تاکنون با مشاهده یک نمودار تنش – کرنش از خود پرسیدهاید که رفتار غیرخطی ایجاد شده در ناحیه تغییر شکل پلاستیک ماده در اثر چه عاملی است؟ اجازه دهید پا را کمی فراتر بگذاریم، آیا این سوال در ذهن شما نیز نقش بسته است که چگونه میتوان رفتار ماده در ناحیه تغییرشکل پلاستیک را فرمولبندی کرد و در قالب یک رابطه ریاضی به پیشبینی رفتار ماده در اثر یک بارگذاری دلخواه پرداخت؟ آیا با مفهوم سختشوندگی و انواع آن آشنا هستید؟ چنانچه بخواهید یک ماده با سختشوندگی خاص را در آباکوس مدلسازی کنید از چه گزینهای استفاده خواهید کرد؟ پیشنهاد میکنم این آموزش آباکوس را از دست ندهید تا پاسخ پرسشهای فوق را به شیوهای دقیق و علمی بیابید. با ما در این آموزش آباکوس پیشرفته همراه باشید؛ آشنایی با مفهوم سختشوندگی : شناخت انواع آن و نحوه مدلسازی در آباکوس !
تذکر: مطالب موجود در این آموزش آباکوس نیاز به درک عمیق مفاهیم سختشوندگی و شناخت پارامترهای ورودی برای هر یک از مدلهای مورد نظر دارد.
آشنایی با سختشوندگی ایزوتروپیک
بسیاری از فلزات زمانی که تحت تغییر شکل پلاستیک قرار میگیرند، دچار سختشوندگی میشوند؛ یعنی تنش لازم برای ایجاد تغییر شکل پلاستیک در گامهای بعدی افزایش مییابد. در شکل زیر یک منحنی تنش- کرنش تک محوره با سختشوندگی غیر خطی به همراه طرحواره سطوح تسلیم اولیه و ثانویه نشان داده شده است.
همانطورکه ملاحظه میشود، سطح تسلیم ثانویه در مقایسه با سطح تسلیم اولیه بزرگتر شده است. زمانی که این رشد اندازه در تمامی جهات در فضای تنش یکنواخت باشد، سختشوندگی از نوع همسانگرد یا ایزوتروپیک (Isotropic Hardening) خواهد بود. با توجه به شکل بالا، بارگذاری در جهت 2 صورت گرفته است، بنابراین نقطه بارگذاری از مقدار اولیه صفر در جهت σ2 جابجا میشود تا به سطح تسلیم اولیه در σ2 = σy برسد. در این نقطه تسلیم اتفاق میافتد. حال بهمنظور اینکه سختشوندگی اتفاق بیافتد و نقطه بارگذاری روی سطح تسلیم باقی بماند، سطح تسلیم باید در جهت σ2 افزایش اندازه داشته باشد (شکل بالا). لذا در حالت کلی بزرگ شدن سطح تسلیم اولیه با افزایش مقدار بار را سختشوندگی ایزوتروپیک مینامند.
آشنایی با سختشوندگی سینماتیک
فرض کنید مادهای به صورت همسانگرد مطابق شکل زیر سخت میشود. در کرنش εi متناطر با نقطه بارگذاری (1)، بارگذاری معکوس میشود بهنحوی که ماده بهصورت الاستیک رفتار کرده (تنش کمتر از تنش تسلیم است) و رفتار تنش- کرنش خطی تا نقطه بارگذاری (2) ادامه مییابد. در این وضعیت، نقطه بارگذاری روی سطح تسلیم جابهجا شده و هرگونه افزایش مقدار بار از این نقطه منجر به تغییر شکل پلاستیک میشود.
در سختشوندگی سینماتیک (Kinematic Hardening)، سطح تسلیم در فضای تنش جابجا میشود و تغییر اندازه نمیدهد. این موضوع در شکل زیر نشان داده شده است. با توجه به این شکل، میزان تنش افزایش مییابد تا جسم به تنش تسلیم خود، σy ، برسد. با ادامه بارگذاری، ماده دچار تغییر شکل پلاستیک شده و سطح تسلیم جابجا میشود. در نقطه 1، بارگذاری معکوس میشود بهصورتی که ماده تا نقطه 2 رفتار الاستیک از خود نشان میدهد. در این وضعیت، نقطه بارگذاری همچنان روی سطح تسلیم قرار دارد و ناحیه الاستیک در این حالت بسیار کوچکتر از حالت سختشوندگی سینماتیک است. در حقیقت، برای سختشوندگی سینماتیک (شکل زیر) طول ناحیه الاستیک 2σy است، در حالیکه در سختشوندگی همسانگرد این مقدار به 2r+2σy میرسد.
در واقع، در سختشوندگی سینماتیک با جابجایی سطح تسلیم در فضای تنش – کرنش روبرو هستیم.
اعمال سختشوندگی در آباکوس
حال که در بخشهای پیشین با مفهوم سختشوندگی و انواع آن آشنا شدیم، قصد داریم در ادامه این آموزش آباکوس به نحوه در نظر گرفتن پارامترهای سختشوندگی در شبیهسازی اجزا محدود بهکمک Abaqus بپردازیم.
همانطور که آموختید و در پاراگرافهای پیشین نیز اشاره کردیم، سختشوندگی به رفتار ماده در ناحیه تغییرشکل پلاستیک باز میگردد؛ از اینرو میتوانید انتظار داشته باشید که برای تعریف پارامترهای سختشوندگی باید به ماژول Property برویم.
مطابق معمول برای تعریف یک ماده، روند را دنبال کنید، در ابتدا خواص الاستیک ماده مورد نظر را وارد کرده و سپس به تعریف تنش تسلیم برای ماده مورد نظر بپردازید. حال از شما میخواهم کمی دقیقتر به پنجره روبرویتان بنگرید.
همانطور که ملاحظه میکنید در مقابل عبارت Hardening یا سخت شوندگی منوی کشویی برای انتخاب حالتهای گوناگون وجود دارد :
مدل سختشوندگی ایزوتروپیک، سینماتیک، جانسون – کوک و مدل سختشوندگی ترکیبی از جمله حالاتی است که به شکل پیشفرض در نرمافزار آباکوس تعبیه شده است. در دو حالت ایزوتروپیک و سینماتیک روند مشابه قبل بوده و میتوانید دادههایی که از ماده مورد نظرتان در اختیار دارید در این قسمت وارد کنید.
اگر در مدلسازی ماده خود از یک مدل سختشوندگی ترکیبی (ترکیب سختشوندگی ایزوتروپیک و سینماتیک) بهره میبرید، کافیست حالت Combined یا ترکیبی را برگزینید و بر حسب تعداد Back Stress مورد استفاده در مدل، به وارد کردن پارامترهای C و γ در جدول مربوطه بپردازید. فراموش نکنید برای اینکار باید Data Type را بر روی Parameters قرار دهید.
حال اگر قصد دارید تا پارامترهای مربوط به سختشوندگی ماده در بارگذاری سیکلی را نیز وارد نمایید کافیست بر روی گزینه Suboption کلیک کرده و از منوی موجود، گزینه Cyclic Hardening را انتخاب نمایید.
با کلیک بر روی گزینه فوق میتوانید مقادیر مورد نظر برای سختشوندگی سیکلی را وارد نمایید.
سعی میکنیم در پستهای آتی با حل یک مثال کاربردی به تثبیت این آموزش آباکوس کمک کنیم.
با سلام و ضمن تشکر از شما بابت مطالب مفید سایت
دو تا سوال داشتم مهندس
من یه مدل تحت بارگذاری چندمحوره دارم. برای شبیه سازی نامتقارنی حلقه هیسترزیس، باید از سخت شوندگی ترکیبی استفاده کنم؟
تو ماژول بارگذاری، تو قسمت predefined field در استپ initial از نوع مکانیکی، گزینه ی hardening وجود داره. در مورد پارامترهای این قسمت هم اگه توضیح بدید ممنون میشم و اینکه آیا وارد کردن اطلاعات تو ابن قسمت ضروریه؟
سلام
عدم تقارن در حلقه با بارگذاری هم قابل مدلسازیه؛ کافیه بارگذاری یا جابجایی اعمالی به قطعه در کشش و فشار یکسان نباشند، در این حالت حلقه هیسترزیس تقارن نخواهد داشت (مستقل از نوع سختشوندگی)
در خصوص Hardening در Predefined field شما نیاز به مؤلفههای تانسور Back stress دارید؛ اگر مؤلفهها را در اختیار دارید و همچنین از تعداد Back Stress در مدل آگاهید میتونید از این گزینه استفاده کنید
موفق باشید . . .
باسلام و تشکر
میشه در مورد مدل هاردنینگ جانسون کوک هم توضیحاتی ارائه بفرمایین؟
مثلا برای یه ماده خاص مثل الومینیوم چطور میشه اون پارامترهای پلاستیسیته جانسون کوکشو بدست اورد ؟؟
میتونید سرچ کنید تا هم با مفهوم مدل آشنا بشید و هم از نحوه استخراج پارامترها اطلاع پیدا کنید
با یه جستجوی کوچک هزاران مرجع معتبر به هر زبانی که دوست دارید برای شما نمایش داده میشه
این بخش برای پاسخ به سؤالات نرمافزاری دوستان طراحی شده؛ نه اینکه در قالب یک کامنت، مدلها توضیح داده بشن
لطف کنید با طرح سؤالات کلی (که جوابش در کمتر از 5 دقیقه و با یک جستجوی ساده در هر منبعی بدست میاد) ماهیت بخش پرسش و پاسخ را مخدوش نکنید
سپاس . . .
با سلام
قصد ترسیم نمودار بار-تغییرمکان را دارم در فایبرها. تیری دارم بتنی که فایبرها را در تعدادی لایه (15 لایه) دور تیر پیچیده ایم. پس از یکبار آنالیز و بررسی معیار هاشین، یکی از لایه ها گسیخته میشود و البته تا این زمان نمودار بار-تغییرمکان را ترسیم کرده ام. در مرحله 2 آن فایبر را که گسیخته شده از طراحی خارج میکنم و مجددا مدل را آنالیز میکنم و این کار را به صورت دستی تا جایی انجام میدهم که تمامی فایبرها گسیخته شوند. لیکن پس از هر بار آنالیز، یک نمودار بار-تغییرمکان ترسیم میشود.
سوالی که از جنابعالی دارم این است که چگونه میتوانم در آباکوس پس از آنالیز اول که منجر به ترسیم نمودار فوق و خارج شدخ یکی از لایه ها میگردد، با افزایش بار، ادامه نمودار بار-تغییرمکان همان مدل را با ادامه دهم. یعنی بر بار اضافه کنم تا لایه بعدی گسیخته شود و الی آخر…
ممنون اگر بتوانید کمکم کنید
سلام
آموزشهای زیر را مطالعه کنید:
– آشنایی با دستور Restart در آباکوس (لینک)
– آشنایی با Predefined Field در آباکوس (لینک)
موفق باشید . . .
با سلام و تشکر بابت مطالب مفیدتان
دو آموزش فوق را مطالعه کردم. با توجه به اینکه قصد دارم پس از تحلیل شماره 1 و گسیخته شدن یکی از لایه ها، آن لایه را از مدل خود حذف کنم و بار را افزایش دهم، فکر کنم دستور Restart مناسب نباشد چون فرموده بودید نبایستی ماده و مقطع را تغییر دهیم و فکر کنم دستور Predefined Field مناسب کاری باشد که اشاره کردم.
آقای مهندس
من نمیدانم که برای نمودار بار-تغییر مکان از کدام گزینه در Predefined Field استفاده کنم با این حال پس از مطالعه آموزش شما فکر کردم که از گزینه Initial State استفاده کنم. لطفا مرا راهنمایی فرمایید. ضمناً در قسمت Job Name آدرس کامل فایل را قرار دادم با پسوند .odb لیکن با پیغام Unable To Start Job مواجه شدم. ممنون میشوم راهنمایی کنید.
سلام
نیازی به آدرس کامل فایل نیست
work directory مورد نظرتان را به عنوان پیش فرض انتخاب کنید و اسم job را وارد کنید
موفق باشید . . .
با سلام و خسته نباشید
می خواستم ببینم بین سخت شوندگی ایزوتروپیک و سینماتیک ، کدوم به رفتار واقعی ماده نزدیکتره و رفتار واقعی ماده رو بهتر شبیه سازی می کنه؟
با تشکر فراوان
سلام
ببینید این موضوع بستگی به ماده مورد نظر و نوع بارگذاری داره
در بارگذاری کاملا معکوس شونده، سختشوندگی سینماتیک بهتر میتونه پدیدههایی مثل Ratcheting یا تجمیع کرنش پلاستیک را پوشش بده
مقالات بسیار خوب و جامعی در این زمینه وجود داره، همینطور مراجع بسیار کاملی در حوزه پلاستیسیته و الاستیسیته محاسباتی موجوده که اگر علاقمند باشید میتونید مطالعه بفرمایید
موفق باشید . . .
دوست عزیز در Create Predefined Field گزینه Initial State را انتخاب کرده و در صفحه بعد آخرین فایل آباکوس را که نیاز دارم در مدل جدید تمامی خواص قبلی را داشته باشد تا بتوانم بار را افزایش دهم وارد میکنم لیکن در ماژول Job پس از Submit با خطای Unable to start analysis job مواجه میشوم. در اینترنت جستجو کردم و همپنین در Help نرم افزار ولی متاسفانه چیزی دستگیرم نشد، فقط در ماژول Step برایم ابهامی به وجود آمده که نمیدانم آیا بایستی کاری دیگر در آباکوس انجام دهم یا خیر؟ پیشاپیش ممنون از راهنمایی شما.
شما فقط تنش را بهعنوان Predefined Field در نظر بگیرید و ببینید مشکل حل میشه یا خیر
مشکل اصلی در حذف بخشی از مدل ایجاد میشه
ممکنه این روش کارساز باشه
موفق باشید . . .
ضمن تشکر از پاسخگویی سریع شما. طبق فرمایش شما تنش را در Predefined Field در نظر گرفتم و حتی قسمتی از مدل را که حذف کرده بودم را برگرداندم لیکن دوباره با همان خطای Unable to start analysis job مواجه شدم. آقای مهندس! در Create Predefined Field وقتی به جای initial step از step-1 استفاده میکنم که مدل قبلی را با step-1 حل کرده ام فقط گزینه Temprature فعال میباشد و سایر گزینه ها خاموش می باشند لیکن آباکوس اقدام به حل مساله میکند.
آقای مهندس! با توجه به اینکه من بایستی در مدل خود نمودار بار-تغییرمکان را بدست آورم و پس از حل اولیه اقدام به افزایش بار و حذف المانی که گسیخته شده نمایم و کار من در اینجا متوقف شده است، از شما تقاضا دارم که مرا با راهنمایی های خود کمک نمایید. پیشاپیش سپاسگزارم.
جناب محمودی عزیز step انتخابی در این قسمت مفهوم دیگهای داره
در واقع شما برای نرمافزار تعیین میکنید که این شرایط را در گام Initial به مدل جدید اعمال کنه
کاری که شما قصد انجام دادنش را دارید به شکل پیش فرض انجام شدنی نیست
ممکنه بتونید به کمک یک اسکریپت پایتون کار را به انجام برسونید (بررسی دقیقتری لازمه)
در ضمن این پست اصلا به موضوع سؤال شما ارتباطی نداره؛ لطف کنید در پست مرتبط سؤالتون را بپرسید
موفق باشید . . .
سلام دوست گرامی سوال من مربوط به نرم افزار نیست ، ممکنه از حوصله ی بحث خارج باشد لذا پیشاپیش عذر مرا بپذیرید. بنده می خواهم بدانم در چه ماده هایی از هاردنینگ ایزوتروپیک ، سینماتیک و ترکیبی استفاده می شود. یعنی هر مورد مخصوص چه موادی است؟ اگه اطلاع از خاک دارید در این مورد اشاره بفرمایید.
سپاسگزارم
سلام
خیلی ساده بخوام توضیح بدم سخت شوندگی ایزوتروپیک معمولاً میتونه رفتار ماده در کشش ساده را بخوبی پوشش بده و قابلیت مدلسازی پدیده های مربوط به بارگذاری سیکلی را نداره
در نقطه مقابل، سخت شوندگی سینماتیک میتونه پدیده هایی نظیر اثر باوشنگر با Ratcheting را با دقت بالاتری مدلسازی کنه؛ مدلهای سخت شوندگی سینماتیک هم انواع و اقسام مختلفی داره که هر کدوم میتونه نوع خاصی از مواد را بهتر مدل کنه
در خصوص خاک هم پیشنهاد میکنم در مقالات جستجو کنید؛ قطعا میتونه راهنمای دقیقی باشه براتون
موفق باشید . . .
