نرم افزار آباکوس چیست؟ | کاربردها و ویژگی‌های ABAQUS + ویدیو

در این آموزش ابتدا توضیح مختصری پیرامون تاریخچه، نحوه پیدایش؛ ریشه نام و لوگو نرم‌افزار آباکوس ارائه میدهیم، سپس طیف کاربرد نرم‌افزار آباکوس در زمینه‌های مختلف و محصولات آباکوس مورد واکاوی قرار خواهد گرفت. قبل از شروع این سوال رو از شما می‌پرسم که “چرا بسیاری از افراد در محیط‌های آکادمیک و صنعتی، برای تحلیل و شبیه‌سازی مسائل خود از نرم‌افزار ABAQUS استفاده می‌کنند؟!” چرا به شکل گسترده در صنایع اتومبیل‌سازی، هوافضا و ساخت تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد؟!پاسخ این سوال را در انتهای مطالعه این مقاله خواهید فهمید.

نرم افزار آباکوس چیست ؟

نرم‌افزار آباکوس (ABAQUS) مجموعه‌ای بسیار توانمند از برنامه‌های مدل‌سازی، تحلیل و شبیه‌سازی است که بر پایه روش اجزاء محدود (FEM) شکل گرفته است و توانایی حل طیف گسترده‌ای از مسائل علمی و صنعتی شامل مسائل ساده و دارای تحلیل خطی تا مباحث پیچیده مدل‌سازی غیرخطی را دارا میباشد. محیط کاربرپسند و جذاب در کنار کتابخانه قوی پیش‌بینی رفتار مواد مهندسی (از قبیل فلزات، لاستیک‌ها، مواد پلیمری، کامپوزیت‌ها، مصالح عمرانی مثل بتن‌های تقویت‌شده، فوم‌های فنری، سنگ و خاک) از آباکوس نرم‌افزاری کارآمد و مورد توجه محققین ساخته است.

اولین نسخه از نرم‌افزار در سال 1978 میلادی توسط شرکت HKS بصورت رسمی به بازار عرضه شد. هر سال با بهبودهای فراوان و دقت نظر کارشناسان مورد بازبینی قرار گرفته و ارائه نسخه‌های متعدد آن به شکل منظم با استقبال محققین و صنعتگران روبرو شد.

در اواخر سال ۲۰۰۲ اسم شرکت از HKS به ABAQUS تغییر یافت و در نهایت در اکتبر ۲۰۰۵ شرکت ABAQUS با ۵۲۵ نفر کارمند توسط شرکت فرانسوی داسو سیستم به قیمت ۴۱۳ میلیون دلار خریداری شد. از آن پس این نرم‌افزار با اضافه شدن یکسری ابزار دیگر با نام تجاری سیمولیا شناخته می‌شود. امروزه آباکوس توسط شرکت فرانسوی داسو سیستم (Dassault Systèmes) تولید و عرضه می‌شود. نام و لوگوی نرم‌افزار آباکوس از کلمه “چرتکه (Abacus)” الهام گرفته شده که خود یادآور انجام محاسبات ریاضی است.

ویژگی‌های نرم افزار آباکوس

1. محیط کاربری بسیار زیبا و کاربرپسند
2. محیط مدل‌سازی دوبعدی و سه‌بعدی بسیار پیشرفته و در عین حال قابل درک
3. ارتباط جامع با نرم‌افزارهای طراحی تراز اول دنیا مثل کتیا (CATiA) و سالیدورکس (SOLIDWORKS)
4. کدهای حلگر قدرتمند و دقیق غیرخطی
5. قابلیت توسعه به‌کمک اسکریپت‌های پایتون (Python)، فایل متنی ورودی (.inp)
6. قابلیت ایجاد GUI
7. امکان کاربری زیربرنامه‌های زبان فرترن (FORTRAN)
8. قابلیت تحلیل به‌روش پردازش موازی
9. مقبولیت بسیار بالا در جوامع دانشگاهی

طیف کاربرد Abaqus در چه زمینه هایی است؟

نرم‌افزار آباکوس به شکل گسترده در صنایع اتومبیل‌سازی، هوافضا و ساخت تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این محصول، با سایر نرم‌افزارهای علمی و طراحی سازگار بوده و از زبان متن باز پایتون (Python) برای برنامه‌نویسی بهره می برد. به همین دلیل توانایی گسترده‌ای در ایجاد تغییرات در مدل ماده و بارگذاری دلخواه را به کاربر می‌دهد. همچنین این نرم‌افزار مجموعه بسیار مناسبی از قابلیت‌های فیزیکی در دنیای واقعی نظیر پیزوالکتریک، محیط‌های آکوستیک، محیط‌های متخلخل را فراهم آورده است. جالب است بدانید که نرم‌افزار ABAQUS در ابتدا با هدف بررسی رفتار فیزیکی غیرخطی مواد ارائه گردید و نتیجه آن قابلیت بالای نرم‌افزار کنونی در تحلیل بازه گسترده از مواد با رفتار غیرخطی (مانند الاستومرها یا شبه لاستیک‌ها) است.

محصولات آباکوس

پنج محصول نرم‌افزار ABAQUS که در دل خود جای داده است به شرح زیر است:

1. Abaqus/Standard: به کمک آن قادر خواهید بود تا طیف وسیعی از مسائل خطی و غیرخطی از جمله مسائل استاتیکی، انتقال حرارت و الکترونیک را تحلیل کنید.
2. Abaqus/Explicit: امکانات بی‌نظیری برای تحلیل مسائل غیرخطی با شرایط متغیر تماس پیدا خواهید کرد. شاید بتوان مجموعه مسائل شکل‌دهی، مدل‌سازی و تحلیل مسائل دینامیکی گذرا همچون ضربه، انفجار، برخورد و موارد شبه‌استاتیک را از موضوعاتی دانست که این بخش به‌خوبی از عهده آن برمی‌آید.
3. Abaqus/CAE or “Complete Abaqus Environment: رابط کاربری گرافیکی است که در مجموعه نرم‌افزاری آباکوس گنجانده شده است. محیط کاربری جذاب و کاربرپسند این امکان را برای شما فراهم می‌کند که به‌راحتی و با صرف کمترین زمان، مدل هندسی مناسبی از مسئله خود ایجاد کنید. 
4. Abaqus/CFD (Computational Fluid Dynamics): این بخش امکانات قدرتمند و بی‌نظیری در بخش‌های پیش و پس‌پردازش اجزای محدود در حوزه مکانیک سیالات محاسباتی در اختیار شما قرار می‌دهد.
5. Abaqus/Multiphysics: با استفاده از این محصول میتوانید مسائلی در حوزه پیزو الکتریک، الکتریک، حرارتی، آکوستیک را تحلیل و شبیه‌سازی کنید.

مراحل تحلیل مساله در آباکوس

تمامی نرم‌افزارهای اجزای محدود تراز اول از سه بخش حیاتی تشکیل شده اند:

1. پیش پردازش یا مدلسازی (Pre-processing – modeling) که وظیفه­ آماده سازی مدل مورد نظر برای تحلیل اجزای محدود را دارد.
2. پردازش یا تحلیل اجزای محدود (Processing – finite element analysis) که قلب نرم‌افزار بوده و مجموعه­ حلگرهای مورد نیاز در تحلیل اجزای محدود را فراهم می آورد.
3. پس پردازش (Post-processing) که وظیفه­ ارائه نتایج در قالب ابزارهای گرافیکی و نمودارها را داشته و خروجی مورد نیاز تحلیلگران را آماده می نماید.

نرم‌افزار Abaqus نیز با ارائه­ قابلیت های مدلسازی، تحلیل اجزای محدود و ارائه­ کانتورها و نمودارهای گرافیکی، مجموعه ای یکپارچه از نیازهای محققین را فراهم می­ آورد. بعلاوه بخش مدلسازی در نمونه های با هندسه­ پیچیده می­تواند در نرم‌افزارهای CAD انجام شده و جهت تحلیل اجزای محدود به آباکوس فراخوانی شود. شرکت داسو سیستم نیز با ارائه­ یک بسته تحت عنوان Abaqus for CATIA، قابلیت های پردازش و پس پردازش را به نرم‌افزار محبوب و کاربرپسند CATIA (که خود یکی از قویترین نرم‌افزارهای پیش پردازش است) به ارمغان آورده است.

رویه کلی حل در ABAQUS (ماژول های آباکوس)

1. Sketch — ایجاد ترسیم هندسه دوبعدی
2. Part — ایجاد مدل هندسی سه بعدی با استفاده از ترسیمه مرحله قبل
3. Property — اختصاص خواص ماده و سطح مقطع در
4. Assembly — مونتاژ مدل
5. Step — تنظیمات رویه آنالیز و تعیین پارامترهای خروجی
6. Interaction — تعریف تماس بین قطعات (در صورت وجود)
7. Load — اعمال بار و شرایط مرزی به قطعات
8. Mesh — مش بندی
9. Job — ایجاد یک دستور حل مسئله و ارسال آن برای تحلیل
10. Visualization — مشاهده نتایج آنالیز

برای آشنایی بیشتر با هر کدام از این ماژول ها روی لینک زیر کلیک کنید.

ماژول های آباکوس

راهنمای 3000 صفحه ای!

محققین و کاربران آکادمیک و صنعتی همواره نیاز به دسترسی راحت به اطلاعات، فرمول بندی حل و روابط حاکم دارند. مسائل بی شماری در صنعت وجود دارد که مهندسین طراح نخستین بار با آن مواجه می شوند به همین دلیل نیازمند راهنمایی های گسترده در مدلسازی، استفاده از حلگر و سایر موارد می باشند.

مجموعه­ Abaqus Documentation که شامل بانک کاملی از روش های حل، معرفی گام های تحلیل، مثال های متنوع و کاربردی و نیز تئوری ها و روابط ریاضی است، بدون شک یکی از کاملترین و بهترین مراجع راهنمای گام به گام در این نرم‌افزار است. طبقه ­بندی بسیار دقیق اطلاعات و مجموعه­ کم­ نظیر Help این امکان را فراهم آورده است که مبتدیان در خصوص نحوه­ مدل­سازی، نحوه­ استفاده از دستورات و غیره پا به پای افراد خبره و دانشگاهی (درخصوص معادلات حاکم، فرمول­بندی حل و پشت­ پرده­ نرم‌افزار) گام بردارند و نیاز­های خود را مرتفع سازند.

توانایی import فایل های CAD

در آباکوس این امکان وجود دارد که شما هندسه موردنطرتان را در نرم افزارهای CAD متداول طراحی کرده و سپس آنرا در آباکوس فراخوانی کنید. برای مثال جهت وارد کردن فایل از کتیا به آباکوس کافی ست فایل مدل تان دارای یکی از فرمت های مورد استفاده در آباکوس باشد. فرمت های مجاز جهت import در آباکوس به شرح زیر است.

• Parts: ACIS SAT (.sat) — IGES (.igs, .iges) — VDA (.vda) — STEP (.stp, .step) — CATIA V4 (.model, .catdata, .exp) — CATIA V5 (.CATPart, .CATProduct) — Parasolid (.x_t, .x_b, .xmt) — ProE/NX Elysium Neutral (.enf) — Output Database (.odb) — Substructure (.sim)
• Model: Abaqus/CAE Database (.cae) — Abaqus Input File (.inp, .pes) — Abaqus Output Database (.odb) — Nastran Input File (.bdf, .dat, .nas, .nastran, .blk, .bulk) — Ansys Input File (.cdb)
• Sketches: ACIS SAT (.sat) — IGES (.igs, .iges) — STEP (.stp, .step) — AutoCAD DXF (.dxf)
• Assemblies: Assembly Neutral (.eaf) — CATIA V4 (.model, .catdata, .exp) — Parasolid (.x_t, .x_b, .xmt) — ProE/NX Elysium Neutral (.enf)

برای وارد کردن یک قطعه از مسیر File > Import > Part اقدام کنید. سپس در پنجره باز شده و در قسمت File Filter فرمت مدنظر خودتان را انتخاب کنید (برای مثال جهت وارد کردن قطعه‌ای از نرم‌افزار سالیدورکس می‌توانید قطعه موردنظر را با فرمت STEP ذخیره کرده و با انتخاب این فرمت در قسمت File Filter آنرا Import کنید.)

جدیدترین نسخه Abaqus و راهنمای نصب آن

بی‌شک اگر بتوان متر و معیاری برای پیشرفته بودن یک نرم‌افزار تحلیلی یا محاسباتی ارائه کرد، روند آپدیت و بروز نگه داشتن آن نرم‌افزار، یک پارامتر مهم در این زمینه محسوب شده و وزن بالایی به خود اختصاص خواهد داد. در این میان، کمپانی داسو سیستمز به عنوان توسعه‌دهنده نرم‌افزار آباکوس در انتهای هر سال میلادی نسخه جدید این نرم افزار را ارائه میکند. شما دوستان عزیز میتوانید جهت دانلود نرم‌افزار آباکوس 2022 (Simulia Abaqus 2022)  و آموزش نحوه نصب آباکوس 2022 و لایسنس آن و یافتن حداقل سیستم مورد نیاز برای آباکوس (سخت‌افزار مورد نیاز جهت نصب Abaqus) به لینک زیر مراجعه فرمایید.

آموزش نصب آباکوس 2022

پکیج آموزش آباکوس

بدون شک هر یک از ویژگی ­های ممتاز فوق به تنهایی می­تواند یک کاربر حرفه ­ای را به استفاده از Abaqus ترغیب کند، حال آنکه این نرم‌افزار تمامی امکانات فوق را در محیط جذاب و گرافیکی خود جای داده است. در نهایت، آیا هنوز هم در استفاده از آباکوس مردد هستید؟! در مقاله ای بصورت کامل خط مشی آموزش آباکوس را تشریح کردیم اگر میخواهید بدانید از کجا شروع کنید حتما مقاله آموزشی مربوطه را مطالعه بفرمایید چرا که بدون شک شناخت شما عزیزان از مسیر صحیح آموزش Abaqus قدمی کاملا ضروری است. جهت مطالعه این مقاله آموزشی روی لینک زیر کلیک کنید.

آموزش آباکوس

توجه: شما دوستان عزیز می‌توانید به لینک زیر مراجعه کنید و از پکیج آموزش آباکوس که بصورت گام به گام و 0 تا 100 و در 10 فصل آموزشی شامل 85 فیلم آموزشی آباکوس در مدت 25 ساعت تهیه شده است بهره ببرید.

دانلود پکیج آموزش ویدیویی آباکوس

بعد از استفاده از پکیج آموزش آباکوس شما یک آباکوس‌کار حرفه‌ای هستید، چراکه بسیاری از دانشجویان و صنعتگران فقط کاربر آباکوس هستند و دلیل استفاده از خیلی آیتم‌ها برای آن‌ها روشن نیست و صرفا به شکل تجربی فرا گرفتند. قطعا دانشجویان این دوره آموزشی تایید می‌فرمایند که اگر با یک مسئله جدید مواجه شوند خیلی راحت میتوانند با استدلال و منطق ماژول‌های مختلف را جلو برده و دلیل انتخاب هر آیتم برای آن‌ها کاملا مشخص است.

منبع: آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک