۲۶-مدیریت بارهای غیرخطی چندگانه و بارگذاری مستقل از تاریخچه در آباکوس و Managing Multiple Nonlinear Loads and History Independent Loading in Abaqus

۲۶-Managing Multiple Nonlinear Loads and History Independent Loading in Abaqus

افزایش بهره‌وری با آباکوس (Abaqus): قدرت پایتون در شبیه‌سازی مهندسی

چکیده
​​​​​​​​

این گفتگوی فنی به بررسی این ویژگی جدید می‌پردازد و تعدادی مثال از گردش‌های کاری ارائه می‌دهد که می‌توانند با کمی بهبود قابل توجه، مورد بازنگری قرار گیرند.

Abaqus (و فناوری‌های سازه‌ای مرتبط در 3DEXPERIENCE) از لحاظ تاریخی الگویی از “وابستگی به تاریخچه” در تحلیل داشته‌اند — یک مرحله کلی از مراحل کلی قبلی پیروی می‌کند و اثرات دائمی (پلاستیسیته، تماس و غیره) “به گذشته منتقل می‌شوند”. اگرچه این یک رویکرد عموماً عملی است که اغلب با “واقعیت” سازگار است، اما دسته‌های خاصی از مسائل وجود دارند که چنین رویکردی برای آنها ایده‌آل نیست.

در مورد سازه‌هایی که در معرض انواع “بارهای پوششی بدترین حالت” قرار دارند، ممکن است منطقی باشد که این سناریوهای بارگذاری مختلف را “مستقل” در نظر گرفت تا تنش‌ها و کرنش‌های قبلی انباشته نشوند. سناریوهای دیگر مانند مطالعات پارامتری متغیرهای مختلف در عملکرد سیستم (به عنوان مثال تغییرات اصطکاک و/یا سرعت چرخش در مجموعه‌های ترمز) ممکن است مزایای عملکردی را به همراه داشته باشند اگر این “مطالعات شاخه” مختلف بتوانند به طور مستقل محاسبه شوند، در حالی که همچنان از حالت‌های قبلی مربوطه بهره می‌برند. در گذشته، تابع “*RESTART” یک راه حل کافی برای رسیدگی به چنین رویکردهایی بوده است، به خصوص زمانی که اثرات پیش بارگذاری بر همه راه‌حل‌ها تأثیر می‌گذارد. ویژگی‌های جدیدتر در Abaqus یک راه حل برتر برای این رویکرد کلاسیک ارائه می‌دهند، در عین حال امکان ایجاد “یک مدل و یک مجموعه از نتایج” را نیز فراهم می‌کنند. این امر نه تنها منجر به کارایی عددی می‌شود، بلکه با یکپارچه‌سازی خودکار همه نتایج تحت یک مدل تحلیلی، کارایی پس از پردازش را نیز افزایش می‌دهد.

نکات برجسته:

الگوی جدید “بارگذاری مستقل از تاریخچه” در Abaqus

مدیریت کارآمدتر سناریوهای بارگذاری پیچیده خاص

استحکام و ویژگی‌های پس از پردازش ناشی از این ویژگی جدید

Abstract

​​This Tech Talk will discuss this new feature and provide a number of examples of workflows that can be modestly reconsidered with significant improvement.

Abaqus (and related structural technologies within 3DEXPERIENCE) has historically had a paradigm of “history dependency” in analysis—a general step follows prior general steps, and permanent effects (plasticity, contact, et al) “carry over”.  While this is a generally practical approach most often consistent with “reality”, there are certain classes of problems for which such an approach is not ideal.
In the case of structures exposed to a variety of “worst-case envelope loads”, it may be reasonable to treat these various loading scenarios as “independent” so as to not accumulate prior stresses and strains.  Other scenarios such as parametric studies of different variables into system performance (e.g. changes of friction and/or rotational speeds in brake assemblies) may yield performance benefits if these different “branch studies” can be calculated independently, while still benefitting from relevant prior states.
In the past, the “*RESTART” function has been a sufficient workaround to address such approaches, particularly when pre-loading effects impact all solutions.  More recent features in Abaqus present a superior solution to this classic approach, while also allowing “one model and one set of results” to be created.  This results not only in numerical efficiencies, but also in post-processing efficiencies by automatically unifying all results under one analysis model.

بخوانید  27- دینامیک خطی در Abaqus: راهنمای جامع برای تحلیل مودال و ارتعاشات Richard in Eigenland, Linear Dynamics in a Nutshell

Highlights: 

  • A new paradigm of “history independent loading” in Abaqus
  • More efficient management of certain complex loading scenarios
  • Robustness and post-processing features arising from this new feature

قطعاً! با توجه به زیرنویس فارسی که در اختیار من قرار دادید، یک مقاله سئو شده و جذاب با تمرکز بر کلیدواژه‌های مرتبط با Abaqus و Python آماده کرده‌ام:


افزایش بهره‌وری با آباکوس (Abaqus): قدرت پایتون در شبیه‌سازی مهندسی

در دنیای پیچیده شبیه‌سازی مهندسی و تحلیل اجزای محدود (FEM)، ابزارهایی مانند آباکوس (Abaqus) نقش حیاتی ایفا می‌کنند. اما چگونه می‌توان حداکثر پتانسیل این نرم‌افزار قدرتمند را برای بهینه‌سازی گردش کار و انجام تحلیل‌های پیچیده به کار گرفت؟ پاسخ در یکپارچه‌سازی Abaqus با پایتون (Python) نهفته است. این مقاله به بررسی عمیق چگونگی استفاده از API پایتون در Abaqus CE می‌پردازد و راهکارهایی برای افزایش بهره‌وری در پروژه‌های شبیه‌سازی ارائه می‌دهد.


پایتون در قلب آباکوس CE: مقدمه‌ای بر API قدرتمند

هدف اصلی استفاده از پایتون در Abaqus، افزایش سرمایه‌گذاری (ROI) شما در این نرم‌افزار است. API پایتون Abaqus/CAE، یک رابط برنامه‌نویسی قدرتمند را در اختیار مهندسان قرار می‌دهد که امکان خودکارسازی (Automation) وظایف، استانداردسازی گردش کار (Workflow Standardization) و توسعه اسکریپت‌های سفارشی (Custom Scripting) را فراهم می‌کند. این قابلیت‌ها به کاربران اجازه می‌دهند تا فراتر از رابط کاربری گرافیکی (GUI) عمل کرده و کنترل بیشتری بر مدل‌های خود داشته باشند.

با استفاده از API پایتون، می‌توانید:

  • ایجاد و ویرایش مدل‌ها: تمامی جنبه‌های یک مدل Abaqus، از تعریف هندسه و خواص مواد گرفته تا اعمال بارها و شرایط مرزی، از طریق اسکریپت‌های پایتون قابل کنترل هستند.
  • خودکارسازی وظایف تکراری: بسیاری از فرآیندهای روزمره که زمان‌بر هستند، مانند ایجاد گزارش‌ها، تغییر پارامترها و اجرای تحلیل‌ها، می‌توانند با اسکریپت‌های پایتون به صورت خودکار انجام شوند.
  • سفارشی‌سازی و توسعه: API پایتون به کاربران اجازه می‌دهد تا ابزارها و قابلیت‌های جدیدی را متناسب با نیازهای خاص خود ایجاد کنند.
بخوانید  22-آشنایی با المان‌های رابط (Connector Elements) در آباکوس | آموزش جامع- شبیه سازان امیرکبیر و Connector Elements in Abaqus

اصول اساسی پایتون در Abaqus CE: تسلط بر پایه و اساس

برای بهره‌برداری کامل از پتانسیل پایتون در آباکوس، درک اصول اولیه برنامه‌نویسی پایتون ضروری است. این اصول شامل:

  • مدیریت اشیاء (Object Management): در Abaqus، هر جزء از مدل (مانند پارت‌ها، مواد، مراحل و مجموعه‌ها) به عنوان یک شیء پایتون نمایش داده می‌شود. درک نحوه دسترسی و ویرایش این اشیاء، کلید موفقیت در اسکریپت‌نویسی است.
  • استفاده از مستندات (Documentation): Abaqus دارای مستندات جامع API پایتون است که جزئیات هر دستور و قابلیت را پوشش می‌دهد. تسلط بر نحوه یافتن و استفاده از این مستندات، سرعت یادگیری و توسعه اسکریپت‌ها را به شدت افزایش می‌دهد.
  • بررسی تجربیات گذشته (Learning from Experience): همانطور که در زیرنویس اشاره شده، یادگیری از تجربیات گذشته در شبیه‌سازی‌ها، به شما کمک می‌کند تا مشکلات را سریع‌تر شناسایی و راه‌حل‌های موثرتری برای آنها پیدا کنید.

مدوله‌سازی و استانداردسازی گردش کار با پایتون

یکی از بزرگترین مزایای پایتون در Abaqus، قابلیت مدوله‌سازی (Modularization) و استانداردسازی (Standardization) گردش کار است. با ایجاد توابع و کلاس‌های پایتون، می‌توانید بخش‌های مختلف فرآیند شبیه‌سازی خود را به قطعات کوچک‌تر و قابل استفاده مجدد تقسیم کنید. این رویکرد مزایای زیر را به همراه دارد:

  • افزایش قابلیت استفاده مجدد کد (Code Reusability): توابع مشترک را می‌توان در پروژه‌های مختلف استفاده کرد و از نوشتن کد تکراری جلوگیری کرد.
  • بهبود نگهداری کد (Code Maintainability): با مدولار کردن کد، شناسایی و رفع اشکال‌ها آسان‌تر می‌شود.
  • تسریع توسعه (Faster Development): با داشتن کتابخانه‌ای از توابع استاندارد، می‌توان مدل‌های جدید را با سرعت بیشتری ایجاد کرد.

علاوه بر این، یکپارچه‌سازی ماژول‌های شخص ثالث پایتون (Third-Party Python Modules) با Abaqus، امکان گسترش قابلیت‌های آن را فراهم می‌کند. می‌توانید از کتابخانه‌هایی مانند NumPy برای عملیات ماتریسی پیشرفته یا Matplotlib برای رسم نمودار و بصری‌سازی نتایج استفاده کنید.

بخوانید  32- طراحی فیلتر RF و RF Filter Design

مدیریت بارهای غیرخطی و قیدهای پیچیده در Abaqus

یکی از کاربردهای مهم پایتون در Abaqus، مدیریت بارهای غیرخطی (Nonlinear Loads) و قیدهای پیچیده (Complex Constraints) است. در بسیاری از سناریوهای مهندسی، رفتار مواد و سازه‌ها غیرخطی است و نیاز به رویکردهای خاصی برای مدل‌سازی دارد. پایتون به شما امکان می‌دهد تا:

  • تعریف بارهای متغیر با تاریخچه: می‌توانید بارهایی را تعریف کنید که رفتار آن‌ها به مسیر بارگذاری قبلی وابسته است.
  • اعمال قیدهای سفارشی: با اسکریپت‌نویسی، می‌توانید قیدهایی را ایجاد کنید که از طریق رابط کاربری گرافیکی به راحتی قابل تعریف نیستند، مانند قیدهای مقیاس میکرونی در مدل‌های مقیاس متر (Micron-scale constraints in meter-scale models). این مسئله که در زیرنویس به آن اشاره شده، نشان‌دهنده چالش‌های خاصی است که پایتون می‌تواند در حل آن‌ها کمک‌کننده باشد، حتی اگر راه‌حل مستقیمی در Abaqus/CAE وجود نداشته باشد و نیاز به رویکردهای خلاقانه یا جستجو در انجمن‌های کاربری داشته باشد.

نتیجه‌گیری: قدرت بی‌پایان Abaqus با پایتون

همانطور که در این مقاله بررسی شد، یکپارچه‌سازی پایتون با Abaqus، دروازه‌ای به سوی تحلیل‌های مهندسی پیشرفته‌تر، افزایش بهره‌وری و خودکارسازی هوشمند می‌گشاید. با تسلط بر API پایتون، مهندسان می‌توانند محدودیت‌های سنتی نرم‌افزار را کنار زده و به راه‌حل‌های نوآورانه‌تری دست یابند. سرمایه‌گذاری در یادگیری پایتون، به معنای سرمایه‌گذاری در توانایی‌های خود برای غلبه بر پیچیده‌ترین چالش‌های شبیه‌سازی مهندسی است.


سلام