تحلیل ارتعاشات و استخراج فرکانس طبیعی یک پل در آباکوس

بدون شک آباکوس را باید از جمله نرم‌افزارهای اجزا محدود با دامنه کاربرد وسیع و گسترده در تمامی علوم مهندسی دانست. پیش از این و در بخش مثال‌های کاربردی آموزش Abaqus کاربرد این نرم‌افزار را در علوم مکانیک و مواد دیده‌اید. تحلیل سازه‌های مهندسی نظیر پل، خرپا و ستون‌ها از مباحث مورد علاقه مهندسین عمران و مکانیک به شمار می رود. از این‌رو قصد داریم تا شما عزیزان را با یافتن فرکانس طبیعی یک پل بوسیله نرم افزار Abaqus آشنا کنیم. برای جلوگیری از اتلاف وقت در مدل‌سازی هندسه مسئله، فایل cae مدل را دانلود کرده و در نرم‌افزار آباکوس، import کنید. با ما در آموزش نحوه “استخراج فرکانس طبیعی یک پل در آباکوس” همراه باشید.

صورت مسئله استخراج فرکانس طبیعی یک پل در آباکوس

پل نشان داده شده در شکل زیر را در نظر بگیرید. با استفاده از تحلیل فرکانسی (Frequency Analysis) در نرم‌افزار آباکوس، فرکانس‌های طبیعی سازه را استخراج کنید.

• ◄  حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی عمران 
• ◄  اطلاعات بیشتر در: www.Simuleon.com

حل مسئله تحلیل ارتعاشات و استخراج فرکانس طبیعی یک پل در ABAQUS

همانطور که در شکل فوق نیز مشاهده می‌کنید، سازه از دو بخش اصلی (بدنه و پایه‌ها) تشکیل شده است. برای ایجاد بدنه پل از مدل سه‌بعدی Shell, Extrude و برای پایه‌ها از ترکیب نقاط و ابزار Wire استفاده کنید. جهت تسریع در روند مدل‌سازی، فایل cae مربوط به این سازه را برای شما همراهان گرامی آماده کرده‌ایم. با دانلود و Import فایل در نرم افزار آباکوس مراحل حل را مطابق توضیحات زیر دنبال کنید.

دانلود فایل cae

به ماژول Property بروید و بر روی آیکون Create material کلیک کنید. سپس خواص مکانیکی فولاد را مطابق داده‌های زیر وارد نمایید.

 مدول یانگ 210GPa ، نسبت پواسون 0.3 و چگالی 8000Kg/m^3

نقاط  ناحیه پلاستیک : (300MPa, 0) و (330MPa, 0.3)

در ادامه، سطح مقطعی از نوع Shell با ضخامت 0.2 برای سازه اصلی تعریف نمایید.

با هدف ایجاد سطح مقطع مناسب در پایه‌های پل، بر روی گزینه Create profile کلیک کرده و مقطعی از نوع دایره‌ای با شعاع 0.2 را تعریف کنید.

سپس، سطح مقطعی از نوع Beam ایجاد کرده و جهت (0,0,-1) را به آن اختصاص دهید. در ادامه، سطح مقطع Shell را به سازه و Beam را به پایه‌ها اختصاص دهید.

با اتمام روند در محیط Property، سازه را در ماژول Assembly مونتاژ کنید. اگر مثال‌های آموزشی پیشین در سایت umec.ir را دنبال کرده باشید، دریافته‌اید که برای تحلیل‌های فرکانس طبیعی در نرم‌افزار آباکوس، به حلگر frequency نیاز داریم. لذا در ماژول Step تحلیل frequency با مقدار ویژه 10 را مطابق تصاویر زیر تعریف کنید.

در آخرین گام از مدل‌سازی پل در نرم‌افزار Abaqus به محیط Mesh رفته و شبکه اجزا محدودی با اندازه المان 1 واحد بر روی سازه ایجاد نمایید.

تصویر متحرک زیر، ده فرکانس ارتعاشی این پل را نشان می دهد.

تجربیات خود از مدل‌سازی و تحلیل این مسئله را با ما در میان بگذارید.

منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک