اهداف آموزش: با مطالعه این آموزش، اصول تحلیل و شبیه‌سازی نورد در آباکوس را فراخواهید گرفت. همچنین پس از مطالعه دقیق این آموزش کاربردی قادر خواهید بود تا به تعریف رفتار الاستو- پلاستیک ماده، سرعت دورانی در سازه، تعریف تماس Surface-to-Surface، اعمال بار Predefined Field در آباکوس بپردازید.
در باب اهمیت فرآیندهای شکل‌دهی فلزات در مثال‌های کاربردی پیشین بحث کرده‌ایم و قصد نداریم تا به تکرار سخنان کلیشه‌ای بپردازیم. از این‌رو تصمیم گرفتیم تا شما را در یک مثال عملی با موضوع فرآیند نورد که از روش‌های پرکاربرد و قدیمی شکل‌دهی به شمار می‌رود آشنا کنیم. با ما همراه باشید تا به مدلسازی و تحلیل فرآیند نورد دو بعدی در یک ورق ضخیم بپردازیم.
فرآیند نورد چیست؟
نورد (Rolling) یکی از روش‌های شکل‌دهی مواد دارای قابلیت تغییر شکل پلاستیک است که در طی آن، محصولات از بین یک یا چند جفت غلتک چرخان گذرانده شده و در اثر تنش فشاری اعمال شده توسط غلتکها سطح مقطع کاهش می‌یابد. شرایط نورد بگونه‌ای است که میتوان کرنش صفحه‌ای را حاکم بر فرآیند دانست.
صورت مسئله تحلیل و شبیه‌سازی نورد در آباکوس
ورقی مستطیلی به طول 9.2cm و عرض 2cm در نظر بگیرید. خواص مکانیکی ورق در ناحیه پلاستیک در جدول زیر نشان داده شده است.
حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی مواد (متالورژی) – مهندسی صنایع
| (Stress (Pa | Strain |
|---|---|
| 1.6872E+008 | 0.0 |
| 2.1933E+008 | 0.1 |
| 2.7202E+008 | 0.2 |
| 3.0853E+008 | 0.3 |
| 3.3737E+008 | 0.4 |
| 3.6158E+008 | 0.5 |
| 3.8265E+008 | 0.6 |
| 4.0142E+008 | 0.7 |
| 4.1842E+008 | 0.8 |
| 4.3401E+008 | 0.9 |
| 4.4845E+008 | 1.0 |
اگر مدول یانگ ورق 150GPa و نسبت پواسون آن برابر 0.3 باشد، رفتار ورق را در فرآیند نورد بوسیله یک غلتک با شعاع 17cm مورد بررسی قرار دهید.
حل مساله تحلیل Cold Rolling در Abaqus
در گام نخست به ایجاد مدل هندسی در ماژول Part بپردازید. از آنجایی که در این فرآیند، ورق امکان تغییر شکل را دارد و رفتار غلتک در مقایسه با آن از سختی بیشتری برخوردار است (تغییر شکل در غلتک بسیار محدود است)، غلتک را به منزله جسم صلب مدل کرده و در تحلیل وارد میکنیم. لذا ضروری است که یک نقطع مرجع برای غلتک در مرکز دایره تعریف نماییم (آشنایی با Reference Point در آباکوس). از این‌رو، مطابق ابعاد داده شده در صورت مسئله به ایجاد دو قطعه مجزا (مطابق تصاویر زیر) بپردازید.
در ادامه، خواص مکانیکی مورد نظر برای ورق (در صورت سؤال) را در محیط Property وارد کرده و به تعریف یک سطح مقطع از نوع Solid همگن بپردازید. فراموش نکنید با توجه به صلب بودن غلتک، نیازی به تعریف ماده و سطح مقطع برای آن نداریم. از آنجایی که قصد داریم فرآیند حل را از نوع Explicit انتخاب کنیم، تعریف چگالی ضروریست (7850Kg/m^3).
