۱۸-انتشار R2023x | بهبودهای شبیه‌سازی سازه‌های SIMULIA و Release R2023xSIMULIA Structures Simulation Enhancements

۱۸-Release R2023x | SIMULIA Structures Simulation Enhancements

چکیده

حل‌کننده‌های المان محدود Abaqus، فناوری اصلی پشت قابلیت شبیه‌سازی سازه‌های واقع‌گرایانه و پیشرو در کلاس خود در نرم‌افزار SIMULIA هستند و به مشتریان ما این امکان را می‌دهند تا با استفاده از پلتفرم 3DEXPERIENCE یا برنامه‌های Abaqus Unified FEA، به چالش‌برانگیزترین مسائل مهندسی امروزی بپردازند.

این گفتگوی فنی SIMULIA، به‌روزرسانی‌ها و پیشرفت‌های اخیر در حل‌کننده‌های Abaqus را پوشش می‌دهد، از قابلیت‌های جدید در تحلیل‌های میدانی کوپل شده مورد نیاز برای فعال کردن موج جدید برق‌رسانی گرفته تا بهبودهای عملکردی که تحلیلگران را قادر می‌سازد تا به سرعت مسائل بزرگ‌تر را حل کنند.

نکات برجسته:

مروری کلی بر به‌روزرسانی‌ها و بهبودهای انجام‌شده در حل‌کننده‌های المان محدود Abaqus

بررسی گردش‌های کاری جدید در پلتفرم 3DEXPERIENCE که به لطف پیشرفت‌های اخیر فناوری Abaqus امکان‌پذیر شده‌اند

اطلاعاتی در مورد تغییرات مهم رابط برنامه‌نویسی Abaqus ارائه می‌دهد

گفتگوی فنی
گفتگوی فنی
ساختارها
انتشار 2023x

از ارائه شما متشکریم @Ross MCLENDON

آباکوس (Abaqus FEA): پیشرفت‌های کلیدی در شبیه‌سازی مهندسی (2022X و 2023X)

[موسیقی متن]

آیا می‌دانستید که پشت طراحی‌های پیچیده و محصولات نوآورانه امروزی، ابزارهای قدرتمندی مانند نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس (Abaqus FEA) قرار دارند؟ آباکوس، به عنوان هسته فناوری شبیه‌سازی سازه‌ای در داسو سیستمز، نقشی حیاتی در تبدیل ایده‌ها به واقعیت ایفا می‌کند. این مقاله به بررسی عمیق و هیجان‌انگیزترین قابلیت‌ها و بهبودهای جدید اضافه شده به حل‌کننده‌های آباکوس در نسخه‌های 2022X و 2023X می‌پردازد. این به‌روزرسانی‌ها نتیجه تلاش‌های گسترده تیم تحقیق و توسعه آباکوس هستند که شامل متخصصان برجسته در زمینه‌هایی مانند مکانیک محاسباتی، علم مواد و دینامیک سازه می‌شوند.

هدف ما در آباکوس همواره افزایش دقت، سرعت و کارایی شبیه‌سازی‌ها بوده است. در ادامه، این پیشرفت‌ها را در دسته‌بندی‌های مختلف بررسی می‌کنیم.

۱. مواد و مدل‌سازی پیشرفته: تعریف واقعیت با جزئیات بیشتر

در طول سال گذشته، آباکوس قابلیت‌های مدل‌سازی مواد خود را به طور قابل توجهی ارتقا داده است تا بتوانید رفتار مواد را با دقت بیشتری شبیه‌سازی کنید:

  • مدل‌های هایپرالاستیک جدید و بهبود یافته:
    • والیس-لندل (Yeoh-Landell) در Abaqus/Explicit: این مدل پیشرفته که بر اساس داده‌های آزمایشگاهی تعریف می‌شود، اکنون در حل‌کننده صریح (Explicit) نیز قابل استفاده است و به شما امکان می‌دهد پاسخ کششی و فشاری مواد لاستیکی را با دقت بی‌نظیری مدل‌سازی کنید. همچنین، قابلیت واردات بین حل‌کننده‌های استاندارد و صریح، گردش کار شما را آسان‌تر می‌کند.
    • مواد هایپرالاستیک ناهمسانگرد تخصصی: دو مدل جدید Helpoul Ogden Anisotropic Hyperelastic برای بافت‌های بیولوژیکی (مانند بافت قلب) و Kichki Schmid Anisotropic Hyperelastic برای الاستومرهای تقویت‌شده (مانند لاستیک‌های صنعتی) اضافه شده‌اند. این مدل‌ها برای کاربردهایی نظیر دستگاه‌های پزشکی و مهندسی تایر، بینش‌های ارزشمندی را فراهم می‌کنند.
  • پیشرفت در خشک شدن چسب (Adhesive Curing): رابط کاربری ساده‌تر شده، خروجی‌های جدیدی برای وضعیت پخت مواد اضافه شده و پشتیبانی از رویه‌های کوپل شده مکانیکی و ویسکوکوسیت اکنون امکان‌پذیر است. این قابلیت به شما امکان می‌دهد تا فرآیندهای پیچیده پخت چسب را با دقت بیشتری مدل‌سازی کنید.
  • قابلیت‌های دیگر:
    • پلاستیسیته کلاهک (Cap Plasticity) بر اساس چگالی نسبی: ایده‌آل برای مدل‌سازی فرآیندهای فشرده‌سازی در صنایع داروسازی.
    • مدل‌های پیشرفته Drucker-Prager: اکنون خروجی‌های دقیق‌تری برای تنش تسلیم در دسترس است.
    • ویسکوالاستیسیته ناهمسانگرد در حوزه فرکانس: برای مدل‌سازی میرایی وابسته به فرکانس در مواد کامپوزیت و سیستم‌های ارتعاشی.
    • تعریف مستقیم مواد ایزوتروپیک عرضی: فرآیند تعریف این نوع مواد خاص را برای مهندسان کامپوزیت ساده‌تر می‌کند.
بخوانید  38-اباکوس : بهبودهای شبیه‌سازی سیالات و Fluids Simulation Enhancements

۲. شبیه‌سازی باتری: گامی بلند در فناوری انرژی

آباکوس به طور فزاینده‌ای بر شبیه‌سازی باتری تمرکز کرده است، چرا که این حوزه نیاز به مدل‌سازی چندفیزیکی (Multiphysics) پیچیده‌ای دارد:

  • مدل‌سازی دقیق‌تر باتری‌ها: اکنون می‌توانید اثرات فشار ضعیف (Pore Pressure) را در شبیه‌سازی‌های الکتروشیمیایی و جابجایی-دمایی کوپل شده لحاظ کنید، که برای مدل‌سازی تورم و رفتار یون‌ها در باتری‌ها حیاتی است.
  • پشتیبانی از باتری‌های آند لیتیوم جامد: مدل‌سازی تخصصی رابط بین جداکننده و آند لیتیوم جامد، پیشرفت مهمی در این فناوری نوظهور است.
  • المان‌های چندفیزیکی جدید: المان‌های جدیدی اضافه شده‌اند که مدل‌سازی اشکال پیچیده‌تر باتری را آسان‌تر می‌کنند و امکان در نظر گرفتن جذب یون‌های لیتیوم را فراهم می‌آورند.
  • کنترل گام (Step Control): یک قابلیت جدید و بسیار کاربردی که به شما اجازه می‌دهد تا پایان یک مرحله تحلیل را بر اساس مقادیر خاصی از نتایج شبیه‌سازی کنترل کنید. این ویژگی، نیاز به برنامه‌نویسی پیچیده (UAMP) را برای چرخه‌های شارژ/دشارژ باتری و سایر سناریوهای وابسته به پاسخ مدل از بین می‌برد.
  • نقشه‌برداری میدان‌های متغیر با زمان: اکنون می‌توانید میدان‌های خارجی (مانند دما یا سرعت) را که در طول زمان تغییر می‌کنند، از یک تحلیل به تحلیل صریح دیگر نگاشت (Map) کنید. این امکان، کوپلینگ‌های پیچیده بین تحلیل‌های مختلف را تسهیل می‌کند.

۳. بهبودهای عملکرد و پایداری: سریع‌تر، قوی‌تر، دقیق‌تر

عملکرد همواره یک اولویت اصلی در آباکوس بوده است، و پیشرفت‌های اخیر در این زمینه قابل توجه است:

  • موازی‌سازی بسته‌بندی‌کننده (Packager) در Explicit: مرحله آماده‌سازی مدل برای حل‌کننده Explicit اکنون به صورت موازی اجرا می‌شود، که زمان راه‌اندازی شبیه‌سازی‌های بزرگ را به شدت کاهش می‌دهد.
  • افزایش سرعت شبیه‌سازی‌های کوپل شده اوولری-لاگرانژی (CEL): عملکرد این نوع شبیه‌سازی‌ها، مانند مدل‌سازی هیدروپلنینگ تایر، به طور قابل توجهی بهبود یافته است.
  • AL Multi با موازی‌سازی چند دامنه‌ای: این قابلیت، سرعت محاسبات برای دامنه‌های اوولری را افزایش می‌دهد و امکان تحلیل مدل‌های بزرگ‌تر را فراهم می‌آورد.
  • معیارهای همگرایی بهینه شده: برای مدل‌هایی با اجسام صلب، از باقیمانده گره‌ای نرمال‌شده (Normalized Nodal Residual) استفاده می‌شود تا از همگرایی بیش از حد سخت‌گیرانه که می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد، جلوگیری شود.
  • مقیاس‌بندی انبوه تماس (Contact Mass Scaling): این ویژگی جدید به شما امکان می‌دهد تا جرم را به نواحی تماس اضافه کنید تا پایداری گام زمانی تحلیل را حفظ کنید، حتی زمانی که سختی تماس بالایی را اعمال می‌کنید. این امر به کاهش نفوذ بیش از حد کمک کرده و در عین حال زمان تحلیل را مدیریت می‌کند.
بخوانید  17-مطالعه یکپارچه توسعه از طراحی مفهومی تا طراحی سازه‌ای تفصیلی برای حمل و نقل هوایی شهری و Unified Development Study from Conceptual to Detailed Structural Design for Urban Air Mobility

۴. تماس و محدودیت‌ها: بهبود تعاملات پیچیده

تماس، یکی از پیچیده‌ترین جنبه‌های شبیه‌سازی، نیز شاهد پیشرفت‌هایی بوده است:

  • تماس عمومی (General Contact) به عنوان استاندارد: به شدت توصیه می‌شود که در Abaqus/Explicit از تماس عمومی استفاده کنید. این فرمولاسیون عملکرد بهتری دارد، مقیاس‌پذیری موازی بسیار بهتری ارائه می‌دهد، تنظیم آن آسان‌تر است و به طور مداوم در حال توسعه است.
  • بهبود ردیابی چین‌خوردگی (Fold Tracking) در شبیه‌سازی کیسه هوا: رفتار پیش‌فرض ردیابی چین‌خوردگی در کیسه‌های هوا بهبود یافته است، که نیاز به تعریف کنترل‌های تماسی پیچیده را از بین می‌برد و منجر به نتایج فیزیکی‌تر می‌شود.
  • توصیه برای استفاده از سطوح مبتنی بر عنصر: استفاده از سطوح مبتنی بر عنصر (Element-Based Surfaces) به جای سطوح مبتنی بر گره، نتایج پایدارتر و دقیق‌تری در تحلیل‌های تماس فراهم می‌کند.

۵. بهبودهای فناوری پرتو (Beam Technology)

  • میلگرد (Rebar) در Abaqus/Explicit: قابلیت مدل‌سازی میلگردها اکنون در حل‌کننده صریح نیز در دسترس است، که امکان تحلیل دقیق سازه‌های بتن مسلح تحت بارهای دینامیکی (مانند زلزله) را فراهم می‌کند.
  • افست مقطع تیر (Beam Section Offset): این ویژگی که به شما امکان می‌دهد پرتو را از محور المان جابجا کنید، اکنون در Abaqus/Explicit نیز قابل استفاده است.

نتیجه‌گیری: قدرت آباکوس در دستان شما

پیشرفت‌های اخیر در آباکوس نشان‌دهنده تعهد داسو سیستمز به ارائه ابزارهای شبیه‌سازی پیشرفته و کارآمد است. این ویژگی‌های جدید، به شما امکان می‌دهند تا مدل‌های پیچیده‌تر را با سرعت و دقت بیشتری حل کنید، که در نهایت به تسریع فرآیند طراحی، کاهش هزینه‌ها و نوآوری در صنایع مختلف کمک می‌کند.

آیا سوالی در مورد نحوه بهره‌گیری از این قابلیت‌های جدید در پروژه‌های شبیه‌سازی خود دارید؟ تیم ما آماده راهنمایی شماست.

بخوانید  4-معرفی زیرروال جدید جهانی مواد در آباکوس برای سیستم‌های ماده نرم-Introducing the New Abaqus Universal Material Subroutine for Soft Matter Systems
/توسط