با سلام وتشکر از مطالب و زمانی که اختصاص می دین….
اگه امکان داره نحوه ی استخراج نمودار هیستر زیس رو از یک تیر بتنی….(بتنی لطفا) تحت یه بار گذاری لرزه ای….نه یه بار سیکلی ارائه کنیدبا تشکر…
سلام
سپاس از شما
یعنی تیر فولادی باشه نمیشه؟
خیلی ممنون از زحمات و آموزشهای جنابعالی
سپاس از لطف شما
سلام و خسته نباشید
میخوام کمی بیشتر در رابطه با سخت شوندگی ترکیبی و روابط بکار رفته در اون بدونم مثل Qبینهایت و پارامتر b و پارامتر c
کلا میخوام راجع به این مدل سختشوندگی بیشتر بدونم
ممنون میشم اگه کمی منو راهنمایی کنید و یا یک منبع بهم معرفی کنید
متشکرم
سلام
در خصوص مبحث سخت شوندگی میتونید به منابع پلاستیسیته مراجعه کنید؛ یکی از بهترین مراجع پلاستیسیته هم کتاب Theory of Plasticity تألیف Chakrabarty است (Theory of Plasticity – J.Chakrabarty)
ممنون بابت پاسخ تون و سرعتتون در پاسخگویی
متشکرم
موفق باشید
سلام
منظور از back stress چیه؟
سلام
اگر نمونه شما در بارگذاری سیکلی یا معکوس شونده قرار داشته باشه، سطح تسلیم مربوطه در فضای تنش – کرنش جابجا میشه
حالا نقطه مربوط به مرکز سطح تسلیم را در نظر بگیرید؛ طبیعتاً با جابجا شدن سطح تسلیم در فضا (پدیدههایی مثل اثر باوشینگر همچنان به قوت خود باقی هستند) مرکز این سطح هم در حال شیفت به جلو و انتقال به بالا هست
پارامتری که انتقال این نقطه را نشان میدهد Back Stress است
میتونید در مقالات و منابع معتبر پلاستیسیته هم مطالعه داشته باشید
با سلام و تشکر بابت وقتی که اختصاص میدید…
اگه بخوایم در حالت سختشوندگی ترکیبی( combined )مقادیر ناحیه ی پلاستیک منحنی تنش کرنش رو وارد کنیم این مقادیر رو باید توی کدوم قسمت وارد کنیم؟
و دیگه اینکه در زیر منو half cycle از data type چه مقادیری وارد میشه؟؟؟
سلام
شما دو گزینه پیش رو دارید: یا اینکه نقاط نمودار تنش – کرنش را دستی وارد میکنید و یا اینکه از گزینه های موجود (مثل compined و . . .) استفاده میکنید
در حالت دوم نیازی به تعریف داده ها نیست؛ خود نرم افزار رابطه مربوط به تنش کرنش را در اختیار داره (بر اساس پارامترهایی که وارد کرده اید) و مشکلی نیست
در خصوص تنظیمات این بخش هم پیشنهاد میکنم این آموزش را مطالعه کنید: مدلسازی اثر باوشینگر در آباکوس
متشکرم
پستی که فرمودید رو مطالعه کردم مطالب مفیدی داشت و از گزینه های این قسمت هم استفاده کردم و داده های مورد نیاز رو وارد کردم
اما برای اینکه از صحت داده هایی که دارم مطمئن بشم میخوام داده های منحنی تنش کرنش رو هم بصورت دستی وارد کنم
سوالم اینه که داده های منحنی رو در کدوم قسمت باید وارد کنم؟
دوست عزیز همزمان امکان نداره
اگر خواستید تنها از داده های خودتون استفاده کنید مثل حالت معمول و متداول داده ها را در بخش Plastic وارد کنید (در جدول به ازای هر کرنش مقدار تنش متناظر را وارد کنید)
برای اینکار هم میتونید دادهها را در یک فایل متنی مثل txt ذخیره کنید و سپس هنگامی که در خانه اول مربوط به ناحیه پلاستیک آباکوس کلیک راست کردید، گزینه Read From File… را انتخاب و فایل مربوطه را انتخاب کنید تا دادهها منتقل شوند.
با سلام
بنده قصد دارم مخزن ساخته شده از الومینیوم 7075 را تحت یک بار دینامیکی مدل کنم. اما خواص پلاستیک، شروع آسیب و پیشروی آسیب آلومینیم 7075 را ندارم. چطور میتونم به این اطلاعات دسترسی پیدا کنم؟
سوال دیگه اینکه مقدار displacement at failure یا fracture Energy برای پیشروی آسیب در مواد مختلف بر چه اساس انتخاب می شود؟ برای آلومینیم 7075 این مقدار چقدر است؟
با تشکر
سلام
میتونید به مقالات مراجعه کنید
سلام اگر از دومدل ایزوتروپیک با دادن تنش تسلیم تنها و جانسون کوک با تغییر نرخ کرنش باهم که خود از نوع ایزوتروپیک هست استفاده شود ایا در تحلیل از مدل جانسون کوک بدلیل دادن پارامترها استفاده میشود
با تشکر
سلام
اگر شرایط به گونه ای باشه که معیار فعال بشه بله، استفاده خواهد شد
سلام منظورم روی یک ماده و یک شکل دو مدل پلاستیک فوق همزمان داده شود باز صحیح است
خیر
فقط یک مدل را انتخاب کنید
من سؤالتون را دقیق متوجه نشده بودم
سلام
وارد کردن تنها یک مقدار تنش تسلیم بدون وارد کردن کرنش پلاستیک متناظر ایا صحیح است
اباکوس خالی بودن فیلدها را چه درنظر می گیرد
ممنون
سلام
در این حالت رفتار ماده به صورت Elastic-Perfectly Plastic در نظر گرفته میشود
با سلام
بار گذاری حرارتی سیکلی و فشاری سیکلی همزمان را به چه طریقی می توان اعمال کرد. از چه استپی باید استفاده کرد؟ در صورت استفاده از استپ temprature-displacement در combined hardening ارور می دهد . این مشکل را چگونه می شود حل کرد؟
سلام
چه اروری دریافت میکنید؟
سلام جناب مهندس
ممنون از مطالب مفیدتون
اگه بخوایم منحنی رفتار سیکلی ماده مون رو بعد از سختشدگی از داخل آباکوس برداشت کنیم باید به چه صورت اقدام کنیم
سلام
فرقی نمیکنه، به روش متداول عمل کنید
در خصوص استخراج خروجی پست جداگانه ای وجود داره
مطالعه کنید
سلام مهندس خسته نباشید، چرا در قسمت سخت شوندگی سینیماتیکی بیش از دو نقطه منظورم دو تنش و دو کرنش نمی توان داد وقتی هم ران می کنم همین خطا را میده آیا راهی هست بیش از دو نقطه داد؟ ممنون میشم پاسخ دهید
سلام
چه خطایی؟
با سلام خدمت آقای مهندس سروری
با عرض سلام و تشکر از زحمات حضرتعالی
نظر این است که یک فنر معمولی فشاری را با یک سختی 45 راکول مورد تحلیل تنش قرار دهم .
سوال بنده این است که عدد سختی فوق در کدام یک از آیتمهای تنظیمات آباکوس دخالت می یابد .
با تشکر
سلام
این ربطی به ضریب سختی فنر نداره و به میکروساختار ماده برمیگرده
تاثیر این پارامتر باید در خواص مکانیکی ماده لحاظ بشه
باسلام. من نمودار تنش کرنش دارم. خواص بخش پلاستیک(Isotropic) رو چطوری از اون استخراج کنم. (کرنش پلاستیک)
سلام
از آموخته های علم مواد و مقاومت مصالحتون استفاده کنید و نقطه تسلیم متریال را پیدا کنید (رسم خط موازی با ناحیه الاستیک و . . .)
حالا برای وارد کردن داده در بخش پلاستیک آباکوس نقطه شروع تسلیم (که در مرحله قبل پیدا کردید) را متناظر با کرنش صفر بگیرید؛ در واقع محور x نمودار تنش کرنش را به جلو شیفت میدهید
دلیلش هم مشخصه
آباکوس در یک ستون از شما تنش میگیره، و در ستون دیگر کرنش پلاستیک متناظر با این تنش