اهداف آموزش: شما در این آموزش با المانهای پوسته‌ای یا Shell در آباکوس، مفهوم Stiffness در المانهای Sell، انواع روش‌های انتگرالگیری در المانهای Shell، روش‌های سیمپسون و گاوس در انگرال‌گیری المان Shell در آباکوس آشنا خواهید شد.
همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم دو نوع از المانهای پوسته‌ای در آباکوس قابل استفاده است: المانهای Shell متداول و المانهای Continuum Shell(اینجا: المانهای Continuum Shell در نرم‌افزار آباکوس). با هدف پیشبرد آموزش مباحث مربوط به المانها در نرم‌افزار آباکوس، در این آموزش قصد داریم تا بیشتر شما را با المانهای Shell آباکوس آشنا کنیم و مفاهیمی نظیر نقاط انتگرالگیری در راستای ضخامت و سطح مقطع را به شما معرفی کنیم. بدون شک مطالب این آموزش در بکارگیری المانهای پوسته‌ای مفید خواهد بود. با ما در این آموزش آباکوس همراه باشید…
تعریف سطح مقطع Shell در آباکوس
چنانچه قصد تحلیل یک مسئله با حالت پوسته را داشته باشید، پس از مدلسازی در ماژول Part باید در ماژول Property به تعیین خواص ماده و تخصیص سطح مقطع مناسب بپردازید. در این راستا، با تعریف سطح مقطع Shell در این ماژول، پنجره‌ای مطابق شکل زیر مشاهده خواهید کرد.
تعریف سفتی (Stiffness) سطح مقطع در آباکوس
پارامتر ضخامت پوسته برای تعریف و بکارگیری سطح مقطع آن ضروریست و باید تعریف شود. علاوه بر تعریف این پارامتر، شما می‌توانید برای نرم‌افزار آباکوس تعیین کنید که سفتی (Stiffness) سطح مقطع در حین فرآیند حل تعیین شود یا فقط یکبار و آن‌هم در ابتدای تحلیل. اگر مایل به تعیین سفتی مقطع در حین فرآیند حل باشید، Abaqus از روش انتگرالگیری عددی برای محاسبه تنش و کرنش به شکل مستقل در هر نقطه از سطح مقطع (نقاط انتگرالگیری) در راستای ضخامت استفاده می‌کند، لذا به ماده اجازه رفتار غیرخطی را می‌دهد.
برای مثال ممکن است یک پوسته الاستیک – پلاستیک در نقاط بیرونی سطح مقطع به تسلیم برسد در حالی که در مجموعه نقاط داخلی همچنان رفتار الاستیک از خود نشان دهد. محل تک نقطه انتگرالگیری در المان S4R (چهارگره‌ای با تکنیک انتگرال کاهش‌یافته) و پیکربندی مجموعه نقاط سطح مقطع در راستای ضخامت المان در شکل زیر نشان داده شده است.
روش‌های ایجاد نقاط انتگرالگیری در آباکوس: روش سیمپسون و گاوس
با دقت بیشتر در پنجره اشاره شده متوجه خواهید شد که در حالت تعیین سفتی در حین آنالیز، دو روش در ایجاد نقاط انتگرالگیری وجود دارد: روش سیمپسون و گاوس. در روش سیمپسون می‌توانید یک عدد فرد دلخواه بعنوان تعداد نقاط انتگرالگیری در راستای ضخامت تعیین کنید. به شکل اتوماتیک یک نقطه در بالا و یکی در پایین سطح پوسته قرار می‌گیرد و باقیمانده نقاط در راستای ضخامت پخش می‌شوند.
به صورت پیش‌فرض، Abaqus از 5 نقطه انتگرالگیری در راستای ضخامت استفاده می‌کند که برای حل اکثر مسائل غیرخطی کافیست. با این وجود چنانچه تحلیل پیچیده‌تری دارید می‌توانید نقاط بیشتری را بکار گیرید. لازم به ذکر است که در مسائل خطی استفاده از سه نقطه به یک حل دقیق منجر می‌شود اما پیشنهاد می‌شود در این مسائل، سفتی تنها یکبار در ابتدای حل تعیین شود.
در نقطه مقابل روش گاوس این امکان را به شما می‌دهد تا هر تعداد نقطه دلخواه را مورد استفاده قرار دهید. در این حالت، نقاط در فواصل مساوی در راستای ضخامت قرار می‌گیرند و دیگر محدودیت حالت سیمپسون برقرار نیست.
بحث در خصوص سایر گزینه‌های موجود در این پنجره را به پست‌های آموزشی دیگر موکول میکنیم. امیدواریم این مطلب برای شما عزیزان مفید واقع شده باشد.
سلام مهندس خسته نباشی
لطفا درباره ی درجه آزادی shell هم توضیح بدید
چطور میشه تغییرش داد
مثلا 5 درجه یا 6 درجه آزادی باشه
سلام
شما میتونید از المانهای مختلف استفاده کنید که درجات آزادی مختلفی هم دارند؛ گزینه ای به اون شکل نداریم که مثلا عدد وارد کنیم بعنوان معرف درجه آزادی
نوع المان عوض میشه
با سلام و تشکر بابت سایت خوبتان
مدلسازی صفحه و پوسته در اباکوس چ تفاوتی با هم دارند؟؟
با تشکر
سلام
سطح مقطع و المانی که شما استفاده میکنید تفاوت را مشخص میکنه (shell, Membrane)
با عرض سلام
من می خواهم فرکانس طبیعی یک پوسته استوانه ای با ضخامت نازک و متغیر را بدست بیاورم. که از المان shell استفاده کرده ام حال می خواستم ببینم چه المانی برای مش باید استفاده کنم؟
باتشکر
سلام
میتونید به پست زیر مراجعه کنید؛ مثالهای کاربردی هر المان هم ذکر شده، یکی از متدوالترین المانها در این زمینه S4R است که مثال تحلیل فرکانسی هم با این المان انجام شده و در سایت قرار داره
https://umec.ir/abaqus-elements/
با عرض سلام دوباره
آقای سروری من چگونه می توانم المان s4r را انتخاب کنم؟
با تشکر از سایت بسیار خوبتان
اضافه کنم که من برا انتخاب المان تنها contiuunm shell را می توانم انتخاب کنم بدلیل اینکه در part من solid رسم کردم
که المان ان هم s4r نیست.
با تشکر
سلام
وقتی المان continuum shell استفاده میکنید که دیگه S4R منتفی میشه
سلام. چطور میشه برای ضخامت فرمول تعیین کرد؟ چون مسئله من ضخامتش متغیر هست و با shell بایستی حل شه
سلام
در بخش Thickness سه گزینه برای تعریف ضخامت وجود داره؛ بجز گزینه value که مقدار ثابتی داره دو گزینه بعدی به شما اجازه میده تا با کمک یک تابع (Analytical Field) مقدار ضخامت ورق را به مختصات وابسته کنید
متوجه شدم، فقط الان نمیدونم چطوری اینکارو بکنم. کاش یکمی بیشتر راهنمایی کنین، فرمول ضخامت رو هم دارم اما نمیدونم چطوری وابستش کنم
یک مقدار خودتون را با نرم افزار درگیر کنید؛ اتفاق خاصی نمیافته
روی گزینه f(x کلیک کنید؛ میتونید تابع را وارد کنید
سلام…ببخشید میخواستم ببینم در مدلسازی سازه‌ی غشایی چرا وقتی برای مدلسازی کابلها از المان truss استفاده میکنیم در کنار المان shell ارور میده نرم افزار ولی وقتی برای مدلسازی کابلها از المان beam در کنار المان shell استفاده میکنیم جواب ها کاملا درست و منطقی هستند؟ آیا میتوان گفت به خاطر دره آزادی دورانی المان shell و نبود درجه آزادی دورانی در المان truss این دوالمان با هم سینک نمی‌شوند؟
سلام
بله
باسلام. یک ورق نازک را با شرایط یکسان به صورت solid و shell مدل سازی کردم ولی نسبت به هم دارای خطای قابل توجهی هستند. بر روی قسمت های شرایط مرزی و مش بندی تغییرات زیادی انجام دادم ولی به نتیجه مناسبی نرسیدم.ممنون میشم در این خصوص راهنمایی بفرمایید
سلام
طبیعیه که نتایج یکسان نباشه
تئوریهایی که در این المانها استفاده میشه کاملاً متفاوته
پیشنهاد میکنم سرچ کنید که چه موقع باید از تئوری مربوط به ورق و پوسته استفاده کرد؛ جواب سؤالتون را خواهید گرفت
با سلام مجدد.من میخوام از تئوری صفحه هات به صورت shell استفاده کنم ولی چون میخواهم صفحه FGM را مدل کنم فکر نکنم از سابروتین بتوان در مدل shell در راستای ضخامت استفاده کرد.بنابر این باید خطای بین مدل solid و shell را به حداقل برسانم.اگر امکان دارد کمی راهنمایی بیشتر بکنید.با تشکر
سلام
در زمینه FGM تجربه ای ندارم
سلام و تشکر از سایت خوبتون
برای مدلسازی مادۀ هایپرالاستیک با المان shell ، نرم افزار اجازه استفاده از المان quadratic نمیده و با خطای زیر از حل خارج میشه.
element 1 instance shellwall-1-1 is a small strain shell, neither hyperelastic nor hyperfoam materials can be associated with small strain shells.
در قسمت assign element type ، برای المان linear امکان انتخاب گزینه های small strain و finite strain هست ولی برای المان quadratic این گزینه ها نیست و ظاهرا نرم افزار بصورت پیش فرض small strain میگیره و همین باعث میشه که نتونه با مادۀ hyperelastic کنار بیاد. بنظرتون چطور میشه المان shell مرتبه quadratic را بصورت finite strain گرفت تا بشه بهش مادۀ هایپرالاستیک داد؟
سلام
اگر پیش فرض نرم افزار جوابگو نیست خودتون باید سابروتین نویسی کنید اما قبل از این کار به نظرم باید در documentation جستجو کنید و دلیل این موضوع را پیدا کنید؛ قطعاً یک منطق در این زمینه وجود داره
سلام خسته نباشید
من ورقی دارم که به فشار تحمل نمی کنه ولی کشش تحمل میکنه و به حالتی است که اگر چهار گوش آن مقید شود در صورت نیروی گرانش دل میاندازه (همانند پارچه)…از چه المانی استفاده کنم که این موضوع قابل شبیه سازی بشود؟
باتشکر
سلام
المان shell استفاده کنید ولی در تعریف متریال، موقع وارد کردن ضرایب الاستیک تیک گزینه No Compression را بزنید
سلام مهندس.ممنون بابت سایت ارزشمندتان.
من یه المان مربعی شل درست کردم به ابعاد 140*140 و داخلش با بتن پر میشه در اینصورت وقتی به شل ضخامت 4 رو میدیم طرز گسترش ضخامت چطوریه و المان solide برا بتن را باید چند در چند وارد کرد.در نهایت یک فضای خالی بین بتن و المان فولادی پوسته دیده میشه این مشکلی به وجود نمیاره.( طرز گسترش ضخامت برا یک صفحه معلومه ولی برا چهار ضلعی ضخامتها به یک طرف رشد میکنند یا برا صفحات موازی به بالا و پایین)
سلام
نحوه گسترش ضخامت در هنگامی که مقطع اختصاص میدید مشخصه
در بخش shell offset
سلام دوستان من میخاستم بدونم کاربرد المانهای solid65وshell43وlink180رو بصورت کلی بدونم…. ممنون میشم اگر کسی بتونه راهنماییم کنه… باتشکر
سلام
من یک تیر با المان شل مدل کردم. قصد دارم که توزیع تنش برشی در یک مقطع از تیر را به دست بیارم ولی نرم افزار برای هر نقطه دو تنش گزارش میکنه. علت چیست و چگونه قابل حل هست؟
ممنون
سلام
تنشها در نقاط انتگرالگیری گزارش میشه
میتونید به حالت unique nodal یا element centroid تغییر بدید
سلام و خسته نباشید خدمت مهندس سروری
در مدل سازی shell به عنوان مثال یک تیر فرض شود که ورق تقویتی در داخل تیر قرار گرفته است .اگر بخواهیم هم تیر و هم تقویتی را در داخل پارت مدل سازی کنیم و تیر را تار خنثی ترسیم و مقطع هم بصورت middle تعریف شده است.مشکل این جاست اگر قطعه تقویتی مطابق ابعاد خودش ترسیم شود به اندازه نصف ضخامت مقاطع تیر با تیر فاصله خواهد داشت و اگر ابعاد قطعه را تغییر دهیم با ضخامت های تعریف شده در تیر برخورد خواهد داشت.لطفا راهنمایی بفرمایید.
سلام
متوجه سوالتون نشدم
سلام و خسته نباشید
من میخواستم یک گنبد بنایی تاریخی ترسیم کنم و با یک لایه بتن گنبدومقاوم سازی کنم.برای گنبد باید از المان shell استفاده کنم یا solid؟ همچنین برای لایه نازک بتن؟؟
سلام
بسته به ابعاد و اندازه داره ولی گنبد solid و پوشش shell شاید گزینه مناسبی باشه