با ورود به محیط Assembly ورق و غلتک را نسبت به هم مونتاژ کنید. برای قرارگیری صحیح ورق در زیر غلتک میتوانید از شکل زیر کمک بگیرید.
در ماژول Step یک حلگر از نوع Dynamic, Explicit با بازه زمانی 0.089286 تعریف کنید.
مطابق مدلسازی فرآیندهای شکل‌دهی، در فرآیند نورد نیز نیاز به تعریف رفتار تماسی بین ورق و غلتک وجود دارد. لذا در ماژول Interaction برای رفتار مماسی ضریب اصطکاکی معادل 0.3 را لحاظ کنید.
همچنین، یک رفتار تماسی از نوع Surface to Surface بین ورق و غلتک تعریف نمایید.
با انجام مراحل فوق، کار در محیط Interaction خاتمه یافته و مسئله برای اعمال شرایط مرزی آماده خواهد شد. از این‌رو، در ماژول Loadبه تعریف شرایط مرزی مورد نیاز خواهیم پرداخت. در گام اول، غلتک را از نقطه مرجع (RP) در راستای 1 و 2 مقید کنید.
سپس لبه پایینی ورق را در جهت 2 محدود کنید و به نقطه مرجع غلتک سرعت دورانی 6.2832 رادیان بر واحد زمان وارد کنید.
همچنین با استفاده از Predefined Field در آباکوس سرعت اولیه‌ای معادل 1.0367 واحد (به سمت راست) به ورق بدهید.
عملیات آماده سازی مسئله برای حل، با ایجاد یک شبکه اجزای محدود ساده بر روی ورق در ماژول Mesh به پایان می‌رسد. تصاویر متحرک زیر نشان‌دهنده کانتور کرنش پلاستیک معادل ورق در فرآیند نورد پس از تحلیل اجزای محدود است.
تذکر:فایل inp این پروژه (شبیه‌سازی فرآیند نورد در Abaqus ) از لینک زیر قابل دانلود است.
منبع: آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک
سلام و عرض تشکر بابته سایت خوبتون
برای مشاهده کامل مدل های که به علت تقارن ساده شدن راهی هست؟مثلا اینجا غلتک ها دایره کامل دیده بشن؟
سلام و ممنون از حسن نظرتون
اگر در ماژول Load از قیود SYMM استفاده کرده باشید میتونید از ابزار view cut manager در ماژول visulization برای کامل کردن نمایش مدل استفاده کنید (مثال: تحلیل انتقال حرارت بر اثر اصطکاک در ترمز دیسکی توسط آباکوس)
همچنین در حالتی که از تحلیل تقارن محوری استفاده کنید میتونید از طریق odb display options مولد شکل را دوران بدهید و با هر زاویه ای که مد نظرتون هست مدل را کامل کنید (مثال: تحلیل فورج در آباکوس)
اما در این مسئله ما تنها بخشی از غلتک را مدل کرده ایم و قید تقارنی به آن اعمال نشده ؛ پس استفاده از ابزارهای فوق منتفی است
موفق باشید . . .
سلام خسته نباشید
میزان افزایش طول وعرض ورق بعد نورد چجور میشه بدست اورد ؟؟؟یا کاهش ضخامت؟؟
سلام
به کمک ابزار query میتونید ابعاد ورق پس از تغییر شکل را محاسبه کنید
از tools-query-distance درسته؟
دوتا نقطه مشخص میکنیم به مختصات هرکدوم میده
اما مقدار اندازه بین این دونقطه کدوم ایتم میشه
میشه لطفا مثلا تو این مثال زیر نشون بدید مقدار اندازه بین دونقطه کدوم ایتم ؟؟؟؟
Node: PART-2-1.2814
1 2 3 Magnitude
Base coordinates: -9.00000e+000, -5.20000e+001, 8.70000e+001, –
Scale: 1.00000e+000, 1.00000e+000, 1.00000e+000, –
Deformed coordinates (unscaled): 4.93579e+002, -5.22199e+001, 8.70189e+001, –
Deformed coordinates (scaled): 4.93579e+002, -5.22199e+001, 8.70189e+001, –
Displacement (unscaled): 5.02579e+002, -2.19870e-001, 1.88920e-002, 5.02579e+002
Node: PART-2-1.33567
1 2 3 Magnitude
Base coordinates: -9.00000e+000, -5.50000e+001, 8.70000e+001, –
Scale: 1.00000e+000, 1.00000e+000, 1.00000e+000, –
Deformed coordinates (unscaled): 4.93578e+002, -5.47921e+001, 8.70188e+001, –
Deformed coordinates (scaled): 4.93578e+002, -5.47921e+001, 8.70188e+001, –
Displacement (unscaled): 5.02578e+002, 2.07858e-001, 1.87566e-002, 5.02578e+002
Nodes for distance: PART-2-1.2814, PART-2-1.33567
1 2 3 Magnitude
Base distance: 0.00000e+000, -3.00000e+000, 0.00000e+000, 3.00000e+000
Scale: 1.00000e+000, 1.00000e+000, 1.00000e+000, –
Deformed distance (unscaled): -1.00708e-003, -2.57227e+000, -1.37329e-004, 2.57227e+000
Deformed distance (scaled): -1.00708e-003, -2.57227e+000, -1.37329e-004, 2.57227e+000
Relative displacement (unscaled): -1.00708e-003, 4.27728e-001, -1.35444e-004, 4.27730e-001
بله
اگر دقت کنید داده ها در 4 ستون دسته بندی شده، داده هایی که زیر ستونهای 1،2 و 3 نوشته شده مؤلفه های x، y و z هستند
عددی هم که زیر Magnitude نوشته شده مقدار فاصله را نشان میدهد
شما میتونید برای نمایش نتایج از یک scale استفاده کنید تا نمایش گرافیکی وضوح بهتری داشته باشه
عبارات unscaled و scaled مربوط به همین موضوع میشه؛ اگر شما تنظیمات نمایش (برای scale کردن نتایج) را تغییر نداده باشید مورد اول و دوم یک مقدار دارد
scale در مسئله شما 1 بوده
آخرین مقدار هم به صورت نسبی عمل میکنه (Relative displacement)
خب الان یه سوال پیش میاد. غلتک ها که صلب هستند من فاصله بین دو غلتک 2.5 در نظر گرفتم چرا ضخامت قطعه بعد از نورد بیشتر شده2.57 شده بعد نورد، این امکان وجود داره غلتک ها ثابت نباشند؟؟/اخه من در جهت 2 یا همون جهت عمودی غلتک ها ثابت کردم . که لقی نداشته باشند
میشه لطف نظرتون بگید
شرایط مرزی مربوط به ورق و غلتکها را بررسی کنید
سلام. ببخشید من ادامه فایل رو دان کردم ولی باز نمیشه. چیکارش کنم؟ ممنون
سلام
فایل inp است، مشکلی نداره
برای اطلاع از نحوه کار با فایل inp به آموزش کار با inp فایل در آباکوس مراجعه کنید
سلام میخواستم بدونم ایا الزاما بعد انجام نورد تنش پسماند طولی و عرضی باید متفاوت از هم باشند ؟؟ با استفاده از path گرفتن در راستا طول و عرض المان باید به این نتیجه رسید
سلام
این بخش برای پرسش و پاسخ نرمافزاری در نظر گرفته شده
برای سؤالاتی از این قبیل میتونید مقالات را مطالعه کنید تا جواب سؤالتون را بگیرید
مهندس ببخشید دوباره مزاحم شدم امکانی هست رنگ کانترها بشه تغییر داد . مثلا برای نورد وقتی میخایم کانتور تنش ببرسی کنیم از روی رنگ که کجا ها کششی یا فشاری از روی مثبت و منفی بودن داده ها دو رنگ نزدیک (سبز)بهم برای اعداد نزدیک بهم تنظیم کرده نرم افزار. راهی هست که بشه رنگ ها رو تغییر داد؟؟
در ماژول Visualization مسیر Options → Contour را طی کنید، در پنجره باز شده به زبانه Color and Style مراجعه کنید و در بخش Spectrum زیر همین بخش بر روی شکل کانتور مانند (رنگین کمانی) کلیک کنید؛ با اینکار قادر به حذف و اضافه کردن رنگهای دلخواه خواهید بود
همچنین در همین پنجره و در زبانه Limits میتونید دامنه اعداد کانتور را تعیین کنید (به شکل پیش فرض روی اتوماتیک قرار داره)
مرسی از جوابتون
مهندس میشه غلتک ها از نوع deforamable 3d گرفت بعد به انها در ماژول interactioan خواص rigid body داد .این کار مثه این میمونه از ابتدا پارت و discerete rigid تعریف کنیم ؟؟؟
این کار بخاطر این که بتونیم خواص property به غلتکامون بدیم
این کار باعث ایجاد تغییر شکل یا حرکت در غلتکا نمیشود؟؟؟؟
وقتی که یک قطعه را در همون ماژول Part به شکل صلب تعریف میکنید، تمامی بخشها و اجزای اون قطعه در تمامی بخشهای بعدی صلب خواهد بود اما اگر شما قطعه را به شکل Deformable تعریف کرده باشید میتونید بعداً (از طریق ماژول Interaction) به کمک قید Rigid body فقط بخشهایی از مدل را که مورد نظرتون است صلب کنید
توضیحات مفصل و جامعتر هم در Documentation موجوده؛ میتونید مطالعه بفرمایید
با سلام و عرض خسته نباشید
مطالب سایت واقعا عالیه. ممنون بابت زحمتی که میکشید
یه سوال دارم.
من نورد رو شبیه سازی میکنم اما با دوغلتک و روند عادی رو طی میکنه. هیچ مشکلی هم نیست
فقط مشکل من توی mass scale هستش. چطور میتونم محدوده ی دقیقی برای عدد دادن به mass scale پیدا کنم؟ توی سایت ها خوندم که میزان KINETIC ENERGY/INTERNAL ENERGY باید زیر 5 درصد باشه تا نتایج قابل اعتماد باشه. درصورتی که این شرط 5درصد توی نتایج دیده نشه اشکال میتونه از کجا باشه؟ برای مثال با MASS SCALE هزار بنده در استپ آخر اعدادی که برای انرژی کینتیک و داخلی به دست میارم هر دو 4 و خورده ای هستن. یعنی اون قانون 5درصد رعایت نشده. لازمه بگم که من استپ ها رو دقیقا مطابق اونچیزی که شما توی سایت انجام دادید ادامه دادم
سلام
برای تنظیمات و دسترسی به توضیحات جامع میتونید Documentation را مطالعه کنید
سلام من در مدل کردن یک برش دهنده دیسکی دچار مشکل شده ام . لطفا میتونید کمکم کنید. نمیتونم مدل رو دقیق ترسیم کنم در قسمت part. اگه امکانش هست راهنمایی کنید. متشکر
سلام
اگر هندسه پیچیده و خاصی مدنظرتون هست میتونید فرآیند طراحی را در یک نرمافزار ثانویه مثل catia انجام بدهید و بعد به آباکوس فراخوانی کنید
سلام
خیلی ممنون بابت سایت ارزشمندتون و مثال های بسیار مفید و پرکاربردتون
میخواستم بدونم طول ورق چقدر افزایش پیدا میکنه , و ضخامت ورق چقدر کاهش پیدا میکنه
سلام
ممنون از لطف شما
میتونید با ابزار Query همه موارد فوق را استخراج کنید: راهنمای استفاده از ابزار Query در آباکوس
با سلام و احترام خدمت استاد گرامی
من یک تحلیل سه بعدی نورد انجام دادم روی یک ورق.حالا میخوام ابعاد نهاییشو بعد از نورد استخراج کنم.چه طور میتونم این اطلاعاتو استخراج کنم.ممنون
سلام
میتونید از ابزار Query استفاده کنید
سلام
خواستم بدونم که time period در مسائل شبه استاتیکی بر چه اساس محاسبه میشه تا اونجایی که من میدونم میتونیم تا درصدی از سرعت موج در اون فلز نرخ بارگزاری را افزایش دهیم ولی چه درصدی و به شکل را ممنون میشم توضیح بدین.
ممنون
سلام
زمان پایدار حل بر اساس طول مشخصه کوچکترین المان توسط آباکوس محاسبه میشه و اجزای صلب در این محاسبه دخیل نیستن؛ بازه زمانی هم برای حلگر explicit همان طول فرآینده
جزئیات در Documentation هست؛ میتونید مطالعه کنید
سلام
تا جایی که من در ducumetation مطالعه کردم طول مشخصه کوچکترین المان برای تعیین stable time incriment استفاده میشه ولی ارتباط این پارامتر رو با time period نتونستم پیدا کنم.
آیا با استفاده از درصدی از سرعت موج در فلز به عنوان نرخ بارگذاری و همچنین stable time incriment به صورت سعی و خطا باید به time period مورد نظر دست یافت
Time period در تحلیل Explicit معنی واقعی زمان را داره
یعنی زمانی که فرآیند در عالم واقعیت زمان میبره
امکان پاسخ ذیل کامنت 32.1.1.1 وجود نداشت به همین خاطر اینجا جواب داد
البته این که زمان در تحلیل explicit معنای واقعی داره از بدیهیاته
فکر کنم نتونستم منظورمو درست بیان کنم
اگر امکانش بود توضیح بدین که عدد 0.089286 به چه شکل بدست آمده
تشکر
شما که میفرمایید از بدیهیاته
واضحه؛ شما قصد انجام یک فرایند را دارید، با توجه به سرعت چرخش غلتک و طول ورق که قصد نورد آنرا را دارید میتونید زمان لازم برای چرخش غلتک را استخراج و وارد کنید
معنی جمله “البته این که زمان در تحلیل explicit معنای واقعی داره از بدیهیاته” را بیان بفرمایید؛ جواب سؤال خودتونه
سلام. چرا نرخ کرنش را در فرایند دخیل نکردید؟؟ میتوانید دلیل مستند بیاورید.
آیا برای کاهش ضخامت 50% میتوان نرخ کرنش را تاثیر نداد؟؟چرا؟؟
ممنون
سلام
میتونید در متریال در نظر بگیرید؛ مشکل خاصی وجود نداره
هدف این مثال آموزش ساده سازی مسئله و نگاه دو بعدی به فرایند پیچیده ای مثل نورد بوده
در کنار این موضوع نحوه اعمال تغییر مکان زاویه ای و استفاده از امکانات Query در سنجش تغییر طول ورق هم اهداف آموزشی اصلی بوده اند
سلام وقتتون بخیر
آیا در تحلیل فرایند نورد سرد در قسمت property می توان از مدل جانسون کوک استفاده کرد؟ یا اینکه این مدل مربوط به فرایند ماشین کاری و براده برداری است؟
با تشکر
سلام
مدل جانسون کوک یک معیار آسیبه
محدود به فرآیند خاصی نمیشه
سلام خسته نباشید برای رسم نمودار نیرو نورد به چه صورت باید عمل کرد؟؟؟نمودار معمولا بر حسب چه پارامتری مشخص میکنند
سلام
میتونید واکنشهای تکیه گاهی را رسم کنید
باسلام
لطفا در مورد نورد سه بعدی هم توضیح بدین.
واینکه تغییرات نسبت به دو بعدی چگونه است
سلام
اصول کار (تعریف متریال، اسمبلی قطعات، تعریف حلگر و step، بارگذاری، شرایط مرزی و مکانیزمهای تماسی) مشابه بالا قابل الگوبرداریه
فقط شما باید از یک مدل و هندسه سه بعدی در مسئله خودتون استفاده کنید که طبیعتاً زمان حل را به شکل بسیار زیادی افزایش خواهد داد
با سلام
در نورد سه بعدی پس از اینکه نتیجه را میزنم بیلت با ابتدای رولر تماس برقرار میکند وفرایند تمام میشود علت چیست برای رفع مشکل چه اقدامی انجام بدهم،ایا به علت مقادیر استپ میباشد ممنون
سلام
بله؛ زمان تحلیل شما کافی نیست
در زمان تعریف شده برای حل و با توجه به میزان دوران و جابجایی قطعات فرایند نورد انجام نشده
با سلام
ببخشید آیا می شود پس از انجام فرایند نورد مقدار تنش پسماند را به صورت مستقیم در قسمت نتایج مشاهده کرد؟
سلام
میشه یک step بعد از نورد تعریف کرد و مثلا پس از اینکه اعمال بار به پایان رسید به قطعه اجازه stable شدن داد و تنش را قرائت کرد
با تشکر از پاسختون.من بعد از اینکه فرایند نورد گرم انجام دادم.یک استپ دیگر تعریف کردم و قطعه را با قید نگه داشتم تا دمایش خنک شود.آیا با این کار مقادیر تنشی که در این استپ (s11,s22,…)با توجه به نمودار رسم شده طبق زمان قرایت میشود همان تنش پسماند است؟
بعد از اینکه قطعه stable شد مفهوم تنش پسماند را خواهد داشت
ببخشیدمنظورتون از stableشدن چیست؟
یعنی به اندازه کافی به قطعه اجازه تبادل حرارتی با محیط را داده باشید
با سلام.من یک قطعه را نورد داغ کردم .حالا می خواهم در محیط به صورت آزاد و طبیعی دمایش تا دمای محیط پایین بیاید.دمای پایانی نورد هم 500 درجه سانتی گراد است.برای تحلیل چقدر زمان لازم است.آیا راهی برای سریع خنک شدن دارد؟
سلام
دوست عزیز زمان یک تحلیل اجزای محدود به سایز شبکه و شرایط مرزی و بارگذاری بستگی داره (بجز نیازهای سخت افزاری)
نمیشه یک عدد ثابت برای همه مطرح کرد
به هر حال متریال شما یک خواص مکانیکی و حرارتی داره، این پارامترها هستن که میزان افت دما با زمان را تعیین میکنند
با سلام.
در صورتیکه بخواهیم تاثیر نرخ کرنش رو هم در مدلسازی وارد کنیم گزینه مربوط به strain rate dependent (در تعریف متریال) هم باید تیک زده بشه یا این موضوع تنها از طریق مقدار سرعت و time step وارد محاسبات میشه ؟ در صورتیکه strain rate dependent فعال بشه یک فیلد اضافه میشه که مربوط به نرخ کرنش هست، حالا اینجا باید چه داده ای اضافه بشه در صورتیکه نرخ کرنش در بارگذاری ثابت باشه؟
همچنین در صورت منظور کردن نرخ کرنش، افزایش مقاومت دینامیکی هم بایدبرای مصالح منظور بشه یا خود نرم افزار قادر به منظور کردن این افزایش هست؟
با تشکر
سلام
بله؛ باید اون گزینه فعال باشه
داده های ورودی به رفتار متریال شما بستگی داره؛ نسخه یکسانی که نداره؛ باید سرچ کنید ممکنه در کارهای مشابه بتونید پیدا کنید
اگر منظورتون Hardening باشه باید خودتون در نظر بگیرید