدم ثانیه تا چندین روز به طول بیانجامد.
  3. مرحله پس پردازش: در این مرحله می‌توان نتیجه نهایی تحلیل را مشاهده نمود که با کانتورهای رنگی، انیمیشن‌ها و پلات‌های رنگی و رسم نمودارهای مختلف قابل اجرا است.
مقاله مرتبط:  نرم‌افزار آباکوس چیست

محیط های نرم افزار آباکوس

مراحل مدلسازی و تحلیل مسائل در نرم افزار آباکوس  مانند تصویر زیر است که برای راحتی کار با نرم افزار آباکوس این نرم افزار به یازده قسمت تشکیل شده است که به آن ماژول می‌گویند، هر ماژول وظیفه خاصی را برعهده دارد که به هریک از این ماژول‌ها می‌پردازیم.

محیط های آباکوس
مراحل تحلیل در آباکوس

ماژول part 

این ماژول مربوط به مدلسازی هندسی اجزا مسئله است، در این ماژول یک محیط مدلسازی مانند نرم افزارهای سالیدورک و کتیا برای کاربران فراهم شده است. روش‌های متنوعی برای ایجاد یک قطعه در نرم افزار آباکوس وجود دارد:

  • ایجاد قطعه با استفاده از ابزارهای موجود در ماژول part
  • وارد کردن هندسه مدل از یک نرم افزار مد‌لساز دیگر مثل کتیا، سالیدورک و …
  • وارد کردن مدل از یک فایل متنی Abaqus
  • ترکیب کردن قطعات با یکدیگر که منجر به ایجاد قطعه‌ای جدید می‌شود.
  • ایجاد قطعه‌ای از یک قطعه مش بندی شده در ماژول مش

پس از اجرای نرم افزار وقتی روی گزینه ماژول قرار می‌گیریم اولین انتخاب part است، وقتی بر روی این ماژول کنید پنجره‌ای به اسم create part مشاهده می‌کنید که از چهار قسمت اصلی تشکیل شده است:

 

ماژول part آباکوس
ماژول پارت آباکوس
  1. Name: اسم مدل را می‌توانید انتخاب کنید
  2. فضای کاری Modeling space
  3. نوع قطعه type
  4. شکل و نوع عملیات ایجاد قطعه Base feature

که در ادامه به بررسی هر کدام می‌پردازیم:

فضای کاری Modeling space

این فضا می‌تواند سه حالت زیر را داشته باشد:

  • 3D: برای ترسیم نمونه قطعات سه بعدی لازم است.
  • 2D Planer: برای ترسیم نمونه قطعات دو بعدی لازم است این گزینه انتخاب شود.
  • Axisymmetric: برای ترسیم اجسام محور قرینه‌ای لازم است این گزینه انتخاب شود.

modeling space abaqusحال سوالی که پیش می‌آید چه زمانی از این سه حالت استفاده می‌شود؟

تمامی هندسه‌ها در واقعیت سه بعدی می‌باشند، اما در شرایط خاص می‌توان یک مسئله را به صورت یک مسئله دو بعدی در نظر گرفت و حل کرد این باعث می‌شود سرعت حل افزایش یابد، اما این شرایط چیست؟

  1. شرایط تنش صفحه‌ای: در حالت تنش صفحه‌ای ضخامت قطعه کم است به این معنی که اندازه یک بعد در مقایسه با ابعاد دیگر قابل صرف نظر بوده و همچنین بارگذاری درون صفحه‌ای بوده و در راستای ضخامت یکنواخت می‌باشد.
  2. شرایط کرنش صفحه ای: در حالت کرنش صفحه‌ای قطعه طویل و منشوری شکل است، به این معنی که سطح مقطع قطعه در طول آن ثابت باشد علاوه بر این بارگذاری و شرایط مرزی نیز منشوری شکل هستند، به این معنی که بارگذاری ثابت مانده و در هر مقطع دلخواه از قطعه یکسان است.
  3. شرایط تقارن محوری: در این حالت هندسه قطعه دارای یک محور تقارن بوده و بارگذاری و شرایط مرزی نیز نسبت به همان محور دارای تقارن است.
تقاوت تنش و کرنش صفحه ای
تنش و کرنش صفحه ای

در تمامی حالت‌های بالا مسئله مورد نظر را می‌توان گفت از لحاظ هندسی و بارگذاری در یک صفحه خلاصه کرد و به جای مدلسازی آن به صورت سه بعدی آن را دو بعدی مدلسازی کرد.

نوع قطعه Type

پس از انتخاب فضای کاری لازم است نوع قطعه مشخص شود نوع قطعه می‌تواند یکی از چهارحالت زیر باشد:

انواع type آباکوس
صفر تا صد آباکوس
  • Deformable: برای مدل کردن قطعات شکل پذیر استفاده می‌شود
  • Discrete Rigid: هنگامی هندسه جسم صلب پیچیده است در این حالت به دلیل پیچیدگی هندسه، برای معرفی آن به نرم افزار قطعه باید مش بندی گردد که البته المان از نوع Rigid بوده و تحلیل نمی‌شود و در تحلیل تماس و در مدل‌هایی که نباید در آن تغییر شکل ایجاد شود استفاده می‌شود.
  • Analytical Rigid: هنگامی که هندسه جسم صلب ساده است مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  • Eulerian: به منظور تعریف یک ماده که می‌تواند جریان داشته باشد در تحلیل‌های اولری استفاده می‌شود. این قطعه در حین تحلیل نمی‌تواند تغییر فرم دهد ولی مواد در درون قطعه تحت بار تغییر فرم داده و بین شرایط مرزی المان های Solid جریان می‌یابند

حال سوال پیش می‌آید از کدام مورد باید استفاده کرد؟

به طور کلی همه اجسام در واقعیت تغییر شکل پذیر هستند و هیچ جسمی کاملا صلب نیست، بنابراین بحث صلب یا تغییر شکل پذیر بودن نسبی است.

به عنوان مثال یک قالب و ورق روی آن را مانند شکل زیر در نظر بگیرید که یک پانچ در بالای آن قرار دارد به نحوی که به تدریج به سمت پایین حرکت می‌کند و ورق را به سمت درون قالب خود فرم می‌دهد، گوشه قالب در محل تماس آن با ورق دستخوش تغییر شکل می‌شود ولی از آنجایی کخ تغییر شکل آن نسبت به ورق ناچیز است لذا آن را صلب در نظر می‌گیریم.

قالب صلب
ماژول های آباکوس

انتخاب اجسام به صورت صلب به جای تغییر شکل پذیر به منظور کاهش هزینه و زمان است که تحلیل نمی‌شوند ولی در حل دخالت دارند.

شکل و نوع عملیات ایجاد قطعه Base feature

در این بخش می‌توان شکل هندسه را از چهار حالت زیر انتخاب کرد:

ماژول پارت
ماژول پارت آباکوس
  • Solid: وقتی از این گزینه استفاده شود شکل توپر می‌توان حاصل کرد.
  • Shell: وقتی از این گزینه استفاده شود پوسته‌ای ایجاد می‌شود که ضخامت این پوسته در مقابل ابعاد آن ناچیز است.
  • Wire: طرح ترسیم شده دو بعدی به قطعه سیمی تبدیل می‌شود.
  • Point: این شکل برای مواردی کاربرد دارد که کاربر مایل باشد جسم صلبی را با ایجاد جرم متمرکز و اینرسی متمرکز در یک نقطه جایگزین کند.

روش‌های حجم دهی در ماژول پارت آباکوس محدودتر از نرم افزارهای طراحی سه بعدی مانند سالیدورک و کتیا هستند ولی با اینحال روش‌های زیر را دارند:

  • Extrusion: در این حالت از یک اسکچ دو بعدی رسم شده به آن حجم داده می‌شود
  • Revolution: در این حالت یک محور دوران انتخاب شده و اسکچ مربوطه حول آن تحت زاویه دلخواه دوران می‌کند.
  • Sweep: در این حالت اسکچ و یک مسیر گرفته می‌شود و به اسکچ مورد نظر در امتداد مسیر در نظر گرفته شده حجم داده می‌شود.

ماژول تعریف خواص مواد Property

یکی از مهم‌ترین ماژول‌های نرم افزار آباکوس ماژول تعریف مواد می‌باشد، که شامل ابزارهایی برای اعریف انواع مواد و خواص آنها به قطعات مورد بررسی است.در این ماژول ویژگی‌ها و خواص هر ماده باید توسط کاربر با استفاده از ابزارهای موجود در نرم افزار وارد شود.

در این ماژول برای تعریف ماده و اختصاص آن به قطعه سه مرحله زیر باید انجام شود:

 

ماژول تعریف خواص
ماژوب تعریف خواص آباکوس
  1. ساختن ماده Create Material
  2. ساختن یک مقطع Create Section
  3. نسبت دادن مقطع به قطعه Assign Section

که در ادامه به بررسی هر کدام می‌پردازیم.

ساختن ماده Create Material

برای تعریف یک ماده مشخص در ماژول Property کافی است بر روی دستور Create Material کلیک کنید و پنجره‌ای مانند شکل زیر باز می‌شود در کادر name هر اسمی می‌توانید انتخاب کنید و توضیحاتی را بنویسید مهمترین بخش کادر رفتار ماده می‌باشد که پنج دستور وجود دارد.

 

ماژول تعریف خواص در آباکوس
تعریف خواص آباکوس
  • خواص عمومی General: به عنوان مثال چگالی یک ماده جز خواص عمومی است که در تحلیل‌های دینامیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
  • خواص مکانیکی Mechanical: یکی از مهمترین بخش‌های تعیین خواص می‌باشد اگر در تعیین این خواص کوچکترین نقصی پیش بیاید جواب‌های به دست آمده برای تحلیل از طریق نرم افزار و جواب‌های تحلیل دستی وآزمایشی فاصله بسیار زیادی خواهد داشت.

مواد دارای دو فاز الاستیک و پلاستیک می‌باشند که در صورتی که بارهای اعمالی کم باشد ماده فقط در فا الاستیک عمل می‌کند و چنانچه بارهای اعمالی زیادتر ار حد الاستیک وارد شوند بخشی از ماده پلاستیک می‌شود که این بخش قابل برگشت نیست.

 

تعریف خواص مواد آباکوس
تنش و کرنش در آباکوس
  • خواص دمایی Thermal: خواص حرارتی شامل خواصی از قبیل ضریب هدایت،ضریب گرمای ویژه و… می‌باشد.
  • خواص الکتریکی و مغناطیسی: شامل خواص الکتریکی، دی الکتریک، پیزو الکتریک و مغناطیسی است.
  • سایر موارد: سایر موارد شامل خواص دیفیوژن، محیط آکوستیک، گسکت و… است.

ساختن یک مقطع  Create Section

پس ازتعریف مواد در نرم افزار آباکوس باید مقطعی مناسب بسته به هندسه و ویژگی‌های قطعه مورد بررسی ایجاد شود. بر روی دکمه Create Section کلیک کنید و پنجره‌ای باز می‌شود که گزینه‌های زیر را دارد:

  • create sectionSolid: در این حالت به نوع ماده نیاز است که در مرحله تعریف ماده آن را ایجاد کرده‌ایم.
  • Shell: در این حالت علاوه بر دانستن نوع ماده، به ضخامت ورق‌ها نیز نیاز است.
  • Beam: در این حالت دانستن نوع ماده و شکل مقطع مورد نیاز است.

نسبت دادن مقطع به قطعه Assign Section

پس از ایجاد مقطع مناسب که حاوی نوع ماده و ویژگی‌های هندسی قطعه مورد بررسی است، باید با استفاده از دستور Assign Sectionمقطع ایجادی را به قطعه اختصاص داد تا دارای  جنس شود، پس از نسبت دادن مقطع به قطعه مورد نظر، رنگ آن از طوسی به سبز تغییر کرده که بیانگر آنست که جنس مورد نظر به قطعه مذکور نسبت داده شده است.

ماژول مونتاژ Assembly

پس از آنکه مراحل ساخت نمونه قطعات مدل در ماژول پارت و اختصاص مواد در ماژول خواث مواد به پایان رسید وارد محیط مونتاژ می‌شویم که هدف آن چیدمان هندسی اجزا نسبت به یکدیگر و مرتب کردن وضعیت قرار گیری آنها بدون اعمال برهم کنش‌هایی نظیر تماس و… تست.

برای وارد کردن قطعات همانند شکل روی دستور instance part کلیک کنید و پنجره جدیدی باز می‌شود این پنجره از دو قسمت اصلی تشکیل شده است.

 

ماژول اسمبلی آباکوس
نحوه تعریف کردن اسمبلی در آباکوس
  • قسمت پارت part: همه قطعات طراحی شده در قسمت قبل در این پنجره وجود دارد وهرکدام را بخواهیم می‌توانیم وارد محیط مونتاژ کنیم.
  • قسمت Instance type : این قسمت شامل دو گزینه است که به کاربرد این دو پنجره می‌پردازیم.

create instanceانواع نمونه‌ها در مونتاژ

در هنگام مونتاژ دو نوع نمونه dependent  و independent برای انتخاب در اختیار کاربر قرار می‌دهد که در ادامه به تفاوت این دو می‌پردازیم.

  1. Dependent: با انتخاب این گزینه مش بر روی پارت مربوط به یک قطعه زده خواهد شد و به این ترتیب هر یک از اجزای مستقل از یکدیگر مش‌بندی می‌شوند.
  2. Independent: با انتخاب این گزینه همه اجزا با یکدیگر مش بندی می‌شوند.

چنانچه نوع اول انتخاب شود امکان ایجاد تغییراتی نظیر پارتیشن بندی روی قطعات از ماژول مونتاژ به بعد وجود ندارد و برای چنین تغییراتی کاربر باید وارد ماژول پارت شده و تغییرات لازم را انجام دهد. در صورتی که در گزینه دوم چنین محدودیتی نداریم.

از لحاظ حافظه با توجه به اینکه در نمونه Independent کل مدل با یک اندازه مش بندی می‌شود معمولا زمان بیشتری برای تحلیل می‌طلبد ولی در مدلی که مجموعه‌ای از نمونه‌های Dependent مونتاژ شده‌اند می‌توان بعضی از قطعات را ریزتر و بعضی را درشت‌تر مش بندی نمود که از لحاظ تحلیل نیز زمان کمتری تحلیل انجام شود.

ماژول step

پس از آنکه مراحل ساخت نمونه قطعات مدل در ماژول part و اختصاص مواد در ماژول property و مونتاژ قطعات در ماژول Assembly به پایان رسید، کاربر برای تعریف مراحل تحلیل و خروجی آن لازم است به ماژول  step مراجعه کند. جهت دسترسی به این ماژول مانند شکل زیر عمل می‌کنیم.

ماژول استپ آباکوس
محل قرار گیری ماژول استپ آباکوس

به طور کلی در ماژول step اهداف زیر را دنبال می‌کنیم:

  1. مشخص کردن نوع تحلیل و انتخاب حلگر مناسب
  2. مشخص کردن مراحل تحلیل
  3. مشخص کردن خروجی مورد نیاز

مشخص کردن نوع تحلیل و انتخاب حلگر مناسب

نوع تحلیل در واقع هدف از تعریف مسئله را مشخص می‌کند. به طور مثال هدف از طرح یک مسئله می‌تواند تحلیل حرارتی، تحلیل الکتریکی، تحلیل تنش، مکانیک خاک، حل‌های کوپل، آنالیز مودال و… باشد که هر یک از موارد ذکر شده بیانگر نوع تحلیل است .

اما حلگر مناسب باید گفت در نرم افزار آباکوس دو نوع حلگر وجود دارد:

  • حلگر ضمنی Implicit
  • حلگر صریح Expilict
ماژول استپ آباکوس
حلگرهای استپ آباکوس

به طور کلی می‌توان گفت انتخاب روش صریح یا ضمنی به مسئله مورد بررسی بستگی دارد، به طور کلی برای انتخاب روش مناسب در تحلیل مسائل جمله زیر را به خاطر بسپارید:

اگر مسئله مورد تحلیل دشوار و پیچیده بود مثل مسائل غیر‌خطی و تماس و.. حل را به مسئله سخت نگرفته و از روش صریح استفاده کنید اما اگر مسئله مورد تحلیل ساده بود حل را به آن سخت گرفته و از روش ضمنی استفاه کنید.

مشخص کردن مراحل تحلیل

پس از تعیین نوع تحلیل و انتخاب حلگر مناسب باید مراحل تحلیل که همان تعداد stepها می‌باشد نیز تعیین شوند.

تعریف خروجی آباکوس
نحوه تعریف کردن و مشخص کردن خروجی آباکوس

مشخص کردن خروجی مورد نیاز

همانطور که ذکر شد، علاوه برتعیین نوع و مراحل تحلیل در ماژول step می‌توان خروجی مورد نیاز را نیز تعیین کرد، در نرم افزار آباکوس خروجی درخواست شده از یک تحلیل خاص در یک پایگاه داده مشخص ذخیره کرده و پس از مشخص کردن آن خروجی به وسیله ایجاد درخواست‌های خروجی که ممکن است برای stepهایی تحلیل بعدی ادامه یابند به تحلیل ادامه می‌دهد.

history out putماژول اینترکشن Interaction

پس از اینکه مراحل مدلسازی در ماژول‌های آباکوس شامل تعریف هندسه، مدل و خواص مواد، مونتاژ و تعریف نوع تحلیل وارد ماژول اینتراکشن می‌شویم با استفاده از این ماژول می‌توان تماس‌ها و اندرکنش‌های بین سطوح را تعریف کرد این ماژول یکی از مهمترین ماژول‌های موجود در آباکوس است که نقش مهمی در جواب مسائلی که در آنها تماس مطرح است ایفا کند، برخی از کاربردهای این ماژول مهم در زیر آمده است:

  • اندرکنش مکانیکی و حرارتی بین نواحی مختلف یک مدل یا بین یک مدل و محیط اطراف آن
  • ارتباط بین نواحی مختلف یک یا جند مدل که در بنی آنها تماس یا اندرکنش مطرح است.
  • اندرکنش بین سیال و سازه
  • تشعشات حفره‌ای
  • تشعشات حرارتی
  • نفوذ فشار
  • جفت تماسی contact pairs
  • قید گره زنی Tie constraint
  • کوپل کردن coupling
  • تعریف جسم صلب Rigid body
  • تعریف جسم نمایشی Display body
  • قید Equation
  • تعریف المان‌های اتصل دهنده Connector Elements
  • و …

که در ادامه توضیح مختصری از بعضی از موارد بالا ارائه می‌شود و بقیه موارد را در مقاله‌های جداگانه بررسی میکنیم.

گزینه های ماژول اینتراکشن آباکوس
ماژول اینتراکشن

نکته: آباکوس تماس‌های مکانیکی بین سطوح یک نمونه یا چند نمونه با یکدیگر را تشخیص نمی‌دهد مگر اینکه این تماس در ماژول Interaction تعریف شود، پس می‌توان نتیجه گرفت در آباکوس صرف اینکه صرفا از لحاظ فیزیکی دو سطح با یکدیگر در تماس باشند کفایت بر تماس بین این دو نمی‌کند.

جفت تماسی contact pairs

چنانچه قطعات در یک مدل با یکدیگر در تماس باشند و یا احتمال تماس میان آنها در حین حل وجود داشته باشد می‌بایست بین سطوح آنها جفت تماسی تعریف کرد. با تعریف جفت تماسی میان سطوح در تماس، علاوه بر ایجاد قید مرز جسم‌ها و جلوگیری از تداخل مرزها با یکدیگر می‌توان تنش‌های تماسی ایجاد سطح را نیز محاسبه نمود.

نعریف جفت تماسی در آباکوس
جفت تماسی

با تعریف جفت تماسی، آباکوس به طور خودکار روی مرزهای اجسام در حال تماس المان‌های تماسی قرار داده و لذا تحلیل غیر خطی شده و در نتیجه زمان حل افزایش می‌یابد.

قید گره زنی Tie constraint

برای اتصال دو قطعه می‌توان انها را به کمک دستور Merge  که در ماژول مونتاژ وجود دارد به یکدیگر چسباند که در اینصورت دو قطعه با هم یکی شده و تبدیل به یک قطعه جدید خواهند شد. بدین معنی که چنانچه قبل از مش بندی این دو قطعه آنها را با یکیدیگر مرج کنیم قطعه حاصل یک هندسه یکپارچه تشکیل خواهد داد و چنانچه بعد از مش‌بندی این دو قطعه، آنها را با یکدیگر Merge کنیم یک قطعه مش خورده جدید حاصل می‌شود. با توجه به این توضیحات برای Merge کردن دو قطعه مش خورده با یکدیگر می‌بایست مش بندی هر قطعه به محوی انجام شود که گره‌هایی قرار گرفته روی مرز مشترک آنها بر هم منطبق باشند که این کار دشواری است.

قید گره زنی در آباکوس
اتصال دو قطعه در آباکوس

اما با تکنیک گره‌زنی می‌توان سطوح دو قطعه مجزا که گره‌هایی روی مرز مشترک آنها نیز منطبق نبوده و کاملا دلخواه می‌باشند را مقید کرد بدین معنی که درجات آازدی گره‌های قرار گرفته روی مرز مشترک آنها با یکدیگر یکسان در نظر گرفت که این موضوع به عنوان یک قید در معادلات وارد خواهد شد.

نکته: یکی از مشکلاتی که با استفاده تکنیک Tie ممکن است به وجود آید عدم پیوستگی کانتور تنش در مرزهای Tie شده می‌باشد، لذا برای جلوگیری از این مشکل توصیه می‌شود که المان‌های سطح اصلی بزرگتر از سطح پیرو مش بندی شود.

کوپل کردن coupling

قید کوپلینگ، حرکت مجموعه‌ای از گره‌ها روی یکی سطح را مانند شکل زیر به یک نقطه مرجع کوپل می‌کند.

قید کوپلینگ زمانی که دسته‌ای از گره‌ها به حرکت صلب گونه یک گره واحد مقید می‌شوند، مفید خواهد بود. این قید می‌تواند برای اعمال بارها یا شرایط مرزی و نیز توزیع بارها روی مدل به کاربر برده شود. بدین معنی که چنانچه تعدادی گره از یک قطعه به یک گره مرجع کوپل شده باشد با اعمال بار به این گره مرجع، این بار میان تمامی گره‌های کوپل شده و به گره مرجع توزیع خواهد شد.

قید کوپلینگ اباکوس
قید کوپلینگ، حرکت مجموعه‌ای از گره‌ها در آباکوس

تعریف جسم صلب Rigid body

جسم صلب مجموعه‌ای از گره‌‌ها، المان‌ها و یا سطوحی است که حرکت آنها مقید به حرکت یک نقطه مرجع به نام Reference Point است. در واقع موقعیت نسبی گره‌ها و المان‌ها یک جسم صلب در حین تحلیل و شبیه سازی ثابت می‌ماند. بنابراین المان‌ها تغییر شکل نداده اما می‌توانند دستخوش حرکات صلب گونه بزرگ شوند. همانطور که در قسمت‌های قبل اشاره کردیم اجسام از نوع Rigid تحلیل نی‌شوند، ولی در حل دخالت دارند.

تعریف جسم صلب در دو مرحله تکمیل می‌شود. در مرحله اول در ماژول Part که می‌بایست هندسه جسم صلب را کشید و در مرحله دوم در ماژول Interaction یک نقطه مرجع که نماینده کل جسم صلب است را به آن نسبت داد. لازم به ذکر است که چنانچه در ماژول Part یک جسم به صورت تغییر شکل پذیر مدل شده باشد می‌توان کل آن جسم و یا حتی قسمتی از آن جسم را درماژول اینتراکشن با نسبت دادن به یک نقطه مرجع صلب کرد.

تعریف جسم نمایشی Display body

اجسام با این قید تنها جنبه گرافیکی داشته و فقط برای نمایش هستند. به بیان دیگر، هیچکدام از گره‌ها یا المان‌ها تحلیل نشده و در حل نیز دخالتی ندارند.

قید Equation

در قید کوپلینگ دیدیم که مجموعه‌ای از گره‌های یک جسم به گره مرجه مقید می‌شوند. به عبارت دیگردرجات آزادی آن گره‌ها با درجات ازادی این گره مرجع برابر در نظر گرفته می‌شود. قید کوپلینگ در واقع حالت خاصی از این قید است چرا که به کمک قید Equation می‌توان یمک معادله خطی میان درجات آزادی مجموعه‌ای از گره‌های یک جسم با درجات آزادی یک گره مرجع برقرار کرد.

به عنوان مثال می‌توان مشخص کرد چنانچه گره مرجع در راستای y یک میلی متر جابجا شد، تمامی گره‌های مجموعه مذکور در راستای x دو میلی متر جابجا شود.

قید معادله در آباکوس
در این قید آباکوس دیگردرجات آزادی آن گره‌ها با درجات ازادی این گره مرجع برابر در نظر گرفته می‌شود

تعریف المان‌های اتصل دهنده Connector Elements

چنانچه در یک مسئله چندین جسم صلب وجود داشته باشد که مثلا برخی از آنها به یکدیگر لولا شده و یا برخی دیگر حرکت خطی درون یکدیگر داشته باشند می‌توان از المان اتصال دهنده اکه میان نقطه مرجع آن جسم صلب در نظر گرفته می‌شوند استفاده نمود. همچنین چنانچه دو نقطه از دو جسم تغییر شکل پذیر نیز به یکدیگر با جوش نقطه‌ای و یا پرچ و یا فنر متصل شده باشند نیز می‌توان از المان‌های اتصال دهنده که میان آن دو نقطه در نظر گرفته می‌شوند استفاده نمود

ماژول بارگذاری Load

پس از آنکه مراحل ساخت قطعه مدل در ماژول پارت و اختصاص مصالح در ماژول پراپرتی و مونتاژ قطعات در ماژول اسمبلی به پایان رسید، کاربر پس از تعریف مراحل تحلیل در ماژول استپ لازم است اندرکنش و قیود احتمالی بین قطعات را تعریف نموده و در نهایت در ماژول لود بارگذاری، شرایط مرزی و اعمال شرایط اولیه (از قبیل سرعت اولیه یا دمای اولیه) اعمال می‌نمایید.این ماژول را در سه بخش زیر بررسی می‌کنیم.

  • تعریف بارگذاری
  • شرایط مرزی
  • شرایط اولیه
ماژول load آباکوس
ماژول بارگذاری آباکوس

تعریف بارگذاری

در هنگام اعمال بارگذاری به سازه کاربر باید نامی مناسب که متناسب با بار مورد نظر است انخاب نمایید و انتخاب نمایید که در کدام مرحله از تحلیلبار مورد نظر فعلال یا غیر فعال باشد، همچنین باید مشخص نمایید که بار مورد نظر دقیقا به کدام ناحیه یا نواحی از مونتاژ اعمالود.

رعایت این نکته ضروری است که کاربر نواحی خاصی را از پیش تعریف کرده باشد بسته به اینکه آن نواحی از نوع گره، المان یا به صورت هندسی باشند می‌تواند بار مورد نظر را به آن ناحیه اعمال نمایید.

ماژول بارگذاری در آباکوس
نحوه تعریف بارگذاری در آباکوس

انواع بارگذاری در آباکوس به هفت گروه تقسیم می‌شود

  • گروه مکانیکال
  • گروه حرارتی
  • گروه آکوستیک
  • گروه سیالات
  • گروه الکتریکال
  • گروه Mass diffusion
  • گروه‌های دیگر

شرایط مرزی

این بخش به تعریف برخی از متداول‌ترین شرایط مرزی از قبیل مکانیکی، سیالاتی و… موجود در نرم افزار آباکوس می‌پردازد.

تعریف شرایط مرزی در اباکوس
نحوه تعریف شرایط مرزی در اباکوس

شرایط اولیه

در این بخش می‌توان میدان سرعت اولیه، تنش اولیه، میدان اشباع و نسبت تخلل اولیه و… را تعریف نمود.

ماژول مش بندی Mesh

مسلما ماژول مش اصلی‌ترین ماژول نرم افزار آباکوس است که هدف آن مش بندی قطعات می‌باشد.مرحله مش بندی اساس روش المان محدود است که عمده هزینه، مان و حجم کار را به خود اختصتص می‌دهد. به بیان دیگر بیش از 70 تا 80 درصد سختی کار و زمان صرف شده در یک تحلیل، مربوط به این مرحله است.

مش بندی  به نوعی تضمین‌ کننده دقت جواب( و نه صحت آن) است، به این معنی که اگر مش بندی به صورت اصولی و با رعایت نکات ضروری انجام شود، دقت کار تضمین خواهد شد. به طور کلی واژه مش به گره و المان برمی‌گردد در این مرحله هندسه به مش تبدیل می‌شود، نرم افزار آباکوس با قابلیت مش بندی یک هندسه به طور مستقیم داشته و نیازی به ورود مختصات گره‌ها برای مش بندی نیست.

ماژول مش در آباکوس
نمونه مش بندی آباکوس

به طور کلی می‌توان المان‌های استفاده شده در آباکوس را از چهار دیدگاه زیر تقسیم بندی کرد:

  • مش بندی از لحاظ خانواده
  • مش بندی از لحاظ شکل
  • مش بندی از لحاظ درجه
  • مش بندی از لحاظ فرمولاسیون

مش بندی از لحاظ خانواده

در این دسته‌بندی المان‌ها به سه نوع تقسیم می‌شوند:

  1. المان پیوسته Continous
  2. المان‌های پوسته Shell
  3. المان‌های تیر Beam

هر یک از المان‌های بالا با توجه به فیزیک مسئله مورد تحلیل، انتخاب می‌شوند، به عنوان مثال چنانچه هندسه دارای شرایط پوسته ( نسبت 1 به 20 ضخامت نسبت به ابعاد صفحه) باشد، می‌توان از المان پوسته استفاده کرد که در این صورت از فرضیات تئوری ورق‌ها و پوسته‌ها در تحلیل مسئله استفاده خواهد شد.

 

مش بندی از لحاظ شکل

این دسته‌بندی المان‌ها از لحاظ شکل در دو حالت دو بعدی و سه بعدی به صورت زیر تقسیم می‌شوند:

  • درحالت دو بعدی:
  1. المان مربعی Quad
  2. المان مثلثی Tri
  • در حالت سه بعدی
  1. المان‌های مکعبی Hex
  2. المان‌های هرمی Tet
  3. المان‌های گوه‌ای Wedge

به‌طور کلی استفاده از المان‌های مثلثی و هرمی چندان توصیه نمی‌شود، زیرا این المان‌ها به خصوص در تحلیل غیر خطی دقت چندانی ندارند اما در مواردی که هندسه بسیار پیچیده باشد، به گونه‌ای که امکان استفاده از المان‌های مربعی و یا مکعبی وجود نداشته باشد ناگزیر باید از المان مثلثی یا هرمی استفاده کرد.

نکته: امکان استفاده از المان مکعبی و مربعی با استفاده از تکنیک پارتیشن بندی امکان این را خواهد داد تا قطعه را به چند قسمت تقسیم کرد و هر قسمت را مش دلخواه و مناسب را انتخاب کرد.

مش بندی از لحاظ درجه

این دسته بندی از لحاظ درجه به صورت زیر تقسیم می‌شوند:

  • المان درجه اول خطی: در این حالت تنها نقاط روی گوشه المان گره وجود دارد و لبه المان به صورت خطی است.
  • المان درجه دوم: در این حالت روی هر لبه المان، بین گره‌ها نیز یک گره وجود دارد.
  • المان درجات بالاتر: در این حالت روی هر لبه المان، دو گره و یا بیشتر وجود دارد.

در آباکوس تنها امکان استفاده از المان درجه اول و دوم وجود دارد و قابلیت استفاده از المان‌های درجه بالاتر وجود ندارد.

مش بندی از لحاظ فرمولاسیون

در این دسته‌بندی المان‌ها از لحاظ تعداد نقاط گوسی استفاده شده در انتگرال‌گیری‌های عددی به صورت زیر تقسیم می‌شوند:

  1. Full Integration
  2. Reduced Integration

در یک تحلیل عددی، انتگرال‌های عددی بر روی نقاط گوسی گرفته می‌شوند. اگر کلیه نقاط گوسی مربوط به یک المان در انتگرال‌گیری عددی شرکت کنند، به آن Full Integration گفته شده و چنانچه همه نقاط عددی شرکت نکنند به آن Reduced Integration گفته می‌شود.

واضح است استفاده از حالت اول بهتر خواهد بود ولی در مسائل دارای خمش، استفاده از این فرمولاسیون منجر به جواب غلط . رخ دادن پدیده Shear locking می‌گردد به همین دلیل پیش فرض آباکوس Reduced Integration است که امکان تغییر آن وجود دارد.

نکته مهم: نامگذاری المان در نرم افزار آباکوس بر مبنای همین چهار دسته بندی مذکور است، به عنوان مثال چنانچه نام یک المان C3D8R باشد، حرف Cبیانگر خانواده المان یعنی پیوسته Continuous می‌باشد، 3D به معنی سه بعدی بودن المان، 8 بیانگر تعداد گره ( که نشان دهنده خطی بودن المان است) و R بیانگر Reduced Integration.

ماژول بهینه سازی Optimization

بهینه سازی سازه‌ای با استفاده ازآباکوس یک فرآیند تکرار شونده است که به کاربر در اصلاح طرح‌ها کمک می‌کند. یک بهینه سازی سازه‌ای خوب منجر به ایجاد جزئی سبک، صلب و با دوام می‌شود.

آباکوس از دو تقریب زیر برای بهینه سازی استفاده می‌کند.

  • بهینه سازی توپولوژیکی Topology
  • بهینه سازی شکلی Shape
ماژول بهینه سازی در آباکوس
بهینه سازی درآباکوس

بهینه سازی توپولوژیکی با یک مدل لولیه شروع کرده و طرح بهینه را با اصلاح و تغغیر تراکم ماده در محدوده انتخابی و حذف بخشی از المان‌ها از تحلیل تعیین می‌کند.

بهینه سازی شکلی به بهبود بیشتر مدل با اصلاح سطوح اجزا از طریق حرکت گره‌های سطح می‌پردازد.

برای بهینه کردن مدل کاربر باید بداند که چه موردی را باید بهینه نمایید. تنها گفتن اینکه می‌خواهیم تنش‌ها را مینیمم کنیم و یا مقادیر ویژه را ماکزیمم کنیم کافی نیست.

بهینه سازی توپولوژیکی Topology

این بهینه سازی با یک طرح اولیه که شامل شرایط از پیش تعیین شده از قبیل شرایط مرزی و بارگذاری است شروع می‌کند. طی این بهینه سازی، تعریف ماده الملن‌ها در ناحیه طراحی اصلاح می‌شود که از این رو باید دانستیه اولیه مواد در ناحیه طراحی (حتی چنانچه در تحلیل آباکوس مورد نیاز نباشد) تعریف شود. فرآیند بهینه سازی یک توزیع ماده جدید با تغییر دانسیته و سفتی المان‌ها در طرح اولیه را تعیین می‌کند، در حالی که قیود بهینه سازی از قبیل حجم مینیم یا جابجایی ماکزیمم یک ناحیه ارضا شود.

بهینه سازی در آباکوس
بهینه سازی توپولوژیکی Topology

بهینه سازی شکلی Shape

بهینه سازی شکلی در آباکوس به اصلاح مرزها یا سطوح اجزا می‌پردازد. در این بهینه سازی، مقادیر تنش برای محاسبه مختصات جدید گره‌های روی سطوح اجزا استفاده شده و سپس مش‌های متناظر با آنها اصلاح می‌شود.

کیفیت مش باید تا اندازه‌ای مناسب باشد که نتایج تحلیل عمدتا با حرکت گره‌های سطحی تغییر نکند. بهینه سازی شکلی جابجایی هر گره سطحی را به گونه‌ای تعیین می‌کند که تنش سطح مذکور همگن شده و تایع هدف و قیود اعمالی ارضا شوند.

انواع بهینه سازی در آباکوس
shape optimization در آباکوس

ماژول Job

در آباکوس برای پردازش اطلاعات از این ماژول اسفاده می‌شود.  به این صورت که در این مرحله، معادلات توسط نرم افزار تشکیل شده و پس از حل آنها نتایج اراوه خواهند شد.

در واقع برای انجام این مرحله کاربر نقش چندانی نداشته و وظیفه او تنها فشردن دکمه‌ای جهت شروع حل است. ولی فرد به عنوان یک اپراتور حرفه‌ای بایستی نسبت به منطق استفاده شده توسط نرم افزار و نیز الگوریتم حل مورد استفاده آشنایی داشته باشد.

وظایف دیگری که می‌توان برای این ماژول برشمرد ایجاد فایل تحلیلRestart ، تحلیل‌های Adaptivity شبیه سازی فرایند بهینه سازی است. در صورتی که در ماژول مش قسمت مربوط به این تحلیل را تعزیف کرده باشید این قسمت قابل استفاده می‌باشد.

 

ماژول نتایج Visualization

با مشخص شدن نتایج تحلیل کاربر نیاز به ابزاری خواهد داشت که بتواند نتایج به دست آمده از مرحله قبل را به صورت گرافیکی ارائه دهد این ابزار را ماژول Visualization در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

این ماژول یک نمای گرافیکی از مدل ونتایج المان محدود را شامل شده و اطلاعات مربوط به مدل و نتیج داده خروجی نرم افزار را فراهم می‌کند.

ماژول نتایج آباکوس
ماژول نتایج Visualization آباکوس

ماژول اسکچ Sketch

Sketch به طرح‌های دو بعدی گفته می‌شود که به منظور تعریف و ایجاد هندسه‌های مختلف در آباکوس استفاده می‌شود. از این ماژول برای تولید یک قطعه صفحه‌ای، تیر، پارتیشن که به صورت مجازی جسم را تقسیم بمدی می‌کنند و می‌توانند در بارگذاری و سایر موارد کاربر را کمک کند، استفاده می‌شود.

در این ماژول پس از ایجاد هندسه دو بعدی با استفاده از دستوراتی می‌توان هندسه‌های دو بعدی و سه بعدی را ایجاد نمود، در اقع می‌توان این ماژول را زیر مجموعه ماژول پارت در نظر گرفت.

ماژول اسکچ آباکوس
ماژول اسکچ آباکوس

واحدها در آباکوس

برای وارد کردن مقدار ثوابت، آباکوس فاقد واحد می‌باشد، در هیچکدام از پنجره تنظیمات موجود درآباکوس، گزینه‌ای برای انتخاب واحد وجود ندارد. در حقیقت خود شما به هنگام وارد نمودن ثوابت حواستان به واحدهای آنها باشد. مقادیر باید بر اساس واحدهایی که با یکدیگر سازگار هستند وارد گردند.

در این قسمت می‌خواهیم واحدها در آباکوس رو شرح دهیم جایی که باعث ایجاد سردرگمی و خطاهای زیاد در تحلیل با نرم افزار آباکوس است. بنابراین با جزئیات بیشتری در مورد واحدها در آباکوس توضیح خواهیم داد.

واحدهای سازگار:

همانطور که گفتیم آباکوس فرض می‌کند که شما از واحدها سازگار استفاده می‌کنید و تا زمانی که این واحدها با هم سازگار باشند هیچ مشکلی پیش نمیاید ولی گاهی باعث اشتباهات و خطاهایی می‌شود به خصوص اینکه ندانید در کجا چه واحدی را وارد کرده‌اید که بیشتر کاربران یک سیستم را برای واحد دهی استفاده می‌کنند ولی زمانی که فایلی را در اختیار کاربر دیگر قرار می‌دهند ممکمن است باعث گیج شدن کاربر شود.

واحد در آباکوس
واحدهای سازگار درآباکوس

به طور مثال همانند جدول بالا اگر شما از واحد SI استفاده کنید و جرم را بر حسب کیلو گرم و طول را بر حسب متر و زمان را بر حسب ثانیه وارد کنید خروجی شتاب متر بر مجذور ثانیه و نیرو نیوتون است.

اگر شما از سیستم MPA استفاده کنید وزن را بیتسی بر حسب تن ؛ طول را بر حسب میلی متر و زمان را ثانیه وارد کنید و خروجی شتاب بر حسب میلی متر بر مجذور ثانیه و فشار بر حسب مگا پاسکال خواهد بود.

تفاوت آباکوس و انسیس

قطعا نرم افزار آباکوس و انسیس دو نرم افزار قدرتمند المان محدود می‌باشند و هر کدام کاربردهای حرفه‌ای دارند و کاربران و طرفدارن خود را نیز دارند اما کدام نرم افزار کاملتر و بهتر می‌باشد؟ در چند قسمت این دو نرم افزار را مقایسه خواهیم کرد تا بتوانید تصمیم درستی بگیرید.

فرق بین آباکوس و انسیس
تفاوت آباکوس و انسیس

محیط کاربری آباکوس و انسیس:

یکی از نکاتی که کابران در انتخاب نرم افزار دقت می‌کنند رابط کاربری و سادگی دسترسی به محیط‌ها و ماژول‌ها می‌باشد به عبارتی کدام نرم افزار user friendly می‌باشد؟ کسانی که با این دو نرم افزار کار کرده‌اند با اکثریت آرا به آباکوس رای می‌دهند محیط‌های ساده  آباکوس و دسترسی به ماژول‌ها همچنین مراحل تحلیل یک مسئله در آباکوس در محیط جذابتری امکان پذیر است.

محیط کاربری آباکوس و انسیس
تفاوت آباکوس و انسیس

مقایسه آباکوس و انسیس در تحلیل‌های مختلف

یکی از مهمترین عامل‌های انتخاب آباکوس یا انسیس نوع تحلیل مورد نظر است به طور مثال در حوزه مکانیک شکست و تحلیل ترک‌های مختلف آباکوس قدرتمندتر عمل کرده است و در موارد دیگر به طور مثال مواد هدفمند تابعی FGMها در آباکوس نیاز به کدنویسی دارید ولی در انسیس نیاز به کدنویسی نمی‌باشد و کار را ساده‌تر کرده است.

یکی دیگر از مقایسه بین این دو نرم افزار امکانات جانبی آنها  می‌باشد که برتری یکی را بر دیگری بیشتر می‌کند به طور مثال نرم افزار مکمل انسیس یعنی LS-DYNA که در تحلیل مکانیک ضربه مورد استفاده قرار می‌گیرد که سرعت حل بالاتری نسبت به  Abaqus/ Explicit دارد.

یکی دیگر از معیارهای مقایسه تعداد جستجو دو کلمه آباکوس و انسیس در موتورهایی جستجو است همانطور که در نمودار زیر می‌بیند در کشور ایران تعداد جستجو انسیس و آباکوس تقریبا برابر می‌باشد در بازه‌هایی آباکوس و در بازه‌های زمانی دیگر انسیس پیشی گرفته است و این نشان از محبوبیت بالای هر دو نرم افزار در کشور خودمان را دارد و هما نطور که می‌دانید از دو نرم افزار در مقالات دانشگاهی نیز بسیار استفاده می‌شود.

تعداد سرچ آباکوس و انسیس
مقایسه آباکوس و انسیس

نمونه مقایسه انسیس و آباکوس در یک پروژه

اگر بتوانیم در یک پروژه یکسان این مقایسه را انجام دهیم شاید انتخاب راحتتر باشد، پس در اینجا می‌خواهیم مقایسه آباکوس و انسیس در سرعت مش بندی و حل برای یک مسئله منحصر به فرد بررسی کنیم. در تعداد المان، نوع المان، شرایط مرزی و نوع تحلیل در هردو نرم افزار یکسان است و مسئله به صورت زیر تعریف شده است:

نقشه مدل حل شده در اباکوس و انسیس
تفاوت آباکوس و انسیس با یک مثال

و بارگذاری به صورت زیر است:

بارگذاری در مدل آباکوس
تفاوت آباکوس و انسیس در بارگذاری

و ما به دلیل تقارن در مسئله و افزایش سرعت حل یک چهارم مدل را در نظر گرفتیم:

یک چهارم مدل در انسیس و آباکوس
یک چهارم مدل در آباکوس

و از مش چهار وجهی در دو نرم افزار استفاده کردیم نتایج جالبی بدست می‌آید.

تحلیل در انسیس
مقایسه تحلیل در انسیس و آباکوس

تحلیل در آباکوس
مقایسه تحلیل در آباکوس و انسیس

گراف زیر زمان مش بندی دو نرم افزار را نشان می‌دهد که آباکوس سرعت بالاتری در مش زنی داشته است.

زمان مش در اباکوس و انسیس
مقایسه آباکوس و انسیس در زمان مش

و همینطور نمودار زیر زمان حل بین دو نرم افزار آباکوس و انسیس را نشان می‌دهد که بازم آباکوس سریعتر از انسیس عمل کرده است.

زمان حل در آباکوس و انسیس
زمان حل در آباموس و انسیس

و نمودار زیر مقایسه بین نتایج دو نرم افزار را نشان می‌دهد که نتایج تنش فون میزز تقریبا برابر هستند.

مقدار تنش در آباکوس و انسیس
مقدار تنش در آباکوس و انسیس

به طور عمومی

برای پروژه‌های کوچک و پیچیده: آباکوس

برای پروژه‌های بزرگ و ساده: انسیس

تفاوت آباکوس و کامسول

نرم افزار کامسول نیز مانند آباکوس یک نرم افزار تحلیل المان محدود است که هر سه مرحله پیش پردازش، شبیه سازی و پس پردازش را دارد اما در اینجا قصد داریم به تفاوت این دو بپردازیم:

اگر مسائل شما ترکیبی از آکوستیک، الکترو مغناطیس، الکترو شیمیایی، اپتیک و میکرو سیالات و… است به راحتی نمی‌توانید این تحلیل‌ها را در آباکوس انجام دهید و این مسائل را می‌توان راحتتر در کامسول تحلیل کرد و بیشتر در مجامع آکادمی از کامسول استفاده می‌شود هر چند تعداد مقالات چاپ شده با نرم افار آباکوس بیشتر است.

بر اساس تجربه‌ کسانی که با دو نرم افزار کامسول و آباکوس کار کرده‌اند آباکوس در تحلیل‌های مکانیک جامدات، ارتعاشات، سازه‌ها و کوپلینگ دمایی و… سریعتر و قابل اطمینان‌تر است و بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کتاب آموزش آباکوس

در زمینه آباکوس مانند دیگر نرم‌افزارهای مهندسی مکانیک کتاب‌های زیادی به چاپ رسیده است که به بررسی معروفترین کتاب‌های این زمینه میپردازیم:

کتاب: تحلیل اجزاء محدود مسائل مهندسی به کمک ABAQUS نوشته دکتر حامد معیری و جمعی از همکارانشان، انتشاران فدک ایستاتیس

این کتاب یکی از بهترین کتاب‌های برای یادگیری آباکوس است که همراه کتاب 25 مسئله را گام به گام آموزش داده است که بیشتر این مسائل از هلپ آباکوس استفاده شده است. دیگر مزیت این کتاب فایل‌های پروژه‌ها هستن که همراه کتاب در اختیار کاربران قرار داده شده است.

کتاب: کتاب کامل ترین مرجع کاربردی ABAQUS نوشته مهندس بابک رواجی با همکاری انتشارات نگارنده دانش

این کتاب دو جلدی می‌باشد جلد اول شامل مقدمات و معرفی ماژول‌ها و همینطور چند مثال ساده و جلد دوم کتاب شامل مسائل پیشرفته می‌باشد و برای کسانی که نیاز به تمرین دارند دو جلد کتاب توصیه می‌شود.

کتاب تحلیل اجزاء محدود تئوری و کاربرد در ABAQUS نوشته دکتر آیت اللهی و کارو صدیقیانی انتشارات اندیشه سرا

این کتاب را می‌توان به عنوان بهترین کتاب آباکوس معرفی کرد، که علاوه بر اینکه مثال‌های کاربری را آموزش داده است آنچه به عنوان صحت سنجی که یک مسئله مهم در امر تحلیل است را نیز انجام داده است.

کتاب های آباکوس
کتاب آباکوس

مقالات

رازهای پشت پرده تحلیل با آباکوس

5 / 5 ( 1 امتیاز )

نرم‌افزار آباکوس چیست

نرم‌افزار آباکوس یکی از محبوب‌ترین نرم افزارهای حوزه تحلیل مکانیک است که طرفدارن و علاقمندان…

اسکریپت نویسی پایتون در آباکوس

5 / 5 ( 1 امتیاز )

دوره‌ها