شروع کار با Abaqus – ایجاد یک قطعه (c)

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 کنید^۱. 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 است^۲۲۲۲. 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 می‌شود^۳.

• 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 نیست^۴.

۲. آشنایی با پایگاه داده مدل و ماژول‌ها

در سمت چپ رابط کاربری آباکوس، “Model Database” را مشاهده خواهید کرد^۵. پایگاه داده مدل شامل مدل‌های مختلفی است و هر مدل از ماژول‌های متفاوتی مانند قطعات (parts)، مواد (materials)، مقاطع (sections) و غیره تشکیل شده است^۶. 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 می‌دهد^۷.

یکی از ویژگی‌های مفید آباکوس، امکان ایجاد چندین مدل در یک پایگاه داده مدل است^۸. 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 کنید^۹.

آباکوس به طور پیش‌فرض مدل را “Model-1” نامگذاری می‌کند^۱۰. برای تغییر نام به یک نام توصیفی‌تر (مثلاً “Barbell Stand Model”)، می‌توانید روی “Model-1” راست‌کلیک کرده و گزینه “Rename” را انتخاب کنید^۱۱.

۳. ایجاد قطعات (Parts) در آباکوس

اولین ماژولی که باید بررسی کنیم، ماژول “Parts” است^۱۲. این ماژول جایی است که هندسه سه‌بعدی قطعه را ایجاد می‌کنید^۱۳. اگر قبلاً با نرم‌افزارهای CAD مانند CATIA یا SolidWorks کار کرده باشید، با مفهوم ایجاد قطعات آشنایی دارید^۱۴. 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 کنید^۱۵.

برای شروع ایجاد قطعه، روی “Parts” دوبار کلیک کنید^۱۶. پنجره “Create Part” ظاهر می‌شود^۱۷. در اینجا، نام قطعه را (مثلاً “Barbell Stand”) وارد کنید^۱۸.

در بخش “Modeling Space”، گزینه “3D” را انتخاب کنید، زیرا در حال مدل‌سازی یک شیء سه‌بعدی هستیم^۱۹۱۹۱۹. 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 می‌کردید^۲۰.

در بخش “Type”، گزینه “Deformable” (شکل‌پذیر) را انتخاب کنید^۲۱. حتی اگر قطعه شما (مثل یک هالتر فولادی) بسیار محکم باشد، فولاد نیز تحت بار تغییر شکل می‌دهد، بنابراین انتخاب “Deformable” اهمیت دارد^۲۲.

در بخش “Base Feature”، گزینه “Solid” (جامد) را انتخاب کنید^{۲۳۲۳۲۳۲۳}. گزینه‌های دیگر شامل “Shell” (برای مدل‌سازی بدنه‌های خارجی مانند بدنه هواپیما) و “Wire” (برای تحلیل خرپا) هستند که کاربردهای خاص خود را دارند^۲۴.

در قسمت “Extrusion”، روش “Extrusion” را انتخاب کنید^۲۵. 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 است^۲۶. گزینه‌های دیگر مانند “Revolve” (برای اجسامی مانند دیسک) نیز موجود است، اما در این مورد خاص، “Extrusion” مناسب‌تر است^۲۷.

“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 دهد^۲۸. می‌توانید عددی مانند “۵” را وارد کنید که در محدوده اندازه هالتر (حدود ۱.۵ متر) باشد^۲۹. سپس روی “Continue” کلیک کنید^۳۰.

۴. محیط Sketcher و ترسیم طرح اولیه

پس از کلیک بر روی “Continue”، وارد پنجره “Sketcher” خواهید شد^۳۱. 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 کنید^۳۲. نوار ابزار سمت چپ با توجه به ماژولی که در آن قرار دارید، تغییر می‌کند و ابزارهای مورد نیاز را در اختیار شما قرار می‌دهد^۳۳.

برای شروع ترسیم، روی ابزار “Create Connected Lines” (ایجاد خطوط متصل) کلیک کنید^۳۴. از مبدا شروع کنید و یک طرح اولیه تقریبی از شکل مورد نظر (مانند پایه هالتر) بدون ابعادگذاری دقیق ترسیم کنید^۳۵. آباکوس به شما کمک می‌کند تا یک طرح بسته (closed sketch) ایجاد کنید، که برای عملیات اکستروژن ضروری است^۳۶.

۵. اعمال قیدها (Constraints)

آباکوس به طور خودکار برخی قیدها (مانند افقی (H) و عمودی (V)) را هنگام ترسیم اعمال می‌کند^۳۷. با این حال، برای اطمینان از دقت طرح، باید قیدهای بیشتری را به صورت دستی اضافه کنید^{۳۸۳۸۳۸۳۸}.

برای مثال، برای برابر کردن طول دو پاره خط عمودی، به ابزار “Constraints” بروید و روی “Add Constraint” کلیک کنید^۳۹. سپس “Equal Length” (طول مساوی) را انتخاب کنید^۴۰. 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 می‌شوند^۴۱. سپس روی “Done” کلیک کنید تا قید اعمال شود^۴۲.

۶. ابعادگذاری (Dimensioning)

پس از اعمال قیدها، نوبت به ابعادگذاری طرح می‌رسد^۴۳. روی ابزار “Add Dimension” (افزودن بُعد) کلیک کنید^۴۴. آباکوس از شما می‌خواهد که موجودیت مورد نظر را برای ابعادگذاری انتخاب کنید^۴۵.

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 دهید^۴۶. پس از کلیک سوم، می‌توانید مقدار بُعد (مثلاً ۱.۵) را در پایین صفحه وارد کنید^۴۷. 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 دهید^۴۸.

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 می‌کنند^۴۹.

پس از اتمام ابعادگذاری دقیق طرح طبق شماتیک ^۵۰، 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 باشید^۵۱.

۷. تکمیل اکستروژن

پس از اطمینان از صحت طرح و ابعادگذاری، علامت ضربدر قرمز را بزنید تا روند ابعادگذاری لغو شود^۵۲. سپس، در جایی که آباکوس از شما می‌خواهد “Done” را کلیک کنید، این کار را انجام دهید^۵۳. این شما را به پنجره “Edit Base Extrusion” (ویرایش اکستروژن پایه) می‌برد^۵۴.

در این مرحله، باید عمق اکستروژن را برای تبدیل طرح دوبعدی به یک شیء سه‌بعدی وارد کنید^۵۵. طبق شماتیک، می‌توانید عمق را “۰.۱” وارد کنید^۵۶. در نهایت، روی “OK” کلیک کنید تا آباکوس مدل سه‌بعدی قطعه شما را ترسیم کند.

کلمات کلیدی مقاله:

• آباکوس Abaqus
• ایجاد مدل Abaqus
• مدل استاندارد صریح Standard Explicit Model
• پایگاه داده مدل Model Database
• ماژول قطعات Parts module
• هندسه سه‌بعدی 3D geometry
• تحلیل المان محدود FEA
• شبیه‌سازی Abaqus
• Sketcher Abaqus
• قیدگذاری Constraints
• ابعادگذاری Dimensioning
• اکستروژن Extrusion
• تحلیل استاتیک Static analysis
• تحلیل دینامیکی Dynamic analysis
• CAD
• Deformable
• Solid part
• Barbell Stand Model