شبیه‌سازی و تحلیل سقوط آزاد جسم روی صفحه صلب در آباکوس

در مجموعه مثال‌های آموزشی نرم‌افزار آباکوس، تا کنون مکانیک ضربه و برخورد را از زوایای گوناگون مورد بررسی قرار داده‌ایم. تحلیل و بررسی برخورد توپ با صفحه و تکنیک حذف المان، برخورد قوطی با بلوک صلب و تحلیل و برخورد میله دارای سرعت اولیه با صفحه صلب از جمله مثال‌های آموزشی مطرح شده در حوزه مکانیک ضربه بوده است. در این پست آموزشی نیز قصد داریم تا از زاویه‌ای دیگر به پدیده برخورد بپردازیم. با ما در این آموزش آباکوس همراه باشید.

صورت مسئله سقوط آزاد جسم در آباکوس

جسمی L شکل در نظر بگیرید که در فاصله‌ای معین از یک صفحه صلب قرار گرفته است. قصد داریم تا حرکت جسم در اثر نیروی جاذبه یا بعبارت بهتر، سقوط آزاد جسم و برخورد آن به صفحه صلب را مورد بررسی قرار دهیم.

◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک، مهندسی عمران، مهندسی صنایع، مهندسی هوافضا

حل مسئله سقوط آزاد جسم در Abaqus

برای شروع مدل‌سازی و ایجاد قطعات موردنظر به ماژول Part وارد شوید. سپس یک قطعه سه‌بعدی و تغییر شکل‌پذیر مطابق ابعاد نشان داده شده در شکل زیر ترسیم نمایید.

در ادامه، صفحه‌ای صلب و مربع شکل به ابعاد 1متر ایجاد کنید و یک نقطه مرجع به آن اختصاص دهید.

سپس وارد محیط Property شوید و خواص رایج فولاد (مدول یانگ : 200Gpa، ضریب پواسون: 0.3، تنش تسلیم : 210Mpa) را برای قطعه L شکل تعریف کنید. از آن‌جایی که قصد تحلیل جسم در اثر سقوط آزاد را داریم، باید چگالی ماده موردنظر را نیز وارد نمایید (7800Kg/m³).

سپس سطح مقطعی از نوع Solid همگن به قطعه مورد نظر اختصاص دهید.

تذکر : با توجه به صلب بودن صفحه موردنظر، نیازی به تعریف و اختصاص ماده برای آن نیست.

در ادامه، وارد ماژول Assembly شده و به مونتاژ دو قطعه مورد نظر مطابق تصویر زیر بپردازید.

سپس در ماژول Step یک حلگر Dynamic, Explicit با زمان حل 0.5s تعریف کنید.

در گام بعد، به ماژول Interaction رفته و مطابق تصویر زیر، تماسی از نوع Surface to Surface بین بخش سطح پایینی از قطعه L شکل و سطح رویی صفحه صلب تعریف نمایید.

در ماژول Load قطعه صلب را در تمامی جهات مقید کنید.

برای اعمال نیروی جاذبه (تعریف نیروی جاذبه در آباکوس) به قطعه L شکل نیز مطابق راهنمای تصویری زیر عمل نمایید. با توجه به ماهیت پدیده سقوط آزاد، هیچ‌گونه قیدی برای حرکت جسم قرار ندهید.

در آخرین گام از روند مدل‌سازی مسئله، به ماژول Mesh رفته و شبکه‌ای با سایز 0.012 متر برای قطعه L شکل و 0.025 متر برای صفحه صلب ایجاد نمایید.

تصویر متحرک زیر، کانتور تنش فون میزز در قطعه L شکل در حین فرآیند سقوط آزاد را نشان می‌دهد.

منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک