تحلیل تیر یک سرگیردار سه بعدی

در این مطلب برای آشنایی بیشتر با نرم افزار آباکوس تحلیل تیر یک سرگیردار سه بعدی با بارگذاری گسترده مورد بررسی قرار می گیرد. هندسه مدل بسیار ساده است و هدف اصلی از انجام چنین مساله ای آشنایی با المانهای 3 بعدی و بارگذاری گسترده است.

Dimension: (20*25*200) mm

Load: Pressure = 0.5 MPa

برای شروع کار طبق روالی که در مثال اول آموختیم با اولین ماژول یعنی ماژول Part کار را آغاز می کنیم.


 

Part/Sketch

  • با استفاده از ، Create Part، سطح مقطع (25*20) میلیمتر را بسازید.

بسیاری از نرم افزارهای تحلیل جامد فاقد سیستم ابعادی هستند. از این رو اکیدا توصیه می شود همواره از ابعاد متریک در مدلهای خود استفاده کنید. بطور مثال در این مدل ابعادی که به میلیمتر هستند را به متر تبدیل کرده و با توجه به ابعاد متری مدل را تحلیل می کنیم.

با توجه به نکته فوق نام دلخواهی برای مدل انتخاب کرده و تنظیمات زیر را انجام دهید.

3D

Deformable

Solid

Extrusion

Approximate Size : 1

مقداری که در مقابل Approximate Size وارد می شود صرفا به منظور راحت کردن کار کاربر است و تاثیری در مدل ندارد. این مقدار اندازه تقریبی صفحه نمایش را تعین می کند. به طور مثال در این مدل با قرار دادن مقدار 0.05 صفحه نمایش طوری تنظیم می شود که عرض صفحه طولی به اندازه 0.05 واحد داشته باشد. با توجه به آنکه بزرگترین مقداری که می خواهیم رسم کنیم  0.025 متر است، این مقدار مناسب می باشد.

  • مستطیلی به ابعاد دلخواه رسم کرده و سپس مقادیر (0.025*0.020) متر را مطابق شکل و با استفاده از به اضلاع آن نسبت دهید.

به منظور بزرگنمایی بیشتر یا کمتر از چرخ (Scroll) ماوس و یا آیکونهای نوار ابزار نرم افزار استفاده کنید.

پس از رسم سطح مقطع تیر Done کنید.

  • در پنجره Edit Base Extrusion در مقابل Depth طول تیر، 0.200 متر را وارد کنید.


Property

  • وارد مازول Property شوید و مشابه مثال قبل با استفاده از ماده ای با مشخصات مکانیکی زیر ایجاد کنید.

Density : 7800 Kg/m3

E : 200 Gpa

ν : 0.3

  • با استفاده از  مقطعی از نوع Solid و Homogeneous ایجاد کنید.

در پنجره Edit Section مقداری که در مقابل Plane Stress/Strain ThickNess قرار دارد مربوط به مسائل 2 بعدی می شود. در مثالهایی همانند این مدل که 3 بعدی است مقدار وارد شده در این پنجره توسط نرم افزار صرف نظر می شود و تاثیری در تحلیل ندارد.

  • فراموش نکنید که مقطع ایجاد شده را به مدل توسط  نسبت دهید.

Assembly

  • وارد ماژول Assembly شوید و مشابه مثال قبل یک نمونه از مدل ساخته شده را با استفاده از  به روش Independent وارد کنید.

Step

  • در ماژول Step با استفاده از  یک گام تحلیل با مشخصات زیر بسازید.

Type: Static / General


Load

  • برای وارد کردن شرایط مرزی مساله وارد ماژول Load شوید. جهت وارد کردن فشار 0.5 MPa روی تیر بر روی آیکون  ،Create Load، کلیک کنید. به طور دلخواه نامی برای بارگذاری انتخاب کرده، و نوع Pressure را به عنوان شیوه بار تعین نمائید. با کلیک بر روی Continue پیغام زیر در Prompt Area نمایش داده می شود.

بارگذاری فشار (Pressure) نیاز به یک سطح برای اعمال شدن دارد. سطح رویی تیر را از صفحه نمایش انتخاب کنید.

در پنجره Edit Load مقدار بار را وارد کنید.

Distribution: Uniform

Magnitude: 0.5e6

Amplitude: Ramp

  • به منظور ایجاد شرایط مرزی تکیه گاه آیکون  را انتخاب کنید. نام دلخواهی برای شرایط مرزی تعین کنید و تنظیمات زیر را انجام دهید.

Category : Mechanical

Types For Selected Step : Symmetry/Antisymmetry/Encastre

صفحه انتهای تیر را از روی صفحه نمایش انتخاب کنید.

از پنجره Edit Boundary Condition گزینه Encastre را به حالت انتخاب درآورید.

گزینه هایی که در نوع Symmetry/Antisymmetry/Encastre وجود دارند در واقع یک سری شرایط مرزی متداول هستند که نرم افزار آنها را دسته بندی کرده است؛ انتخاب یکی از این شرایط و یا استفاده از شرایط مرزی Displacement/Rotation که در مثال قبل استفاده کردیم هیچ تفاوتی با هم ندارد.


Mesh

  • وارد ماژول Mesh شوید. اگر نمونه را بصورت Dependent در ماژول Assembly وارد کرده باشید از نوار ابزار بالا Part و اگر بصورت Independent وارد کرده باشید Assembly را انتخاب کنید.

طبق روال گذشته برای شبکه بندی مدل با اولین آیکون، آغاز کنید. مقدار 0.007 برای اندازه تقریبی دانه بندی مدل (Seed) مناسب است.

عدد 0.007 برای مقدار دانه بندی به معنی آن است که فاصله میان 2 دانه مجاور از 0.007 m بیشتر نمی شود. لذا می توان پیش بینی کرد که با توجه به آنکه عرض تیر 0.025 m است، با تقسیم 0.025 بر 0.007 تعداد دانه ها در عرض تیر باید حداقل 4 باشد. در شکل فوق این امر را مشاهده می کنید.

  • برای مشخص کردن شکل مش بندی روی آیکون بعدی  ، Assign Mesh Control، کلیک کنید. تنظیمات زیر را انجام دهید.

Element Shape: Hex

Technique: Structured

پنجره Mesh Control جهت مشخص نمودن شکل المانها است. در این مثال با انتخاب Hex المانهای آجری (8 وجهی) را انتخاب کردیم و با انتخاب Structured شبکه ساختاریافته را برای مدل تعیین می کنیم.

  • از نوار ابزار را برای ایجاد شبکه روی مدل اجرا کنید.

همانطور که مشاهده می کنید شبکه بندی با المانهای آجری و بصورت ساختاریافته انجام شده است. در شکلهای بعد انواع دیگر شبکه بندی را مشاهده می کنید.

Element Shape: Tet

Element Shape: Wedge

معمولا خود نرم افزار بهترین شیوه شبکه بندی را به طور پیش فرض انتخاب می کند. دقت و سرعت در تحلیل مساله مستقیما با انتخاب نوع شبکه بندی در ارتباط است. در غالب مسائل استفاده از المانهای آجری و ساختار یافته بهترین حالت است. شبکه بندی مثلثی یا هرمی باید آخرین انتخاب باشد. در مواردی که نرم افزار قادر به شبکه بندی به روش آجری نباشد از متدهای دیگر استفاده می شود.

  • اگر در شکل المانها تغییری ایجاد کردید مجددا آنرا به حالت آجری ساختاریافته برگردانید.
  • با استفاده از آیکون  ، Assign Element Type، نوع المانها را کنترل کنید.

Element Library: Standard

Family: 3D Stress

Geometric Order: Linear

Hex

Element Controls: Incompatible Modes


Job

  • وارد ماژول Job شوید. با استفاده از دستور  یک Job جدید با نام دلخواه بسازید. حتما نام Job را تغییر دهید تا نتایج مسائل مختلف با هم اشتباه نشود.
  • با استفاده از Job Manager،  ، مدل را Submit کنید. پس از کامل شدن حل با کلیک روی Results وارد ماژول Visualization می شوید.

Visualization

  • همانطور که در مثال قبل نیز ذکر شد با استفاده از  می توانید حالت اولیه و تغییر شکل یافته را همزمان ببینید.

  • در مواردی که هندسه مدل پیچیده تر باشد و یا به هر دلیلی بخواهید برشی از مدل را مشاهده کنید از  ، Activate/Deactivate View Cut، استفاده می شود. با کلیک بر روی آن و فعال کردن  ، View Cut Manager، می توانید برشهای مختلفی روی نتایج ایجاد کنید.

20 comments

  • با سلام. جهت اعمال گشتاور پیچشی در یک تیر یک سر گیر دار با مقطع مستطیلی جدار نازک چه راهی را پیشنهاد می کنید؟
    • اعمال گشتاور در آباکوس فقط بر روی یک نقطه امکانپذیر است. بنابراین باید کل سطح مقطع را به یک نقطه با استفاده از قیدی مثل MPC متصل کنید و گشتاور را به آن نقطه وارد کنید.
    • شیوه های ترسیم هندسه سه بعدی هستند. در extrusion یک سطح مقطع دوبعدی رسم می شود و به مقدار مشخصی extrude می شود تا حجم سه بعدی ایجاد گردد. در revolution سطح مقطع دوبعدی رسم شده و حول یک محور دوران، به اندازه مشخص مثلاً 360 درجه دوران داده می شود. روش sweep مشابه extrusion است با این تفاوت که مسیر عمق دهی به سطح مقطع می تواند غیر مستقیم، مثلاً یک منحنی باشد.
  • سلام من می خواستم جوش رو تو آباکوس مدل کنم. صورت مسئله هم اینه: حط جوش spiral بهتره یا محوری؟ برای غلطک های نورد بعضی اوقات لازمه که حوشکاری کرد اونا رو، منظورم سطحش هست. حالا سوال اینه اگه در راستای محورش جوش بدیم بهتره یا به شکل مارپیچی؟؟؟ البته تا حالا خیلی حرفه ای کار نکردم ولی با آموزش های توی سایتتون پیش رفتم، خیلی کمکم کردش. (می خواستم بگم در سطحی توضیح بدین که من بفهمم)
    • مدلسازی جوش بسته به اینکه چه هدفی را دنبال می کنید راههای مختلفی دارد. برای کاری که شما توصیف کرده اید به نظر می رسد بهتر این باشد که جوش را به صورت کامل و به صورت المانهای سالید مدل کرد و به نحوی آنرا به قطعه اصلی متصل نمود. یا آنرا به قطعه اصلی tie کنید و یا merge کنید.
      • متوجه نشدم که مدل رو چه جوری باید مدلش کنم؟ اگه امکانش هست با تصویر یا شرح بیشتر،توضیح دهید.... از تو سالید یا کتیا میشه مدل رو تو آباکوس import کرد؟ اگه میشه با چه فرمتی؟
        • فرمتهای مشترک زیادی بین این نرم افزارها وجود دارد. همانطور که می بینید حجم سوالات مطرح شده در سایت کم نیست و بنابراین نمی رسم بیشتر از یکی دو خط به هر سوال پاسخ دهم. در مواردی که پاسخ مفصلتری لازم است جلسه رفع اشکال یا مشاوره را توصیه می کنم.
  • سلام اون legend که کنار تصویر نتیجه تحلیل، در سمت چپ بالا نشون میده، خیلی کوچیکه.. چه جوری می تونم فونت اونو درشتش کنم؟؟؟
  • <span style="font-size: 200%">سلام</span> <span style="font-size: 200%">همین تیر رو توی مدلی که درست کردم تحت ممان پیچشی قرار دادم.</span> <span style="font-size: 200%">یه ارور میده که مربوط به درجات آزادی نقطه اعمال نیرو هستش.</span> <span style="font-size: 200%">میخواستم اگه ممکنه یه کم اطلاعات در این مورد روی سایت بذارید.</span> <span style="font-size: 200%">خدا بهتون توفیق روز افزون بده</span> <span style="font-size: 200%">در پناه حق</span>