تحلیل‌ها و آنالیزهای موجود در مهندسی مکانیک به یک حوزه خاص محدود نمی‌شود. بدون شک از مجموعه مباحث دروسی مانند مقاومت مصالح و طراحی اجزا بخاطر دارید که بسیاری از مسائل صنعتی و طراحی نیازمند ترکیب دو علم مختلف با یکدیگر است. در این بین، ترکیب مسائل حرارتی – تنشی از جایگاه ویژه‌ای برخوردار بوده و دامنه کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است به گونه‌ای که با یک جستجوی ساده متوجه مراجع عظیمی در مسائل همبسته یا کوپل حرارت – تنش در اجزایی نظیر چرخدنده‌ها خواهید شد. آباکوس بعنوان یک نرم‌افزار اجزای محدود توانمند، قابلیت مدلسازی مسائل پیچیده کوپل حرارت – تنش را در خود دارد. از این‌رو تصمیم گرفتیم تا با یک مثال زیبا، اصول اساسی مدلسازی مسائل کوپل حرارت – تنش در آباکوس را برای شما عزیزان تشریح کنیم. با ما در این آموزش آباکوس همراه باشید.
بی‌متال (Bimetal) یا در ترجمه‌ای تحت‌الفظی دوفلز، به قطعاتی گفته می‌شود که از دو فلز غیرهم‌جنس (بویژه فلزهایی با ضریب انبساط متفاوت) ساخته شده است. در پروسه ساخت قطعات بی‌متال، دو فلز در حالت گرم و با استفاده از غلتک به یکدیگر پرس میشوند اما حاصل این کار به صورت قطعه‌ای یکپارچه دیده می‌شود. عبور جریان الکتریکی از این قطعه سبب ایجاد حرارت و ازدیاد طول در فلزهای سازنده می‌شود، اما با توجه به تفاوت در ضریب انبساط، قطعه به سمت فلز با ضریب انبساط پایین‌تر خم خواهد شد. این جابجایی به وسیله یک اهرم یا به شکل مستقیم سبب قطع/ وصل شدن کنتاکت‌ها می‌شود. این ویژگی سبب شده تا از بی‌متال ها به شکل گسترده در فیوزها و رله‌ها استفاده شود.
نحوه عملکرد کلید بی‌متال (Bimetal) در تصویر زیر به نمایش در آمده است.
صورت مسئله آنالیز کوپل حرارت – تنش در آباکوس:
قصد داریم در این مثال یک کلید بی‌متال با خواص حرارتی و مکانیکی مشخص را مورد تحلیل حرارتی- تنشی قرار دهیم. فرآیند شامل دو مرحله اعمال بار حرارتی و دفع حرارت به محیط اطراف می‌باشد. با در نظر گرفتن یک پین نیم استوانه‌ای بعنوان سطح ثانویه برای تماس بی‌متال، رفتار مجموعه را در آباکوس مدلسازی و تحلیل اجزای محدود نمایید.
- ◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی
- ◄ اطلاعات بیشتر: Wikipedia.Org ، Simuleon.com
- ◄ تذکر: دانلود فایل CAE پروژه آنالیز کوپل حرارتی – تنشی در آباکوس (فایل مدل هندسی) از لینک زیر:
حل مسئله تحلیل کوپل حرارت – تنش در Abaqus:
مطابق روند شبیه‌سازی سایر مسائل در آباکوس، به محیط Part وارد شده و به ایجاد مدل هندسی مورد نظر بپردازید. از آنجایی که سایر مراحل تحلیل از اهمیت بیشتری برخوردارند، به شما توصیه میکنیم فایل CAE مسئله را دانلود کرده و در نرم افزار Abaqus فراخوانی نمایید.
پس از وارد کردن مدل هندسی مسئله، به محیط Property رفته و دو ماده موردنظر در قطعه را ایجاد نمایید. در ابتدا مطابق تصویر زیر خواص مکانیکی و حرارتی از جمله ضریب هدایت حرارتی و گرمای ویژه مربوط به فولاد را وارد نمائید.
ابتدا ضریب هدایت حرارتی و گرمای ویژه مربوط به فولاد را مطابق تصویر زیر وارد کنید.
حال خواص الاستیک فولاد از جمله مدول یانگ، ضریب پواسون و همچنین ضریب انبساط حرارتی (Expansion Coefficient Alpha) را مطابق تصویر زیر وارد کنید.
حال چگالی فولاد را نیز مطابق شکل وارد کنید.
سپس مطابق فولاد، خواص مذکور را برای آلومینیوم نیز با دقت و مطابق راهنمای تصویری زیر وارد کنید.
ابتدا ضریب هدایت حرارتی و گرمای ویژه مربوط به آلومینیوم را مطابق تصویر زیر وارد کنید.
حال خواص الاستیک آلومینیوم از جمله مدول یانگ، ضریب پواسون و همچنین ضریب انبساط حرارتی (Expansion Coefficient Alpha) را مطابق تصویر زیر وارد کنید.
و در مرحله آخر چگالی آلومینیوم را نیز مطابق شکل وارد کنید.
در ادامه دو مقطع از نوع Solid, Homogeneous با مواد فوق ایجاد کرده و با استفاده از Set های تعریف شده، به هر فلز اختصاص دهید.
در گام بعد وارد محیط Assembly شوید و قطعات موجود را مونتاژ نمایید. پیشتر و در فایل CAE عملیات مونتاژ و جایابی قطعات در Abaqus را انجام شده است، اما چنانچه با مشکلی مواجه شدید می‌توانید از تصویر زیر کمک بگیرید.
سپس، با هدف تعیین نوع حلگر و گام‌های زمانی فرآیند حل در آباکوس، به ماژول Step وارد شوید. با توجه به ماهیت مسئله بی‌متال (تعریف تماس بین دو قطعه در یک مرحله، اعمال بار حرارتی در مرحله دوم و فرآیند کاهش یا دفع حرارت در مرحله سوم) نیاز به تعریف سه گام حل خواهیم داشت. لذا در مرحله اول، یک حلگر از نوع Static, General با طول زمان 1s مطابق تصویر زیر تعریف کنید.
برای مراحل دوم و سوم نیز، گام‌هایی از نوع Temp-Displacement با طول زمان 1s و 10s ایجاد کنید. تصاویر زیر می‌تواند به شما کمک کند.
تنظیمات حلگر در مرحله خنک سازی نیز به صورت زیر است.
همچنین در History Output به تعریف یک HO مجزا با متغیر خروجی CSTRESS در قلمرو Pin-1.CP بپردازید.
حال نوبت آن رسیده که با توجه به ماهیت مسئله، رفتارهای تماسی مناسب را ایجاد کنید. برای این منظور کافیست در نرم‌افزار آباکوس وارد محیط Interaction شده و به کمک Setهای تعریف شده ، نسبت به ایجاد تماس مکانیکی بین پین و Bimetal و انتقال حرارت از نوع Surface Film بین بی‌متال و محیط اطراف با دمای 20C اقدام نمایید.
در گام بعد به ماژول Load رفته و در مرحله Initial، مجموعه Surf-ENC از پیش تعریف شده را در تمامی جهات مقید کنید.
سپس، مطابق تصویر زیر در گام مربوط به اعمال بار حرارتی، شاری با بزرگی 0.2 واحد به بی‌متال وارد کرده و در گام خنک‌سازی مقدار آن‌را به صفر تغییر دهید.
در ادامه، بر روی گزینه Predefined Load کلیک کرده و با انتخاب مرحله Initial، دمای 20 C را بعنوان دمای محیط به کل مجموعه اختصاص دهید.
با اتمام مراحل فوق در آباکوس، مسئله جهت ایجاد شبکه اجزا محدود در ماژول Mesh آماده شده است، لذا با استفاده از المان‌های C3D8RT مدل Bimetal و پین را مش‌زنی کرده و مسئله را برای تحلیل به ماژول Job ارسال نمایید. تصاویر زیر بیانگر کانتور تنش و دما در مجموعه بی‌متال و پین است.
تمرین: بعنوان یک تمرین، نمودار تنش بر حسب زمان را در هر دو عضو ترسیم کنید.
نتایج تحلیل خود را با ما در میان بگذارید. آیا توانسته اید عملکرد کلید را درک کنید؟
منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک
با سلام واقعا متشکرم از اموزش فوق العادتون. بنده فایل cae را دانلود کردم ولی هنگام باز کردن خطا میدهد که قبل از باز کزدن این مدل باید اپگرید شود و … چه راه حلی هست؟ چون که اندازه ها را در تصاویر اموزشی نداده اید. متشکر میشم زودتر جواب بدین که کارم لنگه
سلام
از چه نسخه آباکوسی استفاده میکنید؟
متوجه نمیشم منظورتون از اندازهها چیه؛ دقیقتر بیان کنید چون قصد بنده آموزش ترسیم مدل نبوده؛ بیشتر سعی کردم نحوه مدلسازی یک پروسه CEL در آباکوس را شرح بدم
با عرض سلام و تشکر بسیار
من در آلمان درس میخونم و در حال تحلیل انتقال حرارت در دیسک ترمزتوسط چهار لنت هستم .
در بخش Interaction نمیدونم باید چه مراحلی رو انجام بدم . اگه راهنمایی کنید ممنون میشم . سایتتون حرف نداره ممنون
سلام و ممنون از انرژی مثبت شما
در خصوص تحلیل انتقال حرارت بر روی دیسک ترمز بزودی یک مثال آموزشی در سایت قرار میگیره
پیگیر آموزشهای سایت باشید . . .
با سلام و ممنون از مطالب خوب و کاربردی شما
من در حال تحلیل حرارتی دریل کاری بر روی یک قطعه هستم . پس از اجرای فایل شبیه سازی نمودار دمایی درستی که بتوان به آن اتکا کرد حاصل نمی شود ، اما نمیدانم که مشکل از کجاست. از افراد بسیاری کمک گرفتم اما مشکل حل نشده است. به همین دلیل چون این مطلب شما نزدیک ترین مطلب به موضوعی است که من دارم از شما درخواست دارم در صورت امکان در انجام پروژه ام و حل خطاهای موجود به من کمک کنید. در صورت موافقت شما آیا برای من امکان دارد که ایمیل شما را داشته باشم؟ یا از طریقی دیگر با شما ارتباط داشته باشم ؟
سلام
بنده پروژه انجام نمیدهم
سلام جناب سروی
استپ جنرال استاتیک به چه منظور تعریف شده است؟
ممنون
برای تشخیص تماس
سلام جناب سروری عزیز
اگر بخواهیم یک Surface Heat flux دایره ای و متحرک تعریف کنیم باید به چه صورت عمل کنیم ؟ بطور مثال حرکت تابش لیزر گرمایی بر روی سطح
ممنون
سلام
میتونید از سابروتین DFLUX استفاده کنید
سلام
ممنونم بابت پاسخ، من تا حالا سابروتین ننوشتم، چطوری می تونم در این زمینه کار کنم و پیشنهاد شما برای مطالعه در این زمینه چی هست؟
مچکرم
دوست عزیز وارد سایت که میشید یه نوار سرچ بزرگ و واضح قرار داره، سمت چپ هر صفحه هم قابل دسترسیه
بد نیست قبل از اینکه کامنت بگذارید حداقل یک سرچ داشته باشید
برای زیبایی که قرار داده نشده اون قسمت
متأسفانه این موضوع که سعی میکنم سریع به سؤالات پاسخ بدهم باعث شده دوستان زحمت کوچکترین سرچ و جستجو را هم به خودشون ندن، دنبال آماده ترین مطلب ممکن هستند
یه سرچ بزنید سابروتین؛ ببینید مطلبی هست یا نه؛ اگر نبود بپرسید
صرفا سایت شما برای مطالعه مد نظرم نبود
ممنونم
باسلام و سپاس از مطالب مفیدتان
بنده شمع و خاک رو به صورت دو بعدی و تقارن محور مدل میکنم. به صورت همزمان به شمع بار مکانیکی و حرارتی باید وارد کنم. دمای شمع رو از 15 به 36 باید رسوند که دمای 36 بعنوان شرط مرزی در مدل اعمال شده است. منتهی سوال اینجاست که وقتی به شمعو خاک قید تای میدم کانتورهای انتقال حرارت بین شمع و خاک رو در خروجی مدل نشون میده ولی وقتی قید تای رو حذف میکنم کانتورهای انتقال حرارت رو نشون نمیده. لازم به ذکر است که در مقاله اشاره شده که از اندرکنش پنالتی استفاده بشه. در صورت استفاده از قید تای هم عملا اندرکنش پنالتی بی اثر میشه. لطفا راهنمایی بفرمایید
سلام
نظری ندارم
سلام مهندس. تشکر از شما بابت مطالب اموزنده.
در یک تحلیل انتقال حرارت چطور میتونم نرخ اعمال حرارت را اعمال کنم. Heating rate of 20’c/min
سلام
به کمک amplitude
سلام
من یک دیسک دو بعدی رو با مشخصات فولاد و استپ کوپله دما جابجایی و بصورت ترنزینت در مدت ۱۰۰ ثانیه مدل کردم، حرارت داخل دیسک ۱۰۰ و بیرون ۰ درجه و مرتبه المان بندی مش هم quadratic هست که با ارور too many attemp مواجه میشم که با تعریف amplitude از نوع tabular رفع میشه ولی نمودار دما و تنش شعاعی اصلا منطقی بدست نمیاد نمودار دما حتی منفی هم میشه ولی با افزایش time period در قسمت step به میزان 1e6 نمودار دما و تنش شعاعی منطقی تر میشوند خواستم بدونم مشکل از چی میتونه باشه؟
سلام
بدون دیدن مسئله نظری ندارم
فایل واستون بفرستم؟
خیر قربان
با عرض سلام
ممنون از سایت بسیار خوب و علمیتون
ببخشید مهندس میخواستم ببینم که ضرایب سری پرونی رو از کدوم قسمت باید وارد کرد؟
سلام
برای تعریف ضرایب سری پرونی (Prony) در آباکوس از مسیر زیر اقدام کنید:
Mechanical ⟹ Elasticity ⟹ Viscoelastic ⟹ Domain: Time and Time: Prony
با سلام
هیچگونه آموزش یا فایل راهنما در مورد شبیه سازی فرایند hot stamping بر روی ورق فلزی پیدا نمیشه. ممنون میشم توی این زمینه هم مطلب بذارین
سلام
ممنون از پیشنهادتون
فعلا در برنامه قرار نداره
با افزایش دما مایزز افزایش می یابد و به طبع ان باید جابجایی یعنی تغییر شکل در دمای بالای 400 درجه افزایش پیدا نمیکند خواص دادشده تغییر داده نمی شود مثلا دانسیته و انبساط حرارتی وغیره…
یکبار سؤالتون را بخونید؛ اگر خودتون متوجه شدید من هم متوجه میشم
من یک نیروی ثابت به تیر فولادی وارد میکنم بعد دما را 100 درجه 100 درجه بالا میبرم بدون هیچ تغییری در پارامترها معیار مایسس با افزایش دما افزایش می یابد ولی جابجایی که به صورت U در قسمت results است تا دمای 400 درجه سیر افزایشی را طی می‌کند ولی در دمای 500 درجه ناگهان جابجایی کاهش می یابد. چرا مشکل چه است؟ به صورت کوپل تمپرچر دیسپلیسمنت یعنی هم دما هم نیروی دینامیکی است.
با تشکر
اطلاعی ندارم
جناب مهندس
ممنون از مطلب جامعی که ارائه فرمودید
برای مسائل انتقال حرارت بین قطعه اویلری با لاگرانژی چه نوع مشخصات مواد و نوع کنتاکتی مورد نیاز است؟
مطالعه آموزش زیر ممکنه کمکتون کنه
https://umec.ir/coupled-eulerian-lagrangian-analysis-with-abaqus/
سلام ، ممنون از اطلاعات مفیدتون
یه سوال
اگه بخوام نوع المان رو در قسمت مش زنی از C3D8RT تعییر بدم و مثلا 4 گره ای کنم ، کجا باید برم این تغییر رو ایجاد کنم
سلام
از قسمت Element Type در ماژول مش، حالت Standard (اگر تحلیل شما static general بوده) و Linear را انتخاب کنید
لطف کنید سؤالتون را در پست مرتبط مطرح کنید، موضوع سؤال شما ربطی به آموزش بالا نداره؛ در خصوص خانواده المان و مرتبه المان در اباکوس به اندازه کافی پست در سایت وجود داره
با سلام
ممنون از توجهتون و پاسخگوییتون
بله حالت استاندارد و خطی رو انتخاب کردم و نوع مش زنی هم تترا هستش که با انتخاب گزینه ی تترا توو قسمت المنت تایپ به صورت پیش فرض رو حالت 4 گره ای قرار می گیره ، من میخوام بدونم که امکان تغییر این حالت به 8 گره وجود داره
لطفا راهنماییم کنید
با تشکر
سلام
باید نوع المان را به Hex تغییر دهید
المان Hex در حالت standard و Linear هشت گره ای خواهد بود
ممنون از اینکه به تذکر من توجه کردید و باز هم سؤالتون را در پست مرتبط پرسیدید !!!!
با سلام و تشکر به خاطر سایت خوبتون
من یه لوله رو در حالت heat transfer آنالیز کردم و حالا میخوام تحلیل تنش رو داشته باشم. ( همان طور که میدانید heat transfer فقط NT11 داره) . چطور میتونم مولفه های تنش رو بدست بیارم؟
سلام
یک تحلیل static , General انجام دهید (یک فایل cae مجزا برای همین مدل هندسی)
برای اینکار هم باید در ماژول Load دمای بدست آمده در تحلیل انتقال حرارت را به کمک predefined field (که آموزشش هم در سایت موجوده) بر روی قطعه مورد نظر تصویر کنید
سلام مهندس جان،ببخشید خواص فولاد آلومینیوم یا هرجنس دیگرو چطور واز کجا باید بدست بیاریم در کل…….؟واینکه من دریک فیلم آموزشی دیدم که موقع طراحی یک قطعه Apporr sizeرو برابر 1قرار داد وابعاد خود قطعه رو بر حسب صدم نوشت مثلا0.020که گفت میشه 20میلیمتر بعد موقع وارد کردن خواص گفت برحسب متریک وارد میکنیم میکنیم خواص رو بخاطر این میخوام بدونم الان خواص فولاد آلومینیوم واحدشون برحسب متر هست یا میلیمتر ودر کل اگه این کار رو نکنیم تحلیلمون اشتباه است یا خیر.خیلی سپاس مهندس
سلام
* شما فقط با یک سرچ ساده در اینترنت میتونید خواص اولیه و ضروری مورد نیاز برای مدلسازی را پیدا کنید
حتی در زمینه فولادها و . . . اطلس تنش -کرنش هم وجود داره (atlas of stress strain curves)
*در این مثال خواص بر حسب میلیمتر بوده
بین واحدهای متریال و بار و . . . باید هماهنگی وجود داشته باشه
خیلی ممنون مهندس خیلی معذرت میخوام بخاطر سوالهای زیاد….?مهندس وقتی رفرنس پوینت تعریف میکنیم وتو اینترکشنRigid bodyرا به رفرنس پوینت اختصاص میدیم…ینی شرایط مرزی وسرعت اولیه یک جسم صلب رو برای رفرنس پوینت تعریف میکنیم هنگام خروجی گرفتن نمیشه تنش هارو مشاهده کرد ینی درکل وقتی رفرنس پوینت تعریف میشه تنش ها رو نمیشه مشاهده کرد راه حلی تونرم افزار برای این کار تعبییه شده آیا؟بازم معذرت میخوام مهندس پست مرتبط نتونستم پیدا کنم تا سوالم رو بپرسم خیلییییییییی ممنون
عجیبه چون این پست تخصصی در خصوص RP نوشته شده:
https://umec.ir/abaqus-reference-point/
مفهوم RP همینه؛ یعنی تمام خواص را به این نقطه نسبت بدید؛ جسم صلب که تنش نداره
با سلام
از مطالب غنی و بروز شما سپاسگزارم.
در خصوص تنش های وارده به لوله و همچنین تغییر شکل در اثر افزایش دما ، به این صورت که مانند پین داخل زمین فرو رفته، از چه گامی برای حل باید استفاده کنیم؟
سلام
اگر دما و تنش اثر همزمان روی هم دارند (مثل همین مثال بالا) باید از حلگر کوپل استفاده کنید
در غیر اینصورت میتونید اول حل حرارتی و بعد حل سازه را انجام بدهید
متشکرم از راهنمایی شما
با سلام، خدا قوت… در یک تحلیل کوپل حرارتی – تنشی الزاما باید شار وارد شود؟ برای مثال در اینگونه تحلیل ها برای تیوبی که صرفا دارای دمای بالا و تحت فشار داخلی می باشد (عملا شار حرارتی نداریم) و می خواهیم اثر همزمان، دما و فشار داخلی در تیوب را بر تنش داشته باشیم، لازم است؟ با تشکر
سلام
الزامی وجود نداره؛ شما نیاز به دما (و یا کمیت مرتبط با دما) خواهید داشت
تحلیل کوپل مفهوم خاص خودشو داره؛ مثل یک فرآیند اکستروژن
اعمال تنش باعث بالا رفتن دما میشه و متعاقبا بالا رفتن دما خواص مکانیکی را دستخوش تغییر میکنه
در نتیجه کاملاً به هم وابسته هستند
بسیار عالی…
پس نتیجتا در این گونه تحلیل با اعمال خواص وابسته به دما و البته دمای موردنظر به قطعه، اثر همزمان فشار و دما بر تنش لحاظ خواهد شد؟!
فکر میکنم توضیح واضح بود
اگر دما و تنش در طول یک فرآیند بر هم اثر دارند باید تحلیل کوپل در نظر بگیرید
اما اگر یک قطعه یک دمای مشخص داره و حالا نیاز به یک تحلیل تنش باشه دیگه جنس آنالیز کوپل نیست
سلام خسته نباشید
مش متناسب با دو استپ متفاوت است چطور میشه برای حل دو استپ متفاوت از یک مش استفاده کرد؟ هنگام حل بهم خطای انتخاب مش متناسب با حلگر میده
ممنون
سلام
چه استپهایی در تحلیل دارید؟
متن خطایی که دریافت میکنید چی بوده؟
سلام وقت بخیر
برای تحلیل عملیات حرارتی یک استوانه رو میخوام با سرعت یک سانتیمتر بر ثانیه وارد محیط کوئنچ کنم.لطفا توضیح دهید از چه استپی باید استفاده کنم که تنش حرارتی و اعوجاج رو بتونم از تحلیل بدست بیارم؟
ممنون
سلام
شما باید بار حرارتی را با این نرخ اعمال کنید
ابتدا یک استپ حرارتی تعریف کنید؛ مسئله را حل کنید، در یک مسئله جداگانه نتایج تحلیل حرراتی را به کمک Predefined Field روی فایل تحلیل تنش مپ کنید
سلام
ممنون از پاسختون
برای اعمال بار حرارتی با نرخی که گفته شد نیاز به سابروتین هست؟ چطور باید انجام بدم
میتونید با همون AMPLITUDE کار را پیش ببرید