۱۵-پادشاهان، جنگ ستارگان و یوری گلر: انتخاب عناصر به طور خلاصه و Kings Star Wars, and Uri Geller Element Selection in a Nutshell

-۱۵ Kings, Star Wars, and Uri Geller: Element Selection in a Nutshell

چکیده
​​​​​​​

آیا تفاوت بین انواع المان‌های C3D20R و C3D8 را می‌دانید؟ آیا در مورد المان‌های PSI مرموز چیزی شنیده‌اید؟ آیا معتقدید المان‌های WARP علمی تخیلی هستند؟ چرا المان R2D2 وجود دارد، اما C3PO وجود ندارد؟ کتابخانه‌های بزرگ المان در Abaqus می‌توانند گیج‌کننده باشند، به خصوص برای مبتدیانی که با جزئیات نظریه المان آشنا نیستند.

این گفتگوی فنی، قوانین تقریبی و آماده‌ای را برای انتخاب المان در تحلیل‌های سازه‌ای در Abaqus به شما ارائه می‌دهد که با دهه‌ها تجربه و درس‌های هزاران سوال پشتیبانی تقویت شده است. توصیه‌های ساده ارائه شده، با کمک به شما در انتخاب نوع المان مناسب برای کار مورد نظر، شما را به سرعت و به طور قوی به موفقیت بیشتر در شبیه‌سازی هدایت می‌کند. همچنین حقایق سرگرم‌کننده و جوک‌های بی‌مزه زیادی خواهید شنید. قدرت المان‌های قوی و حل‌کننده‌های قوی با مثال بلندپروازانه یک لوله لاستیکی که به بیرون برگردانده شده است، نشان داده خواهد شد. برای کاربران بسته‌های المان محدود کمتر: “بچه‌ها، این را در خانه امتحان نکنید!”

نکات برجسته:

دستورالعمل‌های انتخاب ساده و قوی
معتبر برای Abaqus/Standard و Abaqus/Explicit
خلاصه تک اسلایدی به عنوان نمودار جریان برای مراجعه بعدی

سخنران
اکسل رایشرت | متخصص ارشد مشاور فرآیند صنعتی SIMULIA

اکسل متخصص ارشد مشاور فرآیند صنعتی SIMULIA است. او در رشته مهندسی مکانیک و ریاضیات تحصیل کرده و دارای مدرک دکترا (PhD) از دانشگاه هانوفر است.

اکسل در سال ۲۰۰۰ به شرکت Dassault Systèmes پیوست و سمت‌های مختلفی را بر عهده داشت.

او در حال حاضر در بخش پیش فروش مشغول به کار است.

خلاصه ارائه: انتخاب عناصر در آباکوس – طنز علمی با چاشنی جنگ ستارگان

سخنران: ناشناس (ارائه در کنفرانس RUM، سال ۲۰۱۸)
موضوع: مشکلات کاربران در انتخاب صحیح المان‌ها در Abaqus و راه‌حل‌های عملی با نگاهی طنزآمیز و آموزشی

بخوانید  32- طراحی فیلتر RF و RF Filter Design

✅ مقدمه

  • مقدمه‌ای غیررسمی و طنزآمیز با عنوان‌هایی مانند “Kings, Star Wars, and Uri Geller”

  • هدف: بررسی مشکل انتخاب عنصر مناسب در شبیه‌سازی با آباکوس و معرفی راه‌حل‌ها

🔧 مشکلات شایع در انتخاب المان‌ها

  1. تنوع بیش‌ازحد:

    • آباکوس ۲۰۱۸ دارای ۵۷۷ نوع المان است.

    • از این میان، ۴۸۵ نوع در کد ضمنی (standard) و فقط ۱۰ عدد منحصر به صریح (explicit) هستند.

  2. سردرگمی کاربران:

    • کاربران اغلب به‌دلیل تعداد زیاد المان‌ها، نمی‌دانند کدام را انتخاب کنند.

    • بیش از ۸۲ المان در هر دو کد استفاده می‌شوند.

  3. عدم آشنایی با تئوری یا مستندات:

    • کاربران نمی‌دانند که برخی المان‌ها فرضیات خاصی دارند (مثلاً تنش صفحه‌ای، کرنش صفحه‌ای، عدم توانایی در تحمل فشار و غیره).

    • مثال: استفاده از C3D4 در مدل‌های خمشی یا استفاده نادرست از shell به‌جای solid.

  4. اصطلاحات اشتباه کاربران:

    • مثال: ارجاع به المان Hex8 که به این نام در آباکوس وجود ندارد، بلکه نام دقیق مانند C3D8R استفاده می‌شود.

📊 راه‌حل‌های پیشنهادی

  1. تمرکز روی ۲۰ المان پرکاربرد:

    • تنها ۲۰ نوع عنصر بیش از ۵۰٪ از پایگاه داده نمونه‌ها را پوشش می‌دهند.

  2. مطالعه مستندات فنی:

    • مستندات شامل Example Guide، Verification Guide و Benchmark Guide هستند.

  3. درک تئوری پشت عناصر:

    • تفاوت بین المان‌های سرندیپیتی (Serendipity) و لاگرانژ (Lagrange) توضیح داده می‌شود.

  4. شناخت اصطلاحات مهم:

    • مانند: Reduced Integration, Hourglass Control, Volumetric Locking و Incompatible Mode Elements (مانند C3D8I).

😂 شوخی‌ها و ارجاعات فرهنگی

  • اشاره به المان‌هایی مانند:

    • R2D2 → تیر صلب (rigid beam)

    • R3D3 → مثلث صلب (rigid triangle)

    • MX1, MX2 → المان‌های غشایی خاص، با ارجاع به پادشاهان بایرن

    • DS3, DS4 → پوسته‌های حرارتی عجیب

    • SI → المان‌هایی که “خودبه‌خود ناپدید می‌شوند!”

  • کنایه به عدم وجود C3PO در آباکوس با شوخی «تخم‌مرغ عید پاک» نرم‌افزاری

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

📌 جمع‌بندی

  • انتخاب عنصر مناسب یک موضوع حیاتی در شبیه‌سازی است.

  • اگرچه کتابخانه‌ی آباکوس بسیار گسترده و پیچیده است، اما با تمرکز بر تعداد محدودی المان پرکاربرد و درک بهتر مفاهیم تئوریک و مستندات، می‌توان انتخاب‌های هوشمندانه‌تری داشت.

  • طنز و داستان‌گویی، ابزاری برای آموزش مفاهیم فنی خشک و پیچیده است.

🎯 راهنمای انتخاب المان در آباکوس (Abaqus Element Selection Guide)

✅ المان‌های قابل اطمینان برای مسائل کلی

  • C3D8R: خطی، شش‌وجهی، با انتگرال‌گیری کاهش‌یافته (Reduced Integration).
    🔹 مناسب برای استفاده هم در Abaqus Standard و هم Explicit.
    🔹 گزینه‌ی امن و منعطف در بسیاری از شرایط.
    🔹 باید مراقب قفل حجمی و آرتیفکت‌های hourglass باشید (با کنترل کیفیت مش مناسب).

🔶 المان‌های مرتبه دوم مفید

  • C3D20R: شش‌وجهی، مرتبه دوم، با انتگرال‌گیری کاهش‌یافته.
    ✔️ عملکرد بسیار خوب در Abaqus Standard
    ❌ در Abaqus Explicit قابل استفاده نیست
    ✔️ دقت بالا در مدل‌سازی تغییر شکل‌های بزرگ

  • C3D10: چهاروجهی، مرتبه دوم واقعی
    ✔️ مناسب برای هندسه‌های پیچیده
    ✔️ مناسب برای Abaqus Explicit
    ❌ گران‌تر از C3D8R
    ✔️ انتخاب توصیه‌شده برای مدل‌سازی‌های پیچیده سه‌بعدی با تغییرشکل زیاد

  • C3D10M: شبه‌مرتبه دوم، ساختاری شبیه به چند C3D8R چسبیده
    ❌ عملکرد ضعیف‌تر در هندسه‌های منحنی
    ❌ نه یک المان مرتبه دوم واقعی
    ❌ گران‌تر از چیزی که انتظار می‌رود

  • C3D10HS: هیبریدی، مخصوص مواد تقریباً تراکم‌ناپذیر
    ✔️ توزیع تنش سطحی بهتر
    ❌ در Abaqus Explicit در دسترس نیست

  • C3D8RH / C3D20RH / C3D10H: نسخه‌های هیبریدی برای مواد تراکم‌ناپذیر (مثل لاستیک)
    ✔️ راه‌حل دقیق برای جلوگیری از قفل حجمی
    ✔️ در صورت لزوم استفاده از فشار به عنوان متغیر اضافی

❗ نکات مهم در مدل‌سازی سازه‌های خاص

  • سازه‌های نازک و نیاز به چین‌خوردگی/فولدینگ:
    ❌ استفاده از المان پوسته توصیه نمی‌شود.
    ✅ از المان پیوسته با مش‌بندی دقیق استفاده کنید (مثلاً C3D10).

  • اجسام تقریباً صلب (Rigid):
    🔸 به جای مدل‌سازی ضخامت با المان پوسته یا غشایی → استفاده از R3D4 / R3D3 / M3D4R / SFM3D4R برای صرفه‌جویی
    🔸 اما بهترین حالت: استفاده از جسم صلب Solid و عدم انتزاع با پوسته برای دقت بهتر در تماس و جرم.

بخوانید  30- شبیه‌سازی CFD ساده با مهندس دینامیک سیالات در 3DEXPERIENCE و Streamlined CFD Simulation with Fluid Dynamics Engineer on 3DEXPERIENCE

🧩 شبیه‌سازی پیچیده: برگرداندن لوله لاستیکی (Inversion of a Rubber Tube)

  • هدف: بررسی عملکرد آباکوس استاندارد و صریح در مدل‌سازی چین‌خوردگی‌ها

  • شرایط:

    • ماده: نئوهوک، تقریباً تراکم‌ناپذیر

    • المان: C3D10

    • شرایط مرزی: پین‌گذاری لبه بیرونی، جابه‌جایی کنترل‌شده داخلی

    • تماس: General Contact با اصطکاک

    • تکنیک‌ها: Self-contact، مقیاس‌بندی جرم در Explicit، گام شبه‌استاتیکی در Standard

  • نتیجه:

    • Abaqus/Standard و Abaqus/Explicit نتایج متفاوتی دارند (۴ تاخوردگی vs. 5 تاخوردگی)

    • علت: حساسیت شدید به تقارن عددی و نبود نقص هندسی (imperfection sensitivity)

🚫 عناصر نامناسب یا جایگزین‌شدنی

  • Spring/Dashpot Elements:
    ❌ توصیه نمی‌شود
    ✅ به جای آن، از عناصر Interface (مثل COH3D2) استفاده کنید که از سال ۲۰۰۱ در آباکوس موجودند.

📝 نتیجه‌گیری نهایی

  • برای بیشتر کاربردها، C3D8R امن‌ترین انتخاب است.

  • برای دقت بالاتر، C3D20R (Standard) یا C3D10 (Explicit) بهتر هستند.

  • در هندسه‌های منحنی یا پیچیده، از C3D10 واقعی استفاده کنید، نه نسخه M.

  • برای مواد تراکم‌ناپذیر، همیشه نسخه‌های هیبریدی H را در نظر بگیرید.

  • از المان‌های ساده صلب برای جلوگیری از پیچیدگی‌های تماس و جرم در پوسته‌ها استفاده کنید.

  • از المان‌های رابط برای جایگزینی فنر و دمپر بهره ببرید.

/توسط