انواع تحلیل در آباکوس: استاتیکی – شبه‌استاتیکی – دینامیکی

اهداف آموزش: در این آموزش شما با انواع تحلیل در آباکوس از جمله آنالیز استاتیکی، اصول حل مسائل دینامیک و تحلیل دینامیکی در آباکوس، اصول مسائل شبه‌استاتیک در آباکوس، تفاوت و شباهت‌های تحلیل مسائل استاتیکی، شبه‌استاتیکی و دینامیکی، اصول انتخاب نوع حلگر مناسب در آباکوس، تفاوت و شباهت‌های مسائل استاتیکی – شبه‌استاتیکی – دینامیکی (Static – Quasi-Static – dynamic) آشنا خواهید شد.

چنانچه مطالب قبلی را دنبال کرده باشید، دریافته‌اید که برای استفاده از نوع حلگر Explicit یا Implicit باید دید مناسبی از ماهیت مسئله فیزیکی داشته باشید (مقایسه روش حل Explicit – Implicit و واکاوی حوزه کاربرد آنها). به همین دلیل ضروری است تا نوع بارگذاری و فرآیند فیزیکی که قصد شبیه‌سازی آن‌را دارید به‌خوبی درک کنید تا انتخاب صحیحی انجام دهید و خروجی مطلوبی نیز از نرم‌افزار بگیرید. بدون شک زمان و هزینه حل، فضای مورد نیاز برای ذخیره‌سازی حل در رایانه، تعیین پارامترهای خروجی، تعیین برخی خواص مربوط به تماس و برخورد، همه و همه متأثر از انتخاب شما برای نوع حل (و البته به شکل مستقیم، تشخیص شما از نوع مسئله) باز می‌گردد. در این آموزش قصد داریم تا شما را با انواع تحلیل در Abaqus، سه نوع متداول بارگذاری و فرآیند فیزیکی آشنا کنیم.

مسائل استاتیکی (Static) و تحلیل آنها

به‌شکل کلی مسائل و بارگذاری‌های فیزیکی در یکی از سه دسته استاتیکی (Static)، شبه‌استاتیکی (Quasi-Static) و دینامیکی (Dynamic) قرار می‌گیرند. فارغ از رشته تحصیلیتان، همه شما با درس استاتیک آشنا هستید. قطعاً به‌خاطر می‌آورید که در این حوزه شتاب جایگاهی ندارد و برابر صفر در نظر گرفته می‌شود. همواره در مسائل استاتیکی از دو معادله ” برآیند نیرو و گشتاور = 0″ استفاده می‌کردیم. در این‌جا نیز تغییری در مفهوم نداریم. در یک مسئله استاتیکی شتاب برابر صفر فرض می‌شود، در نتیجه حاصلضرب “جرم * 0” برابر صفر خواهد شد. لذا می‌توان از جرم صرفنظر کرد. تحلیل‌های حوزه سازه و خرپاها (تحلیل ارتعاشات خرپا توسط آباکوس) مثال‌های آشنایی در این رابطه هستند.

مسائل شبه‌استاتیک (Quasi-Static) و تحلیل آنها

سری به علم ترمودینامیک می‌زنیم تا یک مفهوم را یادآوری کنیم. بخاطر دارید که برخی ازتغییر حالت‌ها در ترمودینامیک به‌قدری آهسته صورت می‌گرفت که وضعیت سیستم در هر لحظه تنها مقدار کمی از وضعیت قبلی سیستم فاصله داشت. بارگذاری یا فرآیند شبه‌استاتیک بدین معناست که در یک لحظه خاص از زمان، می‌توان مسئله را استاتیک فرض کرد. در واقع حالت مسئله در این لحظه بسیار به حالت قبلی نزدیک است. این فرض زمانی که تأثیرات اینرسی بسیار کم باشند به‌خوبی عمل خواهد کرد. واژه شبه‌استاتیک معمولاً برای مسائل غیرخطی بکار برده می‌شود که با این فرض، دستگاه معادلات غیرخطی در یک گام زمانی کوچک با یک مجموعه خطی جایگزین می‌شود. مسائل حوزه تغییر شکل فلزات (با سرعت‌های پایین) و بارگذاری‌های سیکلی با سرعت نه‌چندان بالا از جمله مواردی هستند که می‌توانند در حوزه شبه استاتیک جای گیرند.

مسائل دینامیکی (Dynamic) و تحلیل آنها

دسته سوم از مسائل، در حیطه دینامیک قرار می‌گیرند. مسائلی که در آن جرم نقش اساسی ایفا می‌کند و حاصلضرب “جرم * شتاب” عددی غیر صفر خواهد بود. تغییر شکل‌های بزرگ و سریع و مسائل حوزه برخورد و بالستیک از بارزترین نمونه‌های این شاخه به‌شمار می‌آیند. قطعاً متوجه شده‌اید که در مسائل شبه‌استاتیک، هر دو نوع روش حل Implicit و Explicit کارآمد خواهد بود و برای انتخاب نوع حلگر نیاز به بررسی دقیق همه جوانب موضوع دارید.

• تذکر1: در حل مسائل استاتیک، روش Implicit و در حل مسائل دینامیک، روش Explicit بهترین انتخاب است.
• تذکر2: پارامتر Time Period در تحلیل‌های دینامیکی بیانگر زمان حل است اما در تحلیلی استاتیکی مفهوم واقعی زمان را نمی‌دهد.

منبع: آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک