تعریف روابط فشار – تداخل در آباکوس

اهداف آموزش: در این آموزش شما با مفهوم تداخل و فشار در آباکوس؛ روابط فشار – تداخل در آباکوس؛ انتخاب رابطه خطی، نمایی و چندضابطه‌ای برای فشار- تداخل آشنا خواهید شد و نهایتا به درک و شناخت رفتارهای تماسی در آباکوس خواهید رسید.

تماس، مسائل برخورد و مکانیزم‌های تماسی را باید از پیشرفته‌ترین و در عین حال پیچیده‌ترین فرمول‌بندی‌ها و تئوری‌های بکار گرفته شده در یک تحلیل اجزای محدود دانست. درک مفهوم اتفاقات رخ داده در یک مسئله تماس یا برخورد، درک روابط و فرمولبندی پیشنهاد شده توسط آباکوس برای حل مسئله و شناخت مکانیزم‌ها و روابط تعبیه شده در آباکوس برای حل یک مسئله تماسی، از مهم‌ترین مواردی است که یک کاربر حرفه‌ای آباکوس باید از آن اطلاع داشته باشد. با توجه به درخواست‌های مکرر شما همراهان گرامی و اهمیت موضوع، تصمیم گرفتیم در این آموزش آباکوس به بررسی روابط تعریف شده برای فشار – تداخل در حل یک مسئله تماسی در آباکوس بپردازیم. با ما در این آموزش آباکوس همراه باشید.

رابطه فشار – تداخل در آباکوس چیست؟

اگر یک مسئله تماس یا برخورد را در آباکوس شبیه‌سازی کرده باشید (مثال آموزشی: تحلیل فرایند اکستروژن در آباکوس) به‌خوبی می‌دانید گام‌های مشخصی برای ایجاد و تعریف رفتار تماسی بین دو یا چند جسم وجود دارد. کاربر باید سطوح مختلف تماسی را شناخته و آن‌را به آباکوس معرفی کند، در مواقعی که تعداد سطوح بالاست و یا امکان انتخاب دوبدوی این سطوح در تماس وجود ندارد، پیشنهاد می‌شود از General Contact برای تحلیل استفاده شود. اما معرفی سطوح تماسی و تعیین نوع تماس تنها بخشی از مدل‌سازی یک مسئله تماسی است. بدون شک مهم‌ترین بخش حل مسئله تماس و برخورد، تعیین رابطه بین فشار و تداخل ایجاد شده در قطعه است. به زبان ساده، باید تعیین کنیم دو سطحی که در یک تماس به هم می‌رسند و با یکدیگر تماس پیدا می‌کنند در جهت عمود بر هم چه رفتاری از خود نشان دهند. این رفتار تماسی در بخش Interaction Property قابل تعیین خواهد بود.

در آباکوس روابط فشار – تداخل Hard و Softened (در سه دسته مختلف خطی، نمایی و چندضابطه‌ای) قابل انتخاب است که در ادامه به معرفی اجمالی هر یک خواهیم پرداخت.

رابطه فشار – تداخل Hard در آباکوس

متداول‌ترین رابطه برای تعریف رفتار تماسی عمود در آباکوس، گزینه Hard Contact است که نمودار مربوط به آن‌را در شکل زیر مشاهده می‌کنید.

در این نوع از رفتار تماسی، نفوذ سطح Slave در Master در نقاط تماسی تعریف شده، مینیمم شده و اجازه انتقال تنش کششی در سطوح مشترک داده نمی‌شود. به عبارت دیگر همان‌طور که در شکل فوق نیز مشخص است، با رسیدن دو جسم به یکدیگر، یک فشار بین دو جسم ایجاد شده و با نفوذ بیشتر قطعات در یکدیگر فشار نیز افزایش خواهد یافت. بدیهی است با صفر شدن مقدار فشار، آباکوس جدایش بین سطوح را تشخیص خواهد داد. چنانچه کاربر تنظیمات مربوطه را انجام ندهد، به شکل پیش فرض از این نوع رفتار تماسی استفاده خواهد شد. برای تعریف رفتار تماسی Hard در آباکوس، مسیر زیر را در ماژول Interaction دنبال کنید:

Mechanical → Normal Behavior: Constraint enforcement method: Default: Pressure-Overclosure: “Hard” Contact

رابطه فشار – تداخل Softened در آباکوس

آباکوس سه نوع رابطه نرم‌شونده یا Softened تماسی را در اختیار کاربران قرار می‌دهد. رابطه فشار – تداخل در این حالت می‌تواند با قانون خطی، نمایی و یا چندتکه‌ای خطی (فقط در Abaqus/Explicit قابل تعریف است) تعریف شود. نکته قابل توجه در این حالت این است که با انتخاب رفتار Softened عملا آباکوس را ملزم می‌کنید تا پیش از رسیدن دو جسم به یکدیگر فشار در جهت نرمال اعمال شود.

 در حالت رابطه خطی فشار – تداخل (Linear)، فشار ناشی از تماس بین دو جسم تابعی خطی از clearance یا فاصله بین سطوح خواهد بود. بدیهی است رابطه فشار- تداخل تعریف شده برای حالت Exponential  به شکل یک تابع نمایی از فاصله و در حالت تکه‌ای خطی، تابعی چند ضابطه‌ای از میزان فاصله بین دو سطح تماسی خواهد بود. برای انتخاب حالت Tabular باید مسیر زیر را دنبال نمایید:

Mechanical → Normal Behavior: Constraint enforcement method: Default: Pressure-Overclosure: Tabular

شکل زیر، نمودار فشار – تداخل در فرمول‌بندی تکه‌ای خطی یا piecewise linear (tabular) function را نشان می‌دهد.

همچنین شکل زیر نمودار فشار – تداخل مربوط به رابطه نمایی را نشان می‌دهد.

منبع: آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک