مبحث کمانش در ستون‌های تحت بارگذاری فشاری از جمله مباحث پرکاربرد و شاخص در حوزه مقاومت مصالح در رشته‌های عمران و مکانیک به شمار می‌رود. بدون شک شما همراهان گرامی با حل تحلیلی این مسائل و یافتن بار بحرانی سازه در درس مقاومت مصالح آشنا شده‌اید. در آموزش‌های پیشین، آموزشی تحت عنوان ” آنالیز ستون تحت بار دو بعدی با آباکوس” را خدمت شما دوستان عزیز ارائه کردیم. حال با توجه به اهمیت موضوع، بر آن شدیم تا به تحلیل اجزای محدود پدیده کمانش (buckling) یک ستون در بارگذاری فشاری بپردازیم. با ما در این آموزش همراه باشد.
صورت مسئله تحلیل کمانش ستون در آباکوس
ستونی به طول 5m با سطح مقطع دایره‌ای به شعاع 5cm را در نظر بگیرید که تحت یک بار محوری از نوع فشاری قرار گرفته است. با فرض مفصل شدن ستون در انتهای خود، مودهای بحرانی کمانش در سازه را بیابید.
◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی عمران
حل مسئله آنالیز کمانش ستون در Abaqus
حل مسئله را با ترسیم مدل هندسی ستون در محیط Part آغاز کنید. با توجه به ماهیت موضوع، به ایجاد یک مدل دو بعدی صفحه‌ای مطابق شکل زیر بپردازید.
در ادامه به ماژول Property وارد شوید و خواص مکانیکی الاستیک (مدول یانگ 200GPa و نسبت پواسون 0.3) ماده را تعریف کنید. سپس با کلیک بر آیکون مشخص‌شده در تصویر زیر، سطح مقطعی از نوع دایره‌ای با ابعاد مورد نظر ایجاد نمایید.
برای تعریف سطح مقطع نیز بر روی آیکون مشخص‌شده در تصویر زیر کلیک کرده و مطابق تصویر زیر خواص مکانیکی ضروری را وارد کنید.
مطابق روند حل مسائل پیشین، سطح مقطع ایجاد شده را به ستون اختصاص داده و با انتخاب آیکون مشخص‌شده در تصویر زیر به تعریف یک جهت برای مقطع مربوطه بپردازید (توضیحات مفصل‌تر در این پست: تعریف Beam orientation در آباکوس).
فرآیند حل مسئله را با مونتاژ مدل هندسی ستون در محیط Assembly دنبال کرده و بدون انجام عملیات خاصی به ماژول Step بروید. Procedure حل را به حالت linear perturbation تغییر داده و با توجه به هدف مسئله، گزینه Buckle را انتخاب کنید.
در پنجره باز شده و در مقابل عبارت Number of eigenvalue requested عدد 6 را وارد کنید تا 6 مود بحرانی سازه پس از تحلیل نمایان شود.
گام بعدی در حل مسئله، تعیین بارگذاری و شرایط مرزی است؛ از این‌رو با ورود به ماژول Load یک بار متمرکز فشاری برای انتهای بالایی ستون و با بزرگی نشان داده شده در شکل زیر تعریف کنید.
سپس مانند تصاویر نشان داده شده، شرایط مرزی دو انتهای ستون را تعریف نمایید.
در آخرین گام، وارد محیط Mesh شده و شبکه‌ای با اندازه دانه 0.25 برای ستون در نظر بگیرید (تکنیک های مش بندی در آباکوس). از بخش مربوط به تعیین خانواده المان نیز، المان‌های B23 را برای تحلیل اجزای محدود برگزینید (اصلاعات مفصل‌تر پیرامون المان‌ها در این دو آموزش: خانواده المان ها در آباکوس، قواعد نامگذاری المان های آباکوس).
شکل زیر نشان دهنده مودهای بحرانی سازه در بارگذاری فوق است.
ali
سلام. با تشکر از مطالب مفید شما. آیا میشه بار کمانشی و مود شیپ های یک ستون free-free رو بدست آورد؟اگر میشه راهنمایی کنید.
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
ستون دو سر آزاد از نظر فیزیکی چه مفهومی داره؟
به هر حال قطعه باید از یک نقطه قید داشته باشه (ثابت یا مفصل یا . . .) که وقتی تحت بار فشاری قرار گرفت دچار کمانش بشه
آباکوس هم برای بدست آوردن بار بحرانی کمانش از روابط تئوری استفاده میکنه؛ مطلب زیر را مطالعه بفرمایید:
https://wp.optics.arizona.edu/optomech/wp-content/uploads/sites/53/2016/10/OPTI_222_W18.pdf
Behnam
سلام
در تحلیل Post buckling، با استپ ریکس، با این ارور مواجه میشم به نظرتون راه رفعش چیه؟
Error in job Job-postbuckle: INVALID INTEGER VALUE
Error in job Job-postbuckle: MODE NUMBER MUST BE A POSITIVE INTEGER
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
تعداد مودهایی که وارد میکنید باید یک عدد صحیح مثبت باشه
ثابت عهد
سلام آقای مهندس وقت بخیر.اقای مهندس من دانشجوی دکتری سازه هستم.در مورد کمانش ستون و اینکه مدلی رو ایجاد کنم تا ستون کمانش نکنه یک ایده ای داشتم.اگر برای شما مقدور بود بتونم مدل رو خدمتتون توصیح بدم و نظرتون رو بپرسم ممنون میشم.شماره تماس بده
۰۹۱۴*******
هر موقع بفرمایید اطلاع بدید مزاحم میشم.
سپاسگذارم.
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
اگر سؤالی در خصوص نرم افزار داشته باشید در خدمتتون هستم
میتونید همینجا مطرح بفرمایید
sh
با عرض سلام
من یک ستون رو مدل کردم حالت سه بعدی و از buckle برای تحلیل استفاده کردم برای گرفتن خروجی نمودار بار و کرنش دچار مشکل شدم اگر میشه مراحل بدست آوردن نمودار بار و تغییر مکان رو توضیح بدهید با تشکر
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
در خصوص نحوه خروجی گرفتن در آباکوس یک پست مجزا وجود داره؛ مطالعه بفرمایید
حسن
تحلیل کمانش ستون و یا تیری که در آن نیرو به صورت دینامیکی وارد میشود به چه صورت هست؟
یونس سروری(مدیر CAE)
در یک استپ بار را وارد کنید و در استپ دیگر تحلیل کمانش
علی
سلام. آیا در مدلسازی تیر-ستون با المان wire میتوان اثر کمانش موضعی رو در نظر گرفت؟
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
مثال بالا با wire حل شده دیگه
علی
در این مثال global buckling مدلسازی در نظر گرفته شده است. منظور من local buckling هستش
یونس سروری(مدیر CAE)
خیر
ممکن نیست
علی
و همینطور مفصل پلاستیک
Arash
سلام جناب مهندس سروری
بابت سایت مفید و آموزش‌های ارزشمندتون تشکر میکنم. یک سوال از خدمتتون داشتم.
یک اتصال فولادی با پیچ و مهره (ستون بهمراه تیرهای متصل) را تحت بارگذاری سیکلی و تحلیل کمانشی قرار دادم. سخت شوندگی از نوع کینماتیک ، تحلیل از نوع استاتیک جنرال و مشخصات مکانیکی فولاد ، مشابه نمونه تحت تست اختصاص داده شد.
ولی متاسفانه در منحنی‌های هیسترزیس افت مقاومت دیده نمیشود و پیک حلقه‌های هیسترزیس روند افزایشی دارند درحالیکه در منحنی‌های هیسترزیس نمونه تحت تست افت مقاومت در هر چرخه کاملا مشخص است.
ممنون میشم راهنمایی بفرمایید علت عدم افت در منحنی بدست آمده از تحلیل چیست؟ و با چه تغییری میتوان به افت مقاومت در منحنی های خروجی رسید.
از راهنمایی تون بسیار ممنونم
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
این موضوع میتونه به دو دلیل اتفاق بیافته:
1- مدل سخت شوندگی که انتخاب کردید توانایی مدلسازی پدیده stress relaxation را نداره و شما افت مقادیر تنش با افزایش سیکل را مشاهده نمیکنید
2- بارگذاری به درستی تعریف نشده
میتونید مدل ماده combined و suboption از نوع cyclic hardening را تست کنید (ورودی را روی parameters قرار بدهید)؛ در این حالت شما به ضرایب Q، b, c و گاما احتیاج دارید که بسته به نوع ماده میتونید از مقالات استخراج کنید یا اینکه تست مناسبی برای استخراج این ضرایب طراحی و اجرا کنید
Arash
جناب مهندس سروری از راهنمایی ارزشمندتون ممنونم.
در مورد مواردی که فرمودید دو سوال از خدمتتوت دارم.
منحنی تنش – کرنش فولاد مدلسازی بصورت دوخطی به نرم افزار معرفی شده است، آیا با در نظر گرفتن سخت شوندگی کینماتیک برای فولاد این موضوع ممکن هست دلیلی برای عدم ایجاد افت در منحنی های هیسترزیس و عدم توانایی stress relaxation باشد؟
در مورد سخت شوندگی که اشاره کردید آیا با مشخصات متریال فولاد دوخطی امکان استفاده از combined و suboption وجود دارد؟
مجددا از صرف وقت و راهنمایی که میفرمایید سپاسگذارم
یونس سروری(مدیر CAE)
مدلی که معرفی کردم به شکل نمایی هست؛ دو خطی نیست
Arash
از توضیحتون ممنونم آقای مهندس
Shadi
سلام جناب مهندس
سپاس از سایت بسیار خوبتون.
اگر بخواهیم در این مسأله تکیه گاه پایین بعد از رسیدن به یک نیروی مشخص در جهت x حرکت کند تا از شکست تیر جلوگیری شودچه تغییراتی باید ایجاد کنیم؟
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
این مسئله اصلا بحث شکست نداره، کمانش هست
رضا طیبی
سلام و عرض ادب و احترام
وقت بخیر و تشکر از مطالب مفید بارگذاری شده بر روی سایت
آیا در نرم افزار آباکوس، برای تحلیل خرپاهای دو بعدی و سه بعدی ، اعضایی را که تحت بارگذاری نیروی فشاری آنها افزایش یافته و کمانش میکنند را میتوان نشان داد ؟از چه طریق ؟
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
برای بررسی کمانش باید تحلیل کمانش انجام بدید
علیرضا
عرض سلام و ادب خدمت شما مهندس سروری.
مهندس من در حال انجام یه تحلیل کمانش ستون فولادی هستم.که از این تحلیل بدنبال سه خروجی زیر هستم؛
۱)نمودار (تنش-کرنش)
۲)نمودار (نیرو قائم به جابجایی عرضی)
۳)نمودار(Buckling resistance به Slenderness ratio)
خواستم ازتون بپرسم من بخوام نمودار تنش کرنش رو برای این ستون بگیرم،باید برای کل المان های ستون خروجی بگیرم یا برای یک المان فقط؟
و اینکه این تحلیل برای گرفتن خروجی مورد نظرم فقط در حلگر Riks میشه انجامش داد؟یا از حلگر دیگه هم میتونم استفاده کنم.
سوال آخرم اینه که برای خروجی شماره ۳،چه گزینه ای رو در قسمت output باید فعال کنم؟ چون این خروجی رو داخل یه مقاله دیدم که گرفته بودن.ولی خب راجب نحوه گرفتنش داخل گوگل هم توضیحی نبود.ممنون میشم اگر اطلاعی دارید راهنمایی بفرمائید.
با تشکر از زحمات شما?
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
میتونید نمودار تنش کرنش را براى نقطه بحرانی سازه رسم کنید
براى حلگر هم مثل همین مثال عمل کنید
درباره خروجى سوم، به شکل پیش فرض چنین گزینه اى در آباکوس وجود نداره، باید مفهوم فیزیکى این خروجى را استخراج کنید و اگر اصرار به خروجى گرغتن در آباکوس دارید از اسکریپت استفاده کنید
اسماعیل
سلام جناب مهندس
تشکر از مطالب بسیار مفیدتون
دو سوال داشتم خدمتتون اگه پاسخ بدین خیلی ممنون میشم… اگر کمانش غیرخطی بخواهیم انجام بدیم تغییرشکلی که در این کمانش بوجود امده را در L/1000 ضرب و در قسمت ادیت کیووردز وارد میکنیم درسته؟ سوالی که اینجا ذهنم رو درگیر کرده اینه که این تغییر شکل که مقدارش 1 هست واحدش چیه ایا واحدش همون سازگار با واحدهای دیگری هست که ما وارد کردیم؟
سوال دیگری که داشتم واحدهایی که استفاده می کنم در دستگاه SI و برحسب متر می باشند و وقتی اعدادی مثل الاستیسیته را وارد میکنم که عددی 11 رقمی برحسب نیوتون است تحلیل با این خطا(A zero displacement solution was found in the first iteration of a riks step. The analysis cannot proceed. The most likely cause is that all displacement degrees-of-freedom are constrained to be zero.) رد می شود … در این خصوص راهنمایی کنین خیلی ممنون میشم با تشکر فراوان … ضمنا مدل من یک ستون CFST می باشد..