شروع کار با Abaqus - ایجاد یک قطعه (c) - اباکوسیار-شبیه سازان امیرکبیر

این ویدیو از مجموعه «شروع کار» فرآیند ساخت قطعه را با استفاده از مثال پایه هالتر نشان می‌دهد.

ویدئو:

عنوان: آموزش جامع آباکوس: ایجاد مدل سه‌بعدی و تعریف قطعات

مقدمه

نرم‌افزار آباکوس (Abaqus) یکی از قدرتمندترین ابزارهای شبیه‌سازی و تحلیل المان محدود (FEA) است که به مهندسان امکان می‌دهد رفتار پیچیده سازه‌ها و سیستم‌ها را تحت بارهای مختلف پیش‌بینی کنند. این مقاله، راهنمایی گام‌به‌گام برای شروع کار با آباکوس، شامل ایجاد یک مدل جدید و تعریف قطعات سه‌بعدی را ارائه می‌دهد.

۱. ایجاد پایگاه داده مدل جدید در آباکوس

برای شروع، اولین گام ایجاد یک پایگاه داده مدل جدید است. به منوی “File” بروید و روی “New Model Database” کلیک کنید¹. در این مرحله، باید نوع مدل خود را انتخاب کنید. دو گزینه اصلی وجود دارد:

Standard Explicit Model (مدل استاندارد صریح): این گزینه برای تحلیل‌های استاتیک ساده، جایی که نیروها و بارها بر روی جسم در حال تعادل شبیه‌سازی می‌شوند، مناسب است²²²². همچنین برای تحلیل‌های دینامیکی که شامل بارگذاری آنی و بررسی رفتار گذرا و تغییر توزیع تنش در طول زمان هستند، مانند سقوط یک شیء، استفاده می‌شود³.
CFD Model (مدل CFD): این گزینه برای دینامیک سیالات محاسباتی است و در صورتی که با سیالات سر و کار نداشته باشید، نیازی به انتخاب آن نیست⁴.

۲. آشنایی با پایگاه داده مدل و ماژول‌ها

در سمت چپ رابط کاربری آباکوس، “Model Database” را مشاهده خواهید کرد⁵. پایگاه داده مدل شامل مدل‌های مختلفی است و هر مدل از ماژول‌های متفاوتی مانند قطعات (parts)، مواد (materials)، مقاطع (sections) و غیره تشکیل شده است⁶. هر شبیه‌سازی که ایجاد می‌کنید، درون یک مدل قرار می‌گیرد و این مدل تمامی اطلاعات مورد نیاز آباکوس برای اجرای شبیه‌سازی را در خود جای می‌دهد⁷.

یکی از ویژگی‌های مفید آباکوس، امکان ایجاد چندین مدل در یک پایگاه داده مدل است⁸. این قابلیت به شما اجازه می‌دهد تا پس از تنظیم کامل یک مدل، در صورت نیاز به تغییر یک جنبه خاص، با راست‌کلیک بر روی مدل و انتخاب “Copy Model”، یک کپی از آن ایجاد کنید و تغییرات مورد نظر را اعمال و شبیه‌سازی جدید را اجرا کنید⁹.

آباکوس به طور پیش‌فرض مدل را “Model-1” نامگذاری می‌کند¹⁰. برای تغییر نام به یک نام توصیفی‌تر (مثلاً “Barbell Stand Model”)، می‌توانید روی “Model-1” راست‌کلیک کرده و گزینه “Rename” را انتخاب کنید¹¹.

۳. ایجاد قطعات (Parts) در آباکوس

بخوانید شروع کار با Abaqus - مش بندی (o)

اولین ماژولی که باید بررسی کنیم، ماژول “Parts” است¹². این ماژول جایی است که هندسه سه‌بعدی قطعه را ایجاد می‌کنید¹³. اگر قبلاً با نرم‌افزارهای CAD مانند CATIA یا SolidWorks کار کرده باشید، با مفهوم ایجاد قطعات آشنایی دارید¹⁴. آباکوس در برخی جهات مشابه سایر نرم‌افزارها عمل می‌کند، اما تفاوت اصلی در این است که هنگام ایجاد یک قطعه، باید نوع تحلیلی را که روی آن انجام خواهید داد، مشخص کنید¹⁵.

برای شروع ایجاد قطعه، روی “Parts” دوبار کلیک کنید¹⁶. پنجره “Create Part” ظاهر می‌شود¹⁷. در اینجا، نام قطعه را (مثلاً “Barbell Stand”) وارد کنید¹⁸.

در بخش “Modeling Space”، گزینه “3D” را انتخاب کنید، زیرا در حال مدل‌سازی یک شیء سه‌بعدی هستیم¹⁹¹⁹¹⁹. اگر قصد انجام تحلیل دوبعدی (مانند تحلیل صفحه‌ای، پوسته‌ای یا خرپا) را داشتید که فقط محورهای X و Y را شامل می‌شود و عمق ندارد، باید گزینه “2D Planar” را انتخاب می‌کردید²⁰.

در بخش “Type”، گزینه “Deformable” (شکل‌پذیر) را انتخاب کنید²¹. حتی اگر قطعه شما (مثل یک هالتر فولادی) بسیار محکم باشد، فولاد نیز تحت بار تغییر شکل می‌دهد، بنابراین انتخاب “Deformable” اهمیت دارد²².

در بخش “Base Feature”، گزینه “Solid” (جامد) را انتخاب کنید²³²³²³²³. گزینه‌های دیگر شامل “Shell” (برای مدل‌سازی بدنه‌های خارجی مانند بدنه هواپیما) و “Wire” (برای تحلیل خرپا) هستند که کاربردهای خاص خود را دارند²⁴.

در قسمت “Extrusion”، روش “Extrusion” را انتخاب کنید²⁵. این روش، رایج‌ترین روش ایجاد شکل سه‌بعدی در نرم‌افزارهای CAD است و شامل ایجاد یک طرح دوبعدی (sketch) و سپس اعمال عمق به آن برای ساخت یک شیء سه‌بعدی است²⁶. گزینه‌های دیگر مانند “Revolve” (برای اجسامی مانند دیسک) نیز موجود است، اما در این مورد خاص، “Extrusion” مناسب‌تر است²⁷.

“Approximate size” (اندازه تقریبی) به آباکوس ایده‌ای کلی از ابعاد قطعه شما می‌دهد تا بتواند شبکه اولیه را با اندازه مناسبی تنظیم کند و نیاز به بزرگ‌نمایی یا کوچک‌نمایی زیاد را کاهش دهد²⁸. می‌توانید عددی مانند “5” را وارد کنید که در محدوده اندازه هالتر (حدود ۱.۵ متر) باشد²⁹. سپس روی “Continue” کلیک کنید³⁰.

۴. محیط Sketcher و ترسیم طرح اولیه

بخوانید پلاستیسیته مواد و تحلیل شروع مجدد - بخش 1

پس از کلیک بر روی “Continue”، وارد پنجره “Sketcher” خواهید شد³¹. این یک رابط کاربری دوبعدی است که به شما امکان می‌دهد طرح اولیه قطعه خود را ترسیم کنید. می‌توانید با چرخ ماوس بزرگ‌نمایی و کوچک‌نمایی کنید³². نوار ابزار سمت چپ با توجه به ماژولی که در آن قرار دارید، تغییر می‌کند و ابزارهای مورد نیاز را در اختیار شما قرار می‌دهد³³.

برای شروع ترسیم، روی ابزار “Create Connected Lines” (ایجاد خطوط متصل) کلیک کنید³⁴. از مبدا شروع کنید و یک طرح اولیه تقریبی از شکل مورد نظر (مانند پایه هالتر) بدون ابعادگذاری دقیق ترسیم کنید³⁵. آباکوس به شما کمک می‌کند تا یک طرح بسته (closed sketch) ایجاد کنید، که برای عملیات اکستروژن ضروری است³⁶.

۵. اعمال قیدها (Constraints)

آباکوس به طور خودکار برخی قیدها (مانند افقی (H) و عمودی (V)) را هنگام ترسیم اعمال می‌کند³⁷. با این حال، برای اطمینان از دقت طرح، باید قیدهای بیشتری را به صورت دستی اضافه کنید³⁸³⁸³⁸³⁸.

برای مثال، برای برابر کردن طول دو پاره خط عمودی، به ابزار “Constraints” بروید و روی “Add Constraint” کلیک کنید³⁹. سپس “Equal Length” (طول مساوی) را انتخاب کنید⁴⁰. آباکوس از شما می‌خواهد خطوط مورد نظر را انتخاب کنید. با نگه داشتن کلید “Shift” و کلیک بر روی دو پاره خط مورد نظر، هر دو انتخاب می‌شوند⁴¹. سپس روی “Done” کلیک کنید تا قید اعمال شود⁴².

۶. ابعادگذاری (Dimensioning)

پس از اعمال قیدها، نوبت به ابعادگذاری طرح می‌رسد⁴³. روی ابزار “Add Dimension” (افزودن بُعد) کلیک کنید⁴⁴. آباکوس از شما می‌خواهد که موجودیت مورد نظر را برای ابعادگذاری انتخاب کنید⁴⁵.

برای مثال، برای تعیین ارتفاع کلی پایه هالتر، روی دو نقطه انتهایی خط عمودی کلیک کنید. با حرکت ماوس، می‌توانید نوع ابعاد (افقی، عمودی، یا فاصله بین دو نقطه) را تغییر دهید⁴⁶. پس از کلیک سوم، می‌توانید مقدار بُعد (مثلاً ۱.۵) را در پایین صفحه وارد کنید⁴⁷. اگر طرح شما پس از ابعادگذاری نامنظم شد، می‌توانید با رفتن به “Edit” و انتخاب “Undo” یا با فشردن “Ctrl+Z” آن را لغو کنید و دوباره ابعادگذاری را با دقت بیشتری انجام دهید⁴⁸.

توجه داشته باشید که اگر بخش‌هایی از طرح را با قید “Equal Length” محدود کرده باشید، با تغییر ابعاد یک بخش، بخش‌های دیگر که به آن مقید شده‌اند نیز به طور خودکار تغییر می‌کنند⁴⁹.

پس از اتمام ابعادگذاری دقیق طرح طبق شماتیک ⁵⁰، ممکن است طرح روی صفحه نمایش کوچک به نظر برسد. می‌توانید با کلیک بر روی دکمه “Autofit View” یا “Display Autfit” (بسته به نسخه آباکوس) در رابط کاربری، طرح را متناسب با صفحه نمایش خود بزرگ کنید تا دید بهتری داشته باشید⁵¹.

۷. تکمیل اکستروژن

بخوانید شروع کار با آباکوس - ایجاد یک پروفایل (i)

پس از اطمینان از صحت طرح و ابعادگذاری، علامت ضربدر قرمز را بزنید تا روند ابعادگذاری لغو شود⁵². سپس، در جایی که آباکوس از شما می‌خواهد “Done” را کلیک کنید، این کار را انجام دهید⁵³. این شما را به پنجره “Edit Base Extrusion” (ویرایش اکستروژن پایه) می‌برد⁵⁴.

در این مرحله، باید عمق اکستروژن را برای تبدیل طرح دوبعدی به یک شیء سه‌بعدی وارد کنید⁵⁵. طبق شماتیک، می‌توانید عمق را “0.1” وارد کنید⁵⁶. در نهایت، روی “OK” کلیک کنید تا آباکوس مدل سه‌بعدی قطعه شما را ترسیم کند.

کلمات کلیدی مقاله: