مجموعه آموزش‌ آباکوس (ABAQUS)

ABAQUS یک ابزار مدل سازی عمومی و گسترده است، استفاده از آن تنها محدود به تحلیل های مکانیک جامدات و سازه نمی شود. با استفاده از این نرم افزار می توان مسائل مختلفی نظیر انتقال حرارت، نفوذ جرم، تحلیل حرارتی اجزای الکتریکی، آکوستیک، مکانیک خاک و پیزو الکتریک را مورد مطالعه قرار داد. با توجه به کاربری گسترده این نرم افزار استفاده و یادگیری آن، برای تمامی مهندسان و فعالان حوزه مکانیک و عمران ضروری است.

سابروتین UMAT جامع ترین روش تعیین رفتار مکانیکی مواد مختلف جهت استفاده در حلگر عددی ABAQUS/Standard است که از طریق آن می توان رفتار الاستیک، پلاستیک، وابسته به زمان و آسیب یک ماده را به نرم افزار معرفی کرد، ولیکن استفاده از این سابروتین نیازمند دارا بودن دانش کافی در این زمینه است. در این فرادرس ابتدا مقدمه ای از تئوری الاستیسیته و پلاستیسیته مواد مرور شده و سپس روش های بنیادی حل مسائل و انواع آن مورد بررسی قرار می گیرند. سپس به آموزش سابروتین UMAT و نحوه استفاده آن در نرم افزار ABAQUS در قالب ارائه چند مثال پرداخته می شود.

به منظور انجام مدل سازی عددی از نرم افزارهای مختلفی استفاده می شود که انتخاب هر یک از آن ها بستگی به نوع سازه، میزان دقت مورد نیاز و… دارد. نرم افزار آباکوس (ABAQUS) کاربردهای زیادی در حوزه مهندسی دارد و با استفاده از آن می توان جزییات رفتار سازه ها، قطعات مکانیکی، سیالات و… را بررسی نمود. در حوزه مهندسی عمران از نرم افزار آباکوس به منظور بررسی دقیق رفتار اجزای مختلف سازه ها استفاده می گردد، به طوری که امکان مطالعه رفتار قسمت های مختلف سازه تحت بارگذاری های مختلف با استفاده از این نرم افزار میسر می گردد.

یکی از مهم ترین تست های مکانیکی رایج برای به دست آوردن برخی از پارامترهای مکانیکی مواد، تست خمش سه نقطه ای است. در این فرادرس، ضمن شبیه سازی تست خمش سه نقطه ای با استفاده از استپ Dynamic Explicit، کلیه نکات مربوط به انجام آنالیزهای تماسی پیچیده، حل مسائل به صورت شبه استاتیکی و همچنین استفاده از تکنیک های مختلف تعریف تماس توضیح داده شده است. تست خمش سه نقطه ای با استفاده از تکنیک های General Contact و Surface to Surface Contact مدل شده است و نتایج به دست آمده با هم مقایسه شده اند.

جرثقیل ها با توجه به نیاز، انواع مختلفی دارند که از جمله آن ها می توان به نمونه دروازه ای اشاره کرد که بیشتر در فضاهای باز برای بارگیری از کشتی ها و همچنین در بنادر برای تخلیه بار استفاده می شوند. پس شناسایی و طراحی مناسب این ماشین ها جهت ساخت، از اهمیت زیادی برخوردار است تا بتوان با صرفه جویی در وقت و هزینه بهترین عملکرد ارائه شود. در این فرادرس مدل سازی اجزای اصلی جرثقیل دروازه ای به تفکیک با سه نوع المان مختلف آموزش داده می شود و در ادامه کار، مونتاژ این قطعات و پارتیشن بندی برای اعمال شرایط مرزی و نیروها بر روی جرثقیل به طور مفصل توضیح داده می شود.

یکی از نرم افزارهای قدرتمند در حوزه تحلیل به روش اجزاء محدود، آباکوس (ABAQUS) است. این نرم افزار، قابلیت انجام تحلیل های قدرتمند در زمینه های مکانیک جامدات و سیالات را با داشتن یک رابط کاربری ساده جهت انجام هر پروژه ای، دارا می باشد. در این فرادرس قصد داریم تا پس از معرفی اجمالی در مورد نرم افزار آباکوس، با استفاده از پروژه های کاربردی، تحلیل و طراحی دال تخت با بتن مسلح در نرم افزار آباکوس را به کاربران آموزش دهیم و همچنین می بینیم که چطور نتایج گرفته شده از نرم افزار را جهت اطمینان از صحت نتایج، با یک مقاله معتبر مقایسه و صحت سنجی کنیم. در پایان آموزش شما می توانید علاوه بر دال تخت، هر سازه بتن مسلح دیگر را مدل سازی و آنالیز کنید.

در این آموزش سعی شده است خلاهای موجود در مدل سازی مباحث حساس و مهم ژئوتکنیکی در نرم افزار آباکوس بر طرف شود. این مباحث تحت عنوان ۶ درس در قالب توزیع تنش در خاک در شرایط اشباع، خشک، تنش نرمال و تفاضلی، مفاهیم تحکیم و شرایط عادی تحکیم یافته و پیش تحکیم یافته، مفاهیم و فرمول‌ های مربوطه، مدل‌ های رفتاری Cam-Clay و Cap و مدل سازی خاک رس در حالت تک لایه و چند لایه و دو حالت عادی و پیش تحکیم یافته تدریس شده است. در پایان و در دو درس آخر به ترتیب به محاسبه ظرفیت باربری پی سطحی، نظریه ترزاقی، مفاهیم شمع و گروه شمع، تفاوت رادیه شمع با گروه شمع و همینطور مدل سازی آن ها پرداخته شده است و جزئیات مربوط به مدل سازی آن‌ ها به طور کامل ذکر شده است.

آباکوس (ABAQUS)، نرم افزار مدل سازی و تحلیل المان محدود در قالب دو بعدی و سه بعدی برای گستره زیادی از رشته ها به کار می رود. در این آموزش با استفاده از نرم افزار آباکوس، شیروانی و خاکریز مسلح شده با نیل و ژئوسنتتیک (Geosynthetics)، شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته است که شاخه ای از حوزه پایدارسازی به شمار می رود. نیل ها و ژئوسنتتیک ها به عنوان عواملی برای تسلیح خاک و کمک به رفع ضعف خاک در کشش، مورد استفاده قرار می گیرند که در حال حاضر استفاده از دسته دوم (ژئوسنتتیک) در دنیا رو به افزایش است.

این آموزش ویدئویی، با این هدف تهیه گردیده است که دانشجویان و همچنین فارغ التحصیلان شاخه های مهندسی مکانیک بتوانند با تحلیل دینامیکی در آباکوس (ABAQUS) آشنا شوند. در واقع این آموزش، انجام یک پروژه دانشگاهی است که دارای دو بخش است؛ بخش اول محاسبات برای آغاز تحلیل اجزای محدود و بخش دوم به تنظیمات و اجرای تحلیل توسط آباکوس مربوط می شود.

نرم افزار آباکوس به دلیل دارا بودن حل گر Abaqus/Explicit می تواند طیف وسیعی از مسائل را با دقت مناسب شبیه سازی کند. فرایندهای شکل دهی فلزات، از فرایند کلینچ محسوب می شود که جایگزینی برای نقطه جوش است. در این فرایند به دلیل رخداد تغییر شکل های بزرگ، تمهیدات خاصی در فرایند مدل سازی باید در نظر گرفته شود. نرم افزار آباکوس ابزارهای مناسبی برای این تمهیدات در نظر می گیرد. در این فرادرس، در قالب آموزش مدل سازی فرایند کلینچ، نحوه انجام تحلیل های دارای تماس و تغییر شکل های بزرگ در نرم افزار آباکوس آموزش داده می شود.

در این آموزش، با استفاده از نرم افزار آباکوس (ABAQUS) رشد ترک در مخلوط های آسفالتی به کمک مدل ناحیه چسبناک (CZM) در مودهای یک خالص و دو خالص به صورت دقیق شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، قبل از طراحی و تحلیل با مفاهیم آسفالت بر اساس استاندارد ملی ایران و همچنین نمونه (SCB)، انواع روش های حل، انواع مودهای بارگذاری و مدل ناحیه چسبناک (CZM) آشنا می شویم، سپس مرحله به مرحله و به صورت کامل و دقیق مود یک را شبیه سازی می کنیم و در انتهای حل، مسأله را به صورت انیمیشن و نمودار می بینیم.

در این فرادرس، فرایند هیدروفرمینگ با استفاده از حلگر Abaqus / Standard نرم افزار آباکوس شبیه سازی می شود. این حلگر یکی از دو حلگر آباکوس برای حل مسائل سازه است. با استفاده از این حلگر می توان طیف وسیعی از فرایندهای شبه استاتیکی نظیر همین فرایند را با دقت مناسب و در زمان محدود شبیه سازی کرد.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی (FSW)، یک تکنیک نسبتا نوین در زمینه اتصال قطعات هم جنس و غیرهمجنس به شمار می رود. در این فرایند با استفاده از سه عامل حرارت، فشار و تغییر شکل های بزرگ پلاستیک، اتصال بین دو قطعه در شرایطی ایجاد می شود که هیچ گونه فرایند ذوبی در قطعات صورت نمی پذیرد. در این آموزش روش های شبیه سازی فرایند FSW با استفاده از نرم افزار اجزای محدود آباکوس (ABAQUS) به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است و در طول این فرادرس هر دو تکنیک مستقیم و غیرمستقیم شبیه سازی، آموزش داده شده و مزایا و محدودیت های استفاده از هر تکنیک، مورد مطالعه قرار گرفته است.

برای ایجاد چرخه پایدار عمر و نگهداری سازه‌ها، نیازمند درک رفتار صحیح آن‌ها تحت شرایط متفاوت بهره‌برداری هستیم. یکی از راه‌های شناخت مشخصات دینامیکی، مدل‌سازی با با نرم‌افزار اجزا محدود ABAQUS است که با کمک آن می‌توانیم حاشیه اطمینان، پاسخ‌ها، شاخص‌های خرابی از روی اندازه‌گیری و عملکرد قابل اطمینان سازه را به دست آوریم. در این فرادرس با ارائه مثال‌های کاربردی در نرم‌افزار آباکوس، جا‌بجایی‌های مجاز و غیر مجاز، محدوده‌های آستانه شکست هر جزو بر اساس آیین‌نامه‌ها و استانداردهای داخلی و بین‌المللی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

با توجه به اینکه مدل ارائه شده در این فرادرس یک المان مهاربند کمانش‌ناپذیر بوده و جزو المان‌های متداول مورد استفاده در ساختمان‌سازی نیست، به همین دلیل این مدل باید به درستی در نرم‌افزاری طراحی شود که نتایج حاصل از تحلیل، دقت مناسبی را به ما بدهد و در طراحی با خطا مواجه نشویم. بنابراین، ما با استفاده از نرم‌افزار آباکوس قادر هستیم که کلیه مدل‌ها را با هندسه دلخواه ایجاد کرده و تحت تحلیل غیر خطی قرار دهیم. از این رو این آموزش کاربردهای بسیار گسترده‌ای در بخش طراحی ساختمان و امور پژوهشی دارد و نیز با استفاده از این آموزش قادر هستیم تا بسیاری از المان‌های دیگر ساختمان را نیز مورد تحلیل قرار دهیم.