هدف آموزش: در این آموزش شما با خانواده المانها در آباکوس، سیستم نامگذاری المان در آباکوس، درجات آزادی المان در آباکوس، تعداد گرهها در المان، مرتبه توابع میانیابی در المان، فرمولبندی المان در آباکوس و اصول انتگرالگیری در المانها آشنا خواهید شد.
شناخت خانواده المانها در آباکوس
همانطور که در بحث روش حل اجزای محدود خدمت شما همراهان گرامی توضیح دادیم (اینجا: روش حل Explicit و Implicit در آباکوس)، روش حل در نرم‌افزارهای این گروه بر پایه شبکه‌بندی و تقسیم مدل مورد نظر به اجزای کوچکتر و با تعداد محدود و مشخص است. هر یک از این بخش‌های کوچک در علم اجزای محدود، المان نامیده میشود. المانها در واقع وظیفه دارند تا با معادلات ریاضی حاکم تعبیه شده برای خود، نقش تحلیلی را انجام دهند اما هر المان وظیفه ویژه‌ای دارد، برای مثال چنانچه قصد تحلیل مسئله سه‌بعدی را داشته باشید باید از المانی استفاده کنید که توانایی پوشش درجات آزادی مسئله شما را داشته باشد. بدیهی است که در مسائل تنش/کرنش صفحه‌ای و نیز انتقال حرارت، درجات آزادی متفاوت بوده و المانهای جداگانه‌ای در نرم‌افزار برای تحلیل در این حوزه‌ها گنجانده شده است. یکی از مباحث حیاتی در نرم‌افزارهای اجزای محدود، به‌روز کردن این کتابخانه المانها بر اساس گسترش تئوری‌های جدید در علوم مختلف است.
با این مقدمه، قصد داریم تا شما را با سیستم نامگذاری المانها در آباکوس آشنا کنیم. با شناخت این متد قادر خواهید بود تا المان صحیح و متناسب با مسئله مورد نظرتان را انتخاب کنید. در نامگذاری یک المان 5 ویژگی لحاظ شده است: خانواده المان، درجات آزادی (که به تفصیل در پستی جداگانه مورد بحث قرار گرفت، اینجا: واحدها و درجات آزادی در آباکوس)، تعداد گرهها، فرمولبندی حاکم بر المان و نیز نحوه انتگرالگیری عددی. هر المان در آباکوس دارای یک نام اختصاصی است (مانند T2D2، S4R، C3D8I و یا C3D8R). این نام، دربرگیرنده 5 خصیصه فوق است که به آنها اشاره کردیم.
1. خانواده المانها در آباکوس
شکل زیر خانواده‌های المانهایی را نشان می‌دهد که در مسایل تحلیل تنش بکار می‌روند. لازم به‌ذکر است که المانهای (Continuum (fluid در تحلیل مسائل سیالات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
یکی از تفاوت‌های اساسی بین گروه‌های مختلف المانها، شکل هندسی هر گروه است. حرف اول در نامگذاری هر المان، نشانگر خانواده‌ای است که به آن تعلق دارد. برای مثال S4R یک المان پوسته‌ای (Shell) است و C3D8I به گروه المانهای Continuum یا در اصطلاح پیوسته تعلق دارد.
2. درجات آزادی المانها در آباکوس
درجات آزادی، متغیرهای اساسی هستند که در حین تحلیل محاسبه می‌گردند. برای یک تحلیل تنش / جابجایی، درجات آزادی شامل جابجایی و در خصوص المانهای پوسته، لوله و تیر، شامل دوران‌های هر گره میشود. در یک مسئله همبسته یا کوپل تنش- حرارت، درجات آزادی علاوه بر جابجایی گرهها، تحلیل دمایی را نیز در خود جای داده‌اند. برای آشنایی بیشتر با بحث درجات آزادی به پست اختصاصی مربوطه مراجعه نمایید (واحدها و درجات آزادی در آباکوس).
3. تعداد گرهها و مرتبه میانیابی المانها در آباکوس
جالب است بدانید که تغییر مکان‌ها، دوران‌ها، دما و سایر درجات آزادی اشاره شده در بخش پیشین تنها در گره‌های یک المان محاسبه میشود. پس مقدار این پارامترها در سایر نقاط چگونه تعیین می‌گردد؟ پاسخ سوال را باید در مفهوم توابع میانیاب جستجو کنید. به‌عبارت ساده‌تر در هر نقطه دیگر از المان، موارد فوق از روی مقادیر گرهی و با میانیابی بدست می‌آید. مرتبه این میانیابی از روی تعداد گره‌های یک المان تعیین میشود. نگاهی به المان C3D8 در شکل زیر بیاندازید.
چون در این المان فقط گره‌هایی در گوشه‌ها دارید، برای تعیین مقادیر موردنظر در سایر نقاط المان مجبور به استفاده از یک تابع میانیاب خطی خواهید بود. اما در المان C3D20 روی هر یال مکعب، سه نقطه وجود دارد. لذا در محاسبات قادر به استفاده از تابع با مرتبه 2 نیز هستید (حداکثر مرتبه 2). معمولاً تعداد گره‌های یک المان در نام آن ذکر میشود، مثلا C3D8 دارای 8 گره و C3D20 دارای 20 گره است. البته این شیوه نامگذاری در خانواده المان تیر اندکی متفاوت است، مثلا B31 یک المان تیر مرتبه اول سه بعدیست و المان B32 از مرتبه 2 و سه بعدیست. قانون مشابهی نیز در المانهای تقارن محوری ورق و غشا وجود دارد.
4. فرمولبندی المانها در آباکوس
فرمولبندی یک المان به تئوری ریاضی تعیین رفتار المان باز می‌گردد. همه المانهای مورداستفاده در تحلیل‌های تنش- تغییر مکان از فرمولبندی لاگرانژی یا جرم کنترل استفاده می‌کنند. دراین نوع فرمولبندی ماده داخل المان تا انتهای تحلیل داخل المان باقی می‌ماند و نمی‌تواند از مرز المان خارج شود. در حالت مقابل فرمولبندی اویلری یا دیدگاه حجم کنترل وجود دارد که در آن المان در فضا ثابت است و ماده از داخل آن جریان پیدا میکند. آباکوس از این نوع فرمولبندی برای مدل کردن مسایل انتقال حرارت استفاده میکند.
بعضی از المانها علاوه بر فرمولبندی استاندارد، از نوعی فرمولبندی دیگر نیز استفاده می‌کنند. این نوع المانها در انتهای نام خود دارای کاراکتری هستند که بیانگر فرمولبندی آنها می‌باشد. به عنوان مثال خانواده‌های Beam ، Continuum و Truss المانهایی با فرمولبندی هیبرید می‌باشند که در آن فشار (برای المانهای Continuum) و نیروی محوری (برای المانهای Beam و Truss) به عنوان یک مجهول اضافه در نظر گرفته میشود. این المانها با حرف H در انتهای خود شناخته می‌شوند، مانند C3D8H. فرمولبندی بعضی المانها به نحویست که می‌توان از آنها در تحلیل‌های کوپله استفاده کرد. برای مثال المانهایی که با حرف C آغاز و با حرف T به پایان می‌رسند (مثل C3D8T) دارای هر دو نوع درجات آزادی مکانیکی و حرارتی می‌باشند و برای تحلیل‌های مرکب از بارگذاری مکانیکی و حرارتی استفاده می‌شوند.
5. انتگرالگیری المانها در آباکوس
همانطور که اشاره کردیم، روش انتگرالگیری مورد استفاده در نرم‌افزارهای اجزای محدود، روش عددی است (اینجا: اصول انتگرالگیری عددی). آباکوس، رفتار هر ماده را در تمامی نقاط انتگرالگیری یک المان و با استفاده از مربع‌سازی گاوس محاسبه میکند. چنانچه از المانهای Continuum استفاده میکنید، دو گزینه پیش‌رو دارید: Full Integration و Reduced Integration. المانهایی که انتگرالگیری آنها از نوع Reduced می‌باشد در انتهای نام خود دارای حرف R می‌باشند. در صورتی که این المانها دارای فرمولبندی هیبرید باشند در انتهای نام آنها RH قرار دارد. برای مثال CAX4 یک المان Full integration خطی تقارن محوری Continuum و CAX4R همین المان از نوع Reduced Integration است.
چند مثال از خانواده المانها در آباکوس
تذکر: در تاریخ 17 مهر 95 پستی با عنوان “شناخت مشخصات المانها در آباکوس” در سایت درج شد.
با سلام و احترام
یک مدل سازی شامل یک ستون و یک تیر یک سر آزاد دارم (تیر به وسط ستون متصل است)، در ابتدای آزاد تیر یک بار چرخه ای وجود دارد، بنا به دلایلی در مدل سازی تیر هم از المان shell و هم از solid استفاده کرده ام (تیر چند قطعه می باشد) shell (S4R)و solid (C3D8R) . برای تمام حالات Geometric order را به صورت linear معرفی کرده ام مدل بسیار سنگین و زمان تحلیل 30 ساعت طول کشیده است و جواب ها به نظر منطقی می آید (شاید هم من اشتباه می کنم) از کجا بدانم نوع انتخاب المان ها را درست انجام داده ام . قسمت هایی از تیر را که با solid مدل کرده ام، بال آن را در راستای ضخامت 4 المان و جان را به 2 المان تقسیم کرده ام.
همچنین در مورد این که گفته می شود اگر المان solid را در راستای ضخامت 4 قسمت کنید مثل این است که از المان shell استفاده کرده اید و دقت کارتان بالا می رود را در صورت امکان توضیح بفرمایید.
با تشکر از زحمات شما
درود بر شما
ببینید دوست عزیز انتخاب المان به ماهیت مسئله برمیگرده، اینکه کدامیک از درجات آزادی در مسئله واقعی وجود داره و شما با کدام المان میتونید این درجات آزادی را پوشش بدید. هدف از اجزای محدود هم همینه، ممکنه شما یک مسئله را با چند المان گوناگون قادر به حل باشید (امکان مشزنی وجود داشته باشه) ولی ماهیت مسئله در دنیای واقعی ایجاب میکنه که یک المان خاص (مثل پوسته‌ای یا پیوسته) بکار گرفته بشه چون رابطه ریاضی حاکم بر اون المان با ماهیت و ذات مسئله تطبیق داره. حتی بد نیست یک قدم جلوتر بریم، در یک المان خاص فرمولبندی خطی یا مرتبه بالاتر هم در جوابها تأثیرگذاره
گاهی استفاده از یک المان خاص برای یک مسئله، کاملا اشتباهه ولو اینکه با افزایش تعداد یا ترفندهای اینچنینی مقدار یک پارامتر خاص به نظر منطقی بیاد. از طرف دیگه همین افزایش تعداد باعث میشه تا زمان حل به شدت بالا بره. اگر قرار بر اینه که با افزایش تعداد المانها خودمون را به تئوری shell نزدیک کنیم بهتر اینه که از همون اول سراغ المان shell بریم (مگر اینکه محدودیت خاصی وجود داشته باشه)
مانا باشید و برقرار . . .
با سلام.مدل من یک ستون بتنی با میلگردهای داخلش هست.من نیاز دارم که میلگردهای داخل بتن رو با کلیک کردن انتخاب کنم.اما قابل مشاهده نیستند و با کلیک کردن روی مدل فقط بتن انتخاب میشه.چطور میتونم میلگردهای داخل بتن رو مشاهده کنم و در صورت نیاز برای مراحل بعدی با کلیک بر روی آنها انتخابشون کنم؟!
سلام
روی منوی کشویی color code dialog که در گوشه بالا سمت راست محیط کاری قرار گرفته (به شکل یک پالت نقاشی هست و به شکل پیش فرض روی Part defaults قرار داره) کلیک کنید
از منوی باز شده گزینه stringers را انتخاب کنید تا میلههای تقویتی که ایجاد کردید به رنگ متمایزی نمایش داده بشن
موفق باشید . . .
با سلام.
بنده فرایند نورد را به صورت 3 بعدی مدل کردم، برای ورق المان C3D8R را در نظر کرفتم، میخاستم ببینم این انتگرال گیری کاهش یافته جیکار میکنه آیا انتخاب من درست بوده؟؟
ممنون میشم راهنمایی کنید.
سلام
در خصوص المانهای با انتگرال گیری کاهش یافته مطلب آموزشی در سایت موجوده
میتونید مطالعه کنید
المانهای کاهش یافته در اباکوس
با سلام.
برای معرفی ضریب اصطکاک از حالت پنالتی استفاده نمودم میخاستم ببینم آیا درسته؟؟ یک توضیحی در مورد روش پنالتی میدید؟؟
ممنون
خودتون میتونید Documentation را بررسی کنید
با عرض سلام و خسته نباشید. خیلی ممنون بابت زحماتتون
یه سوال داشتم، اگه حل مسئلمون با استپ dynamic explicit باشه element type رو باید روی explicit قرار بدیم یا روی همون standard. اگه بستگی به نوع مسئله و خواستمون داره میشه یکم توضیح بدین برای من.
مرسی
سلام
بله؛ باید Explicit باشه
Explicit و Implicit دو روش انتگرال گیری عددی هستند؛ طبیعیه وقتی شما حلگر Explicit بکار میبرید المان مربوطه هم باید توانایی پشتیبانی از این روش حل را داشته باشه
سلام،
المان نوع Standard از روش حل Implicit پشتیبانی میکنه؟
یا اصلا اینطوری بپرسم در صورتی که روش حل Implicit هست بهتره که از کدوم نوع المان استفاده کنیم؟
سلام
بله؛ مشکلی وجود نداره
اگر منظورتون نوع المان باشه باید عرض کنم انتخاب نوع المان به ماهیت مسئله برمیگرده؛ شما اگر یک خرپا را مدل کنید باید از المانهای Truss استفاده کنید
اگر قصد دارید تیر را مدلسازی کنید المان Beam بکار میاد
اگر ورق مدل میکنید المان shell مناسب خواهد بود
اگر هم منظورتون نوع المان Full integration یا Reduced و . . . باشه در سایت سرچ بفرمایید؛ مطلب آموزشی کافی وجود داره
المان نوع Explicit چی از حلگر Implicit پشتیبانی میکنه؟
خیر
سلام
برای مدلسازی یک تیر تیموشینکو طبق آنچه که در راهنمای آباکوس گفته شده باید از المان (B32یاbeam(B31 استفاده کنم.من میخام این تیر را روی فنر قرار بدهم.آیا با توجه به اینکه المان های beamبه صورتwireهستند قرار دادن آنها روی فنر در فضا امکان پذیر هست و نتایج تحلیل درست خواهند بود؟در محیط دو بعدی چطور؟
سلام
بله؛ امکانپذیره
در خصوص تعریف فنر هم پست اختصاصی در سایت موجوده؛ مطالعه بفرمایید
سلام میخاستم تعداد گره های استفاده شده بصورت کلی . برای هر پارت از شبیه سازیمو بدست بیاورم .امکان پدیر هست ب چ صورت؟
سلام
با استفاده از ابزار Query میتونید کار را انجام بدهید
آموزش این ابزار در سایت موجوده؛ مطالعه کنید
تعداد کل گره ها میخام نه یک المان خاص.میشه؟
بله، امکان پذیره
General Queries را روی Mesh قرار دهید
سلام
میخواستم بدونم در قسمت element controls کار second order accuracy چیه ؟
ممنون
سلام
میتونید از documentation جواب سؤالتون را بگیرید
با عرض سلام
می خواستم بدونم در آباکوس المان فنری که نه تنها در راستای خط واصل بین دو node بلکه در راستاهای عمود بر اونم سختی داشته باشه وجود داره؟ آیا المان های connector برای اینجور مدلسازی مورد استفاده قرار می گیرند؟
ممنون
سلام
بررسی نداشته ام
سلام، ممنون از مطالب عالی. میخواستم بدونم با توجه به اینکه المان های تراس فقط 3 درجه ازادی انتقالی در فضای سه بعدی دارند و دورانی ندارند. پس چطور میشود که چناچه دو المان تراس را از محل گره ها بهم تای کنیم به صورت مفصلی عمل میکند آن اتصال؟( چطور وقتی درجه آزادی دورانی وجود ندارد آنوقت مفصل میشود) ممکنه حرفام اشتباه باشه جناب مهندس.
سلام
در عالم واقع و فیزیک واقعی مسئله مگه چیزی جز این اتفاق میافته؟
جناب مهندس، من کاری که میخوام انجام بدم این است که: یک المان تراس(در حقیقت این المان تراس یک کابل به طول 30 سانتیمتر است که فقط نیروی محوری میگیرد) که دو گره در دو انتهای آن وجود دارد را از یک طرف به یک پلیت( که در زیر تیر جایگذاری شده است)که از المان های سالید تشکلیل شده است، اتصال بدهم. طوری که این اتصاله بین انتهای المان تراسم و پلیته سالید به صورت مفصل عمل کند. برای این کار جناب مهندس باید از چ نوع قیدی استفاده کنم و چگونه؟؟؟؟ با توجه ب توضیحاتی که از درجات آزادی المان های سالید و تراس براتون دادم ک اگر درست باشند حرفام.
دو پست زیر را مطالعه بفرمایید:
https://umec.ir/multi-point-constraint-in-abaqus/
https://umec.ir/connectors-in-abaqus/
در قسمت کانکتور برای ایجاد hinge بین یک گره از المان سالید و یک گره از المان تراس نیاز هست که 3 تادرجات ازادی انتقالی و همچنین دوتا درجات ازادی دورانی بین این دوگره نسبت بهم مقید شود. اما لازم است یک درجه ازادی دورانی که باید حول آن لولا(hinge) شکل بگیرد آزاد باشد. حال مشکل بنده اینجاس که المان های سالید و همینطور تراس اصلا براشون درجات آزادی دورانی تعریف نشده است و فقط انتقالی دارند.
وقتی یک المان یک درجه آزادی را نداره و پوشش نمیده که نمیشه کاری کرد
اطلاعی در زمینه سؤال شما ندارم متأسفانه
ببخشید وقتی یک سطح از یک پلیت سالید را به یک رفرنس پوینت کوپلینگ میکنیم. این رفرنس پوینت چه درجات آزادی رو دارا میشود؟
بسته به نوع کوپلینگ متفاوته
ولی چیزی فراتر از درجان آزادی المان سالید ایجاد نخواهد شد
برای بحث اتصال المان سالید به المان تراس آیا میشود با rigid body کردن گره های اتصال، اینگونه درجات آزادی دورانی تولید کرد؟( جناب مهندس چناچه یک قسمت از یک پارته سالید را rigid body کنیم. آیا این قسمت صلب در محل رفرنس پوینت حاصله درجات آزادی دورانی هم دارا میشود؟؟؟ یا به مانند المان سالید بازهم دورانی را پوشش نمیدهد!؟)
فرقی نمیکنه
شما از همان المان استفاده میکنید، درجات آزادی که تغییر نکرده
سلام آیا من برای مدلم که شامل قاب و دیوار است آیا میتونم دو تا step تعریف کنم که مثلا ستیپ اول برای دیوارم dynamic Explicit و برای قاب دور دیوار static-Generalباشد؟ اگه میشه چطوری؟
سلام
خیر
ماهیت انتگرالگیری implicit و explicit متفاوته
بکار بردن هر دو در یک تحلیل ممکن نیست
ممنون
با سلام
میشه در مورد المان C3D4T راهنمایی بفرمایید. در مورد نوع المان، تعداد درجات آزادی و …
سلام
المان سه بعدی، 4 گره ای، فرمولبندی خطی، درجات آزادی جابجایی مکانیکی و حرارتی
در شکل داخل همین پست هم المان C3D8T معرفی شده؛ تفاوت فقط در تعداد گره هاست
سلام،
آیا میشه المان مرتبه سوم را در آباکوس تعریف کرد؟ مثلا المان لاگرانژی مرتبه ۳.
من نتونستم مطلب مفیدی در این باره پیدا کنم. لطفا راهنمایی کنید
سلام
باید سابروتین نویسی کنید
سلام استاد خسته نباشید
ببخشید من یه سوالی داشتم من ویدئو های اموزش اباکوس شما رو کامل نگاه کردم ولی بازم نمیدونم این مسئله رو چطوری باید حل کنم . یه مسئله ای دارم که باید اونو یه بار با ۴ المان و یه بار با ٨ المان حل کنم من نمیدونم تنظیمات اینا دقیقا کجای اباکوسه و توی کدوم ماژول ؟ همون قسمت مش میشه؟
و بعد همین مسئله رو دوباره باید اینبار با ٢ و ۴ المان مرتبه ٢ حل کنم المان مرتبه دو تنظیماتش کجا میشه؟ در اخرم مسئله خواسته اینو در حالت دو بعدی هم حلش کنیم اگه اینم بگید تنظیماتش دقیقا توی کدوم ماژوله ممنون میشم
سلام
اگر فیلمهای آموزشی را نگاه کرده باشید توضیحات کامل داده شده
فیلمهای ماژول مش را مجدداً ببینید