نرم‌افزارهای اجزاء محدود

اهداف آموزش: ضرورت شبیه ‎سازی اجزای محدود، آشنایی با نرم ‎افزارهای اجزای محدود، شناخت نقاط قوت آباکوس، حوزه های کاربرد آباکوس، دلایل محبوبیت Abaqus

در پست‌های قبلی، تاریخچه روش اجزا محدود و ضرورت بکارگیری و کاربردهای روش اجزا محدود را به تفصیل مورد واکاوی قرار دادیم، امروز پیرامون نرم‌افزارهای اجزاء محدود با شما خواهیم بود. پس با ما باشید تا بیش از پیش پیرامون نرم‌افزارهای اجزاء محدود بدانید!

امروزه از شبیه‌سازی می‌توان به‌عنوان ابزارهائی مناسب برای اندازه‌گیری کمیت‌هائی که اندازه‌گیری آن‌ها بسیار پرهزینه و در برخی موارد ناممکن است استفاده نمود. به‌عنوان مثال، تعیین منحنی سرعت- زمان یک گلوله پس از خروج از لوله اسلحه در طراحی و کاربرد آن نقش اساسی داد. اکثر سنسورها و یا دوربین‌های سرعت بالا می‌توانند سرعت را در یک نقطه و یا در یک زمان اندازه‌گیری کنند زیرا تعیین سرعت در مسافت کاملی که یک گلوله می‌پیماید بسیارپرهزینه و یا تقریبا غیر ممکن است. این در حالی است که با استفاده از شبیه‌سازی می‌توان این منحنی را با دقت بسیار بالا به‌دست آورد. همزمان با توسعه روش اجزای محدود، نرم‌افزارهای متعددی نیز بر اساس این روش محاسباتی پا به عرصه وجود نهاده‌اند.

انواع نرم‌افزارهای محاسباتی و اجزاء محدود

 دسترسی به منبع اصلی بسیاری از این نرم‌افزارها که به‌صورت بسته‌های کامپیوتری می‌باشند، آزاد است و برای اهداف پژوهشی می‌توان از آن‌ها استفاده نمود. به‌طور کلی، می‌توان این بسته‌های کامپیوتری را از حیث دسترسی به سه دسته تقسیم نمود.

• بسته‌های آزاد که عمدتاً می‌توان آن‌ها را از طریق اینترنت دریافت نمود دارای قابلیت‌های محدود بوده لیکن برای انجام امور پژوهشی می‌توانند در پاره‌ای از موارد بسیار مفید واقع گردند. به‌عنوان مثال برنامه اجزای محدود Frank2d برنامه‌ای است که در مبحث مکانیک شکست می‌توان از آن برای رشد دادن ترک استفاده نمود. این برنامه اگرچه توانایی‌های نرم‌افزارهایی نظیر Abaqus را ندارند، اما دارای برخی امکانات خاص هستند.
• نرم‌افزارهای نیمه‌آزاد که تنها برای امور پژوهشی آزادند و به همین جهت آن‌ها را نیمه‌آزاد قلمداد می‌کنند.
• بسته‌های تجارتی. این بسته‌ها که برخی از آن‌ها مانند آباکوس (Abaqus)، انسیس (Ansys)، نسترن (Nastran)، فلوئنت (Fluent)، ادمز (Adams) بازارهای جهانی را در تسخیر خود درآورده‌اند امروزه نقش بسیار مهمی در تولیدات علمی و پیشرفت‌های آن ایفا می‌کنند

همان‌گونه که عنوان گردید، نرم‌افزارهای اجزای محدود بسیاری به‌صورت رایگان، نیمه‌رایگان و تجارتی تولید و به بازار عرضه شده‌اند. تعداد این نرم‌افزارها بسیار زیاد است ولی برخی از آن‌ها نظیر Abaqus، Ansys، Nastran و Ls-Dyna تقریباً توانسته‌اند با فاصله زیادی رقبای خود را پشت سر گذاشته و بازار را به تسخیر خود درآورند. این نرم‌افزارها با سرمایه‌گذاری‌های کلان و استفاده از هزاران متخصص در رشته‌های گوناگون برنامه‌هایی به بازار عرضه کرده‌اند که توانسته‌اند مسائل طراحی مهندسی را در زمینه‌های مختلف به‌خوبی شبیه‌سازی کنند و اطمینان کاربران را به خود جلب نمایند.

این نرم‌افزارها از پشتوانه غنی از تئوری‌های ریاضی، الگوریتم‌های برنامه‌نویسی، روش‌های عددی و نیز تئوری‌های مربوط به تخصص‌های گوناگون از قبیل الاستیسیته، پلاستیسیته، مکانیک محیط‌های پیوسته خطی و غیرخطی، ارتعاشات، ورق و پوسته، انتقال حرارت، مکانیک سیالات، مکانیک شکست، دینامیک، خواص مواد، کامپوزیت‌ها، ضربه، انتشار موج و صدها تخصص دیگر برخوردارند.

نقاط قوت آباکوس چیست؟

در این میان نرم‌افزار Abaqus که توسط شرکت SIMULIA تهیه و در مالکیت داسو سیستمز است جای خود را در بازار پررقابت امروز تثبیت نموده است. این نرم‌افزار یک برنامه همه منظوره در زمینه اجزای محدود است که مشتمل بر ده‌ها هزار خط کد بوده و با محیطی کاربرپسند قابلیت‌های گسترده‌ای نظیر:

• انجام آنالیز در حوزه‌های مختلف مهندسی نظیر جامدات، سیالات، انتقال حرارت، الکترومغناطیس، دینامیک و آکوستیک.
• انجام آنالیزهای ترکیبی مانند برهم‌کنش سیال و سازه، تحلیل‌های حرارتی- جامداتی، حرارتی- الکترومغناطیسی و … .
• توانایی بهینه‌سازی مدل‌های طراحی شده
• قابلیت برنامه‌نویسی به کمک زبان برنامه‌نویسی نرم‌افزار با هدف اعمال موارد مورد نیاز کاربر
• امکان برقراری ارتباط با نرم‌افزارهای دیگر نظیر Catia، Matlab، SolidWorks و … .

را دارا می‌باشد و به‌خوبی می‌تواند نیازهای محققین و پژوهشگران را برطرف نماید.

منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک