آباکوس چیست؟ + کاربرد و معرفی 10 ماژول نرم افزار ABAQUS

نرم‌افزار آباکوس (ABAQUS) در محیط‌های آکادمیک و صنعتی، برای تحلیل و شبیه‌سازی مسائل استفاده میشود. این نرم افزار به شکل گسترده در صنایع اتومبیل‌سازی، هوافضا و ساخت تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بدون شک شناخت شما عزیزان از مسیر صحیح آموزش Abaqus قدمی کاملا ضروری است. با ما در این آموزش آباکوس همراه باشید.

نرم افزار آباکوس چیست؟

نرم‌افزار آباکوس مجموعه‌ای بسیار توانمند از برنامه‌های مدل‌سازی، تحلیل و شبیه‌سازی است. ABAQUS بر پایه روش اجزاء محدود (FEM) تجزیه و تحلیل میکند که توانایی حل طیف گسترده‌ای از مسائل علمی و صنعتی را داراست. آباکوس میتواند شبیه سازی و تحلیل مسائل ساده و دارای تحلیل خطی تا مباحث پیچیده مدل‌سازی غیرخطی انجام دهد. نرم افزار Abacus با توجه به محیط کاربرپسند و جذاب در کنار کتابخانه قوی پیش‌بینی رفتار مواد مهندسی، نرم‌افزاری کارآمد و مورد توجه محققین است.

اولین نسخه از نرم‌افزار ABAQUS در سال 1978 میلادی توسط شرکت HKS بصورت رسمی به بازار عرضه شد. در اواخر سال 2002 اسم شرکت از HKS به ABAQUS تغییر یافت و در نهایت در اکتبر 2005 شرکت ABAQUS توسط شرکت فرانسوی داسو سیستمز به قیمت 413 میلیون دلار خریداری شد. از آن پس این نرم‌افزار با اضافه شدن یکسری ابزار دیگر با نام تجاری سیمولیا شناخته می‌شود. نام و لوگوی آباکوس از کلمه “چرتکه (Abacus)” الهام گرفته شده که خود یادآور انجام محاسبات ریاضی است. همچنین به واسطه تنوع در ابزارها و بهره‌گیری از قدرتمندترین الگوریتم‌های حل، برای فعالین در مهندسی پزشکی، مهندسی مکانیک، برق، عمران، هوافضا و… کاربرد دارد.

ویژگی‌های ABAQUS

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

طیف کاربرد Abaqus

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 می آورد. نرم‌افزار ABAQUS در ابتدا با هدف بررسی رفتار فیزیکی غیرخطی مواد ارائه گردید. نتیجه آن قابلیت بالای نرم‌افزار کنونی در تحلیل بازه گسترده از مواد با رفتار غیرخطی (مانند الاستومرها یا شبه لاستیک‌ها) است.

محصولات آباکوس

مهمترین محصولات نرم‌افزار ABAQUS به شرح زیر است:

Abaqus/Standard: به کمک آن میتوانید طیف وسیعی از مسائل خطی و غیرخطی از جمله مسائل استاتیکی، انتقال حرارت و الکترونیک را تحلیل کنید.

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.

مراحل تحلیل مساله در آباکوس

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

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

نرم افزار آباکوس 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.

در میان نرم‌افزارهای FEM، نرم‌فزار آباکوس با قابلیت­ های منحصربفرد خود به‌عنوان یک نرم‌افزار بسیار قوی و دقیق تحقیقاتی و کاربردی در صنعت و دانشگاه، موقعیت بسیار مناسبی پیدا کرده است. یکی دیگر از این نرم افزارها، انسیس است. انتخاب بین ANSYS یا ABAQUS یکی از بحث های همیشه داغ مهندسین است. در مقاله ای جداگانه به طور کامل به این موضوع پرداختیم.

آباکوس یا انسیس

معرفی 10 ماژول آباکوس (گام های حل مساله در ABAQUS)

آباکوس به‌عنوان یکی از پیشگامان تراز اول دنیای شبیه‌سازی و تحلیل عددی، هر سه مرحله پیش‌پردازش، تحلیل و پس‌پردازش (مشاهده نتایج) را در یک محیط گرافیکی قرار میدهد. نرم‌افزار Abaqus قادر است تا با در اختیار داشتن ماژول‌های مختلف، مجموعه وظایف سه‌گانه فوق را در بالاترین سطح انجام دهد. کاربران بایستی 10 گام را تا مشاهده نتایج حل در ABAQUS طی کنند. در ادامه به بررسی هر کدام از این مراحل و کارایی ماژول های آباکوس خواهیم پرداخت.

1. ماژول Sketch — ایجاد ترسیم هندسه دوبعدی

اولین قدم در حل یک مسئله فیزیکی به روش اجزا محدود، ایجاد مدل هندسی مناسب از مسئله است. ماژول Sketch و Part در آباکوس، محیط تخصصی ایجاد هندسه قطعات (از ساده تا پیچیده) است. ترسیم قطعات Solid، خرپا (Truss)، ورق (Plate) و پوسته (Shell) در کنار ابزارهای پیشرفته CAD از آباکوس یک ابزار همه فن حریف در ایجاد مدل هندسی ساخته است.

2. ماژول Part — ایجاد مدل هندسی سه بعدی

فراموش نکنید، آباکوس یک نرم‌افزار اجزا محدود است و نباید انتظار داشته باشید ابزارهای موجود در ماژول Part امکاناتی به وسعت نرم‌افزارهای تخصصی طراحی نظیر CATIA، SolidWorks یا Inventor در اختیار شما قرار دهد. یکی از نقاط مثبت Abaqus، امکان فراخوانی مدل‌های هندسی ساده و پیشرفته از نرم‌افزارهای تخصصی نظیر کتیا و سالیدورکس است که به کمک آن عملاً محدودیتی در تحلیل قطعات با هندسه‌های پیچیده و جزئیات بالا نخواهید داشت.

3. ماژول Property — تعریف ماده و تخصیص آن به قطعات

پس از اینکه مدل هندسی مورد نظر خود را ترسیم و یا آنرا در محیط این نرم‌افزار فراخوانی کردید، باید به تعریف ماده و اختصاص آن به Partهای ایجاد شده در گام قبل بپردازید. در این راستا، ماژول Property امکانات وسیعی در اختیار کاربران قرار داده است. تعریف خواص مکانیکی، چگالی، خواص حرارتی و مغناطیسی، معیارهای آسیب و گسیختگی، تعریف پارامترهای سخت‌شوندگی در بارگذاری سیکلی، خواص وابسته به دما و … از امکانات این ماژول است.

4. ماژول Assembly — مونتاژ و جایابی قطعات

برای مدل‌سازی یک سیستم که در آن چندین قطعه مختلف وجود داشته باشد، پس از ترسیم تک‌تک قطعات در ماژول Part، به‌کمک ابزارها و قیود هندسی تعبیه شده در ماژول Assembly قادر خواهید بود تا به تعداد مورد نیاز از هر قطعه کپی کرده و آن‌ها را در موقعیت دلخواه مناسب برای تحلیل قرار دهید. در واقع به‌وسیله ماژول Assembly موقعیت و جایگیری قطعات را اصلاح می‌نمایید.

5. ماژول Step — انتخاب حلگر مناسب (قلب تپنده تحلیل)

پس از ایجاد قطعه، تعریف ماده و جایابی قطعات نسبت به یکدیگر به ماژول Step وارد می‌شویم. شاید این بخش را بتوان یکی از مهم‌ترین قسمت‌های یک تحلیل اجزا محدود در آباکوس دانست. بسته به اینکه معادلات حاکم بر مسئله شما در چه حوزه‌ای قرار می‌گیرد، باید ابزار مناسبی برای حل آن انتخاب کنید. انتخاب یک یا چند گام حل مناسب کاملاً به هدف شما از تحلیل و ماهیت مسئله بازمی‌گردد. همچنین در صورتی که در یک مسئله چندین نوع بارگذاری به ترتیب انجام شود، می‌توان برای هر بارگذاری یک Step جداگانه درنظر گرفت.

6. ماژول Interaction: تعیین برهم‌کنش بین قطعات در حل

به‌کمک امکانات موجود در ماژول Interaction قادر خواهید بود به تعیین خواص برخورد، ایجاد قیود چند نقطه‌ای، اتصال دهنده‌ها، تشخیص نقاط برخورد و . . . بپردازید. پرواضح است که Interaction از ماژول‌های مهمی است که به فراخور مسئله، به آن نیاز پیدا می‌‌کنید و جزو ماژول‌های ضروری در هر تحلیلی نیست.

7. ماژول Load جهت بارگذاری و اعمال شرایط مرزی و اولیه

پس از تعریف گام‌های زمانی حل و برهم‌کنش بین قطعات مختلف، ضروری است به تعیین شرایط مرزی و اولیه حاکم بر یک مسئله در ماژول Load بپردازیم. مقید کردن قطعه در راستای خاص، اعمال بارهای متمرکز و گسترده، تعریف دامنه اعمال بار، در نظر گرفتن نیروی جاذبه در یک تحلیل، بارهای مغناطیسی، تعریف سرعت و فشار در تحلیل CFD، همه و همه بخشی از امکانات این ماژول است.

8. ماژول Mesh — مش بندی

ماژول Mesh را می‌توان نقطه اشتراک تئوری‌های حاکم بر اجزای محدود و ابزارهایی نظیر Abaqus دانست. رسیدن به جواب‌های قابل اعتماد در گرو استفاده از یک شبکه اجزا محدود مناسب (از نظر اندازه و کیفیت) و همین‌طور المان‌های مرتبط است. فراموش نکنید انتخاب المان مناسب کاملا به حلگر تعریف شده در ماژول Step وابسته است.

9. ماژول Job — ایجاد یک دستور حل مسئله و ارسال آن برای تحلیل

پس از اتمام گام‌های فوق قادر خواهید بود تا مسئله را به‌وسیله نرم‌افزار آباکوس حل کنید. چنانچه در حین حل، خطایی رخ دهد و فرایند حل متوقف شود باید با مرتفع کردن دلایل ایجاد خطا (منشأ خطا می‌تواند در هر کدام از ماژول‌های پیشین باشد) به حل مجدد مسئله پرداخت. در حین فرایند حل فایل‌های متنوعی ایجاد می‌شود که اطلاعات مفید و کاربردی در خصوص زمان حل، نتایج، گام‌های زمانی و . . . را در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

10. ماژول Visualization — پس‌پردازش و مشاهده نتایج حل

پس از به اتمام رسیدن حل یک مسئله، می‌توانید نتایج و خروجی‌های مورد انتظار که در ماژول Step تعریف کرده‌اید را در قالب کانتورهای رنگی، فیلم و یا نمودار مشاهده کنید. همچنین می‌توانید با تعریف مسیر بر روی جسم، مقادیر مورد نظرتان را در یک مسیر خاص قرائت نمایید.

روند صحیح آموزش نرم افزار آباکوس

اعتقاد داریم که آموزش از طریق مثال تنها به درک سطحی منجر می‌شود و زمانی که کاربر درک درستی از عملکرد، الفبای حل و امکانات آباکوس نداشته باشد، روند صحیحی را درپیش نگرفته است. با حل یک مثال ممکن است حس خوشایندی در شما ایجاد شود اما بدون شک در مواجهه با یک مسئله متفاوت (حتی اندک تفاوت در صورت مسئله) ابتکار عمل نخواهید داشت! اگر در حین حل با خطایی مواجه شوید توانایی اظهار نظر و حل آن‌را پیدا نخواهید کرد.

فراموش نکنید که آباکوس یک ابزار بسیار کارا و قدرتمند است. اگر به آن داده ورودی غلط بدهید پاسخ‌های غلطی نیز دریافت خواهید کرد. لذا در مسیر یادگیری آباکوس، به شما توصیه می‌کنیم حتما گام‌های استواری در سرزمین اجزای محدود بردارید و صرفاً یک کاربر نباشید. قطعا شناخت اصول حاکم بر حل یک مسئله در آباکوس، از شما یک صاحب‌نظر خواهد ساخت که از توانایی تجزیه و تحلیل مسائل برخوردار است.

روندی که در آموزش ABAQUS بکار گرفته‌ایم، مبتنی بر درک صحیح اصول اجزای محدود، شناخت محیط و امکانات و تثبیت آموخته‌ها به‌کمک مثال‌های کابردی است. از این‌رو آموزش آباکوس را در چهار گروه آموزش روش اجزا محدود، آباکوس مقدماتی، آباکوس پیشرفته، مثال و پروژه‌های صنعتی ABAQUS دسته‌بندی کردیم. بدون شک شناخت شما عزیزان از مسیر صحیح اموزش اباکوس به شما کمک می‌کند تا با سرعت بیشتر و کیفیت به مراتب بالاتر قدم در مسیر پیشرفت و تقویت توانایی‌های خود بردارید. در مقاله زیر تمامی نکات لازم برای آموزش ABAQUS از مقدماتی تا پیشرفته را با هدف تثبیت آموخته‌ها و ایجاد دید عمیق صنعتی بیان کردیم.

آموزش آباکوس | مقدماتی تا پیشرفته

دانلود و نصب آباکوس 2024

کمپانی داسو سیستمز به عنوان توسعه‌دهنده abaqus در انتهای هر سال میلادی نسخه جدید این نرم افزار را ارائه میکند. شما دوستان عزیز میتوانید جهت دانلود آخرین نسخه و آموزش نصب آباکوس، به لینک زیر مراجعه فرمایید.

دانلود و نصب آباکوس 2024

توجه: برای دانلود پکیج ویژه (گام به گام و 0 تا 100) بصورت 10 فصل شامل 85 فیلم آموزشی (مدت 25 ساعت) روی لینک زیر کلیک بفرمایید.

دانلود پکیج آموزش آباکوس