تحلیل اتصال جازدنی در آباکوس

اگر از همراهان بخش آموزش و مثال‌های کاربردی آباکوس در سایت آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک باشید، با اهمیت و گستردگی کاربرد اتصالات مکانیکی آشنا شده‌اید. پیشتر و در مجموعه مثال‌های آموزشی، به بررسی جوش (از نقطه نظر تنش و حرارتی) و پیچ (از نقطه نظر تنش) به عنوان دو اتصال رایج صنعتی پرداخته‌ایم (اینجا: مدل‌سازی و تحلیل جوش T شکل در آباکوس – تحلیل انتقال حرارت در فرآیند جوشکاری توسط نرم‌افزار آباکوس – تحلیل اتصالات رزوه‌دار توسط Abaqus). قصد داریم تا در این مثال شما را با تحلیل اجزای محدود یک اتصال جازدنی (Snap Fit) در آباکوس آشنا کنیم. با ما در این آموزش آباکوس همراه باشید…

حوزه اتصالات صنعتی می‌تواند از جمله مسائل دشوار در تحلیل اجزای محدود به شمار آید. به دلیل وجود تماس ناگهانی بین دو قطعه و نیز تغییر هندسه قطعات در طول فرآیند جازدن و اتصال، همگرایی جواب‌ها در حل بوسیله نرم‌افزارهایی نظیر Abaqus به دشواری صورت می‌گیرد. از این‌رو می‌توان استفاده از حلگرهای Explicit در این دسته مسائل را بعنوان یک ابزار راهگشا به کاربران توصیه نمود. فراموش نکنید که استفاده از روش حل Explicit به معنای تضمین صحت در نتایج حاصله نخواهد بود. پایداری حل مسئله به عوامل متعددی بستگی دارد و ابزارهایی جهت کنترل این مقوله در آباکوس گنجانده شده است. در این مثال خواهید آموخت تا به کمک یک حلگر Explicit، فرآیند جازدن دو قطعه اتصالی در یکدیگر را شبیه‌سازی و تحلیل کنید، پس مراحل حل را به دقت دنبال نمایید.

صورت مسئله تحلیل اتصال جازدنی در آباکوس

قصد داریم تا با ایجاد یک نیروی افقی و از طریق فرآیند جازدن، بین دو قطعه زیر اتصال برقرار کنیم. فرآیند را با یک حلگر Explicit در آباکوس تحلیل کرده و نمودار نیروی ایجاد شده بین دو قطعه را بر حسب زمان ترسیم نمایید.

• ◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک
• ◄ اطلاعات بیشتر: Simuleon.com

تذکر: دانلود فایل مدل این پروژه در سالیدورکس (فرمت فایل: Step) از لینک زیر:

حل مسئله تحلیل اتصال جازدنی توسط Abaqus

همانطور که بارها اشاره کرده‌ایم، کاهش زمان حل در تحلیل اجزای محدود یکی از نکات حیاتی و با اهمیت به شمار می‌آید. از این‌رو با توجه به وجود تقارن‌های هندسی و بارگذاری در این مسئله، از مدل یک چهارم قطعات برای شبیه سازی در آباکوس استفاده خواهیم کرد. با هدف صرفه‌جویی در وقت و تسریع فرآیند حل، فایل Step مدل هندسی مسئله را که در نرم‌افزار Solidworks ایجاد شده است، جهت دانلود شما عزیزان قرار داده‌ایم. لذا پس از دانلود فایل مربوطه، از مسیر File → Import → Part به فراخوانی هندسه مورد نظر در Abaqus بپردازید.

در گام دوم از حل، به ماژول Property وارد شده و ماده‌ای با خواص مکانیکی زیر تعریف نمایید:

مدول یانگ : 3GPa، نسبت پواسون : 0.4 و چگالی 3ton/mm³

سپس دو مقطع از نوع Solid همگن تعریف کرده و به هر دو قطعه موجود برای تحلیل اختصاص دهید. در ادامه نیز وارد ماژول Assembly شده و مطابق تصویر زیر قطعات را جایابی نمایید. چنانچه از فایل مذکور استفاده کرده باشید، نیازی به ایجاد تغییر وجود ندارد.

با توجه به ماهیت مسئله (بارگذاری و باربرداری)، در ماژول Step دو گام حل از نوع Dynamic, Explicit و به بازه زمانی 0.1s ایجاد کنید. سایر پیش فرض‌های آباکوس را در این ماژول بپذیرید و وارد محیط Interaction شوید.

در این بخش، مانند تصویر زیر تماسی از نوع General با ضریب اصطکاک 0.2 تعریف نمایید.

سپس به ماژول Load وارد شده و در اولین گام، تقارن‌های مربوط به راستای محور Z و Y در هر دو قطعه را اعمال کنید.

در ادامه، قطعه بزرگ را در راستای X مقید کرده و قطعه کوچکتر را در مرحله اول 15 واحد به سمت راست جابجا نمایید و  میزان جابجایی را در گام دوم به 15- تغییر دهید.

در آخرین قدم از مدل‌سازی مسئله، به ماژول Mesh رفته و با شبکه‌ای به اندازه دانه 0.75 به مش‌زنی هر دو قطعه اقدام نمایید. سپس مسأله را برای حل به ماژول Job بفرستید.

نمودار زیر نشان می دهد که میزان نیروی لازم در جازدن قطعات حدود نصف نیروی لازم در بیرون کشیدن قطعات از یکدیگر است.

انیمیشن زیر کانتور تنش مجموعه را در طی فرآیند فوق نشان می‌دهد.

منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک