همان‌گونه که قبلا نیز اشاره کردیم، اتصالات از مهم‌ترین اجزای صنعتی یک سازه به شمار می‌روند و طراح بسته به نیاز و هدف خود از طراحی یک عضو می‌تواند از اتصالات دائمی و یا جداشدنی بهره ببرد. پیشتر و در مثال‌های کاربردی نرم‌افزار آباکوس با اهمیت اتصالات جوشی و پیچ‌ها آشنا شدیم (اینجا: مدلسازی و تحلیل جوش T شکل در آباکوس، تحلیل انتقال حرارت در فرآیند جوشکاری توسط نرم‌افزار آباکوس، تحلیل پین و قلاب توسط آباکوس). امروز قصد داریم تا با یکی دیگر از اتصالات مهم صنعتی یعنی پرچ (Rivet) در خدمت شما باشیم. با ما در ” آموزش تحلیل و مدلسازی پرچ در آباکوس” همراه باشید.
صورت مساله تحلیل و مدلسازی پرچ در آباکوس
دو ورق آلومینیومی که بصورت اتصال لبه‌ای توسط پرچ تیتانیومی با یکدیگر در تماس هستند را مطابق شکل زیر درنظر بگیرید. انتهای ورق سمت چپ ثابت شده است و به انتهای ورق سمت راست نیرویی وارد میشود. مجموعه را از نقطه نظر نیروی برشی وارد به پرچ و تنش ورق‌ها واکاوی کنید.
- ◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک، مهندسی عمران، مهندسی صنایع
- ◄ تذکر: دانلود فایل inp پروژه مدلسازی و تحلیل پرچ در آباکوس (فایل مدل هندسی) از لینک زیر:
حل مساله آنالیز و مدلسازی پرچ در Abaqus
فایل inp حاوی مدل هندسی قطعات موردنظر را دانلود کرده و در محیط آباکوس از مسیر File → Import → Model آنرا فراخوانی کنید.
دقت کنید که از آنجایی که مساله متقارن است، تنها به تحلیل و مدلسازی نیمی از آن بسنده می‌کنیم تا در زمان محاسبات صرفه‌جویی کرده باشیم.
حال بعد از وارد کردن ورق‌ها و پرچ، بایستی خواص مکانیکی این قطعات را وارد کنیم. همان‌طور که در بالا اشاره شد، ورق از جنس آلومینیوم و پرچ از جنس تیتانیوم است. خواص مکانیکی موردنظر برای آلومینیوم و تیتانیوم را مطابق جدول زیر تعریف نمایید.
| ماده | مدول یانگ (MPa) | نسبت پواسون |
|---|---|---|
| تیتانیوم (Ti) | 112*103 | 0.34 |
| آلومینیوم (Al) | 71.7*103 | 0.33 |
با توجه به نمودارهای تنش-کرنش آلومینیوم و تیتانیوم که در ادامه به تصویر کشیده شده است، داده‌های منطقه پلاستیک را نیز وارد کرده تا نتایج حاصل با مسئله واقعی سازگارتر باشد. برای سهولت کار شما دوستان عزیز این داده‌ها استخراج و در جدول‌های زیر آورده شده است.
| Aluminum Plastic Data | |
|---|---|
| Yield Stress | Plastic Strain |
| 350 | 0.0 |
| 368.71 | 0.001 |
| 376.5 | 0.002 |
| 391.98 | 0.005 |
| 403.15 | 0.008 |
| 412.36 | 0.011 |
| 422.87 | 0.015 |
| 444.17 | 0.025 |
| 461.5 | 0.035 |
| 507.9 | 0.07 |
| 581.5 | 0.15 |
| 649.17 | 0.25 |
| 704.22 | 0.35 |
| 728.78 | 0.4 |
| 751.85 | 0.45 |
| 773.68 | 0.5 |
| 794.44 | 0.55 |
| 814.28 | 0.6 |
| Titanium Plastic Data | |
|---|---|
| Yield Stress | Plastic Strain |
| 907 | 0.0 |
| 934.86 | 0.001 |
| 944.28 | 0.002 |
| 961.77 | 0.005 |
| 973.73 | 0.008 |
| 983.28 | 0.011 |
| 993.89 | 0.015 |
| 1014.7 | 0.025 |
| 1023.3 | 0.03 |
| 1051.1 | 0.05 |
| 1099.8 | 0.1 |
| 1129 | 0.14 |
| 1164.9 | 0.2 |
| 1190.2 | 0.25 |
| 1212.8 | 0.3 |
تذکر: جهت وارد کردن داده‌های منطقه پلاستیک دو راهکار در پیش روی شماست:1) داده‌ها را از جدول بالا کپی و سپس با کلیک راست کردن در خانه اول مربوط به ناحیه پلاستیک آباکوس و انتخاب گزینه Paste داده‌ها را انتقال دهید. 2) 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.
در ادامه، سطح مقطعی از نوع Solid, Homogeneous تعریف کرده و به ورق‌ها و پرچ اختصاص دهید.
با اتمام تعریف ماده و سطح مقطع، به ماژول مونتاژ می‌رسیم، اگر فایل inp مساله را در آباکوس فراخوانی کرده‌اید، قبلا این مرحله انجام شده است و نیازی به انجام کاری خاص در این مرحله نیست.
در ماژول Step حلگری از نوع Static, General مطابق شکل زیر ایجاد کنید.
در سربرگ Basic، مقدار Time Period را روی 1 قرار دهید. همچنین دقت کنید که گزینه NLGEOM فعال باشد (NLGEOM در آباکوس چیست و چرا استفاده میشود؟).
حال، به ماژول Interaction وارد شده و ابتدا رفتار تماسی بین ورق‌ها و پرچ با ضریب اصطکاک 0.05 برای تمامی قطعات، تعریف کنید برای این کار ابتدا مطابق تصویر زیر عمل کنید.
حال در صفحه باز شده مسیر Mechanical → Tangential Behavior را طی کرده تا صفحه زیر برای شما به نمایش درآید. سپس مطابق شکل زیر رفتار تماسی را تعریف کنید.
در مرحله بعد تماسی از نوع General Contact را برای تحلیل انتخاب و مطابق شکل زیر تنظیمات این رفتار تماسی را انجام دهید (تعریف تماس بین اجسام در آباکوس توسط General Contact).
به مرحله شرایط مرزی و بارگذاری رسیدیم. همان‌طور که در صورت مساله اشاره شد، انتهای ورق سمت چپ ثابت شده و و به انتهای ورق سمت راست نیرویی وارد میشود. ابتدا Set هایی جهت اعمال شرط مرزی و بارگذاری مذکور تعریف کنید. (اگر با نحوه ایجاد Set در آباکوس آشنایی ندارید به آموزش مربوطه مراجعه فرمایید، اینجا: آشنایی با مفهوم، کاربرد و نحوه ایجاد Set در نرم‌افزار آباکوس) یک Set بنام FIX و شامل 18 گره انتهای ورق سمت چپ و Set دیگر بنام PULL شامل 18 گره انتهای ورق سمت راست.
حال شرط مرزی مذکور را مطابق شکل زیر به ورق اعمال کنید.
دقت کنید که نیرو کششی بصورت جابه‌جایی 2.5 میلی‌متری مطابق شکل زیر به مساله وارد خواهد شد.
جهت جلوگیری از حرکت جسم صلب (Rigid Body Motion) گره‌ای در انتهای ورق سمت چپ را مطابق شکل زیر مقید کنید.
گره‌های صفحه تقارن نیز با توجه به تعریف جسم متقارن، بایستی درجهت عمود بر صفحه تقارن مقید شوند. این کار را مطابق شکل زیر انجام دهید (جهت آشنایی با مسائل متقارن به آموزش مربوطه مراجعه فرمایید، اینجا: تنش صفحه ای، کرنش صفحه ای و تقارن محوری چیست؟).
برای مش‌بندی نیز از المان C3D8I برای ورق‌ها و المان‌های C3D8R و C3D6 برای پرچ استفاده شده است (اطلاعات بیشتر پیرامون نحوه نامگذاری این المان‌ها در اینجا: خانواده المان‌ها در آباکوس). دقت کنید که در ورق‌ها از المان Incompatible Modes (توضیحات کامل‌تر پیرامون این دسته از المان‌ها در اینجا: المان‌هایIncompatible Mode در آباکوس چیست؟)و در پرچ از المان کاهش‌یافته (توضیحات کامل‌تر پیرامون این دسته از المان‌ها در اینجا: المان‌های Reduced Integration) استفاده شده است.
بنابراین برای ورق‌ها، تنظیمات Mesh Controls و Element Type را مطابق شکل زیر انجام دهید.
تذکر: جهت اطلاعات بیشتر پیرامون گزینه‌های Element Shape و همچنین الگوریتم‌های مش‌زنی مختلف در سربرگ Mesh Controls می‌توانید به‌ترتیب به آموزش‌های مربوطه در اینجا: “انواع شکل المان در آباکوس” و “تنظیمات الگوریتم مش‌زنی در آباکوس” مراجعه فرمایید.
همچنین تنظیمات Mesh Controls و Element Type برای پرچ نیز مطابق شکل زیر خواهد بود.
در صورتی که فایل inp را دانلود و در آباکوس فراخوانی کرده باشید، مدل هندسی دارای مش است و نیازی به تغییرات خاصی در این ماژول ندارید.
حال مساله را جهت حل به ماژول Job بفرستید.
انیمیشن زیر کانتور تنش ورق‌ها و پرچ را در حین تحلیل نشان می‌دهد.
تمرین: نمودار تنش فشاری در اطراف دهانه سوراخ ورق بالایی را ترسیم کنید.
منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک
سلام مهندس
امیدوارم سلامت باشید
اگر توو یه فایل آباکوس چند job تعریف کنیم و بعد بخوایم ورودی هایی رو که به نرم افزار دادیم رو ببینیم چی کار کنیم؟
مثلا مقدار نیرو یا گشتاوری رو که در اون job وارد کردیم
این در حالی ست که ورودی قبلی در ماژول load تغییر کرده
برای هر Job یک فایل inp مجزا وجود داره که میتونید تمام مراحل مدلسازی را از طریق اون فایل دنبال کنید
ببخشید مهندس من نتونستم فایل inp رو پیدا کنم
میشه بیشتر راهنمایی کنید
درود دوست عزیز
فایل های مساله پس از اجرا، در پوشه ای که در مسیر File → Set work directory تعریف کرده اید ذخیره می شود.
inp فایل مساله نیز با اسم Job ای که تعریف کرده اید و بالطبع با پسوند inp. در همان پوشه ذخیره می شود.
مهندس جان فهمیدم
مشکل من اینجا بود که می خواستم از داخل آباکوس فایل inp باز کنم در حالی که اباکوس نمی خوند این فایل رو
الان مستقیم رفتم سراغش پیداش کردم
ممنون از راهنمایی خوبتون
پیروز باشید…
سلام مهندس خسته نباشید . من میخوام در آباکوس فرآیندی رو تحلیل و مدلسازی کنم که طی اون پودر آلومینیوم در داخل دستگاهی میره و سپس تحت فشار قرار میگیره و به صورت فشرده شده بیرون میاد . میخواستم اولا بپرسم چطور میتونم متریال پودر آلومینیوم رو تعریف کنم و چه پارامترهایی برای فشرده شدنش نیازه ؟ دوما اینکه در ماژول contact چطور باید عمل کنم ؟
درود
دو مقاله زیر را مطالعه بفرمایید.
لینک اول
لینک دوم
سلام,خسته نباشین مهندس بهشتی…ی سوالی داشتم از حضورتون, منم دقیقا یه همچین پروژه کارشناسی دارم منتها خستگی از من میخواد.متریالمم آهن هستش…نمیدونم چطوری بار گذاری سیکلی رو انجام بدم؟ ممنون از اینکه پیام منو خوندین
سلام مهندس جان
فقط کافی بود با همون کلیدواژه “بارگذاری سیکلی” در سایت جستجو میکردید! به همین راحتی:)
در آموزش زیر به این موضوع پرداخته شده
https://umec.ir/abaqus-load-types/
اگر احیانا مشکلی در مورد نحوه بارگذاری داشتید در همان آموزش مطرح بفرمایید به سوال شما پاسخ داده خواهد شد.
موفق باشید.
با عرض سلام و تشکر از سایت خوبتون:
من همین نمونه رو با 4 تا پیچ پر مقاومت 10.9 و با فولاد ST37 مدل سازی کردم ،که یک طرف نمونه ثابته و طرف دیگه تحت کشش قرار گرفته.
Bolt load رو اعمال کردم و انالیز رو برای هر دو استپ بولت لود و کشش ورق از نوع “استاتیکی” قرار دادم.ضمن اینکه از نمونه توقع رفتار اصطکاکی دارم(نه اتکایی). مشکلم اینجاست که وقتی انالیز نمونه تموم میشه و نتایج جابه جایی ورق رو در جهت بارگذاری بررسی میکنم، می بینم که از همون لحظه شروع استپ دوم که مربوط به کشش ورق هست، ورق ها در اطراف پیچ شروع به جابه جایی کردن و این متناقض با رفتار اتصال اصطکاکیه!!برای رفع این مشکل چیکار باید کنم؟؟
مساله دوم اینه که من با مطالعه سایت متوجه شدم که برای این نمونه میشه از آنالیز شبه استاتیکی استفاده کرد.ولی وقتی خواستم این کار رو انجام بدم متوجه شدم که دیگه نمیتونم بولت لود رو در حالت Explicit اعمال کنم.چیکار باید کنم لطفا راهنماییم کنید.
سلام
تجربه ثابت کرده که آباکوس زیاد به “توقع کاربران از آنالیز” اهمیتی نمیده! و با توجه به داده هایی که کاربر بهش میده و روابط موجود مساله رو آنالیز میکنه!
بنده در جریان تحلیل شما نیستم ولی چند مورد رو میتونید بررسی کنید انشاا… که نتایج به توقعات شما نزدیک بشه! اول اینکه شرایط بارگذاری در ماژول لود را بررسی کنید و اگه از amplitude استفاده نمیکنید این کار رو انجام بدید. رفتار تماسی و ثوابتی که برای مدل تون تعریف کردید را حتما بررسی کنید و حتی المقدور رفتارهای دیگه ای رو هم مورد بررسی قرار بدید. سایز شبکه رو هم حتما بررسی کنید، برای مثال در روش پنالتی بر اساس سایز المانی که استفاده کردید، اجازه برخی حرکت های نسبی به قطعه داده میشود (توضیحات بیشتر را در داکیومنتیشن آباکوس دنبال کنید. این جمله دقیقا از Documentation اینجا کپی شده است: There are two methods for modifying the allowable elastic slip. One method is to specify directly; the other is to specify the slip tolerance, .)
پیرامون سوال دوم تون هم با توجه یه اینکه bolt load ماهیتی تقریبا استاتیکی داره در abaqus/explicit موجود نیست.
موفق باشید/
سلام مرسی از سایت خوبتون…تو این مثال گفته شده: گره‌های صفحه تقارن نیز با توجه به تعریف جسم متقارن، بایستی درجهت عمود بر صفحه تقارن مقید شوند… این مثال تو خود نرم افزار هست. و از صفحات استفاده شده برای قید کردن نه از گره ها!! می شه بفرمایید حسن این چی هست چون خیلی وقت گیر هست خصوصا واسه گره‌های صفحه تقارن مثل شکلتون؟
این مثال دقیقا مشابه حل مساله در داکیومنتیشن انجام گرفته است…
با تعریف SET و انتخاب آنها هنگام اعمال شرایط مرزی مساله حل شده است.
http://dsk.ippt.pan.pl/docs/abaqus/v6.13/books/gsa/default.htm?startat=ch12s08.html
با درود و احترام
پرسش من این است که برای یک مکانیزم با مجموعه ای از چندین Part کاملا مختلف (از نظر جنس و خواص مکانیکی ) که با سالید ورکز مدل شده است، آیا می توان فایل مدل را در آباکوس Import کرد؟ و تحلیل تنش انجام شود.
اگر چنین است کمی توضیح بفرماییید.
پیشاپیش سپاسگزارم
م. قانع
سلام
مشکلی وجود نداره، میتونید در قالب یکی از فرمتهایی که آباکوس میشناسه از نرم افزارتون Export کنید