تحلیل اتصالات رزوه‌دار توسط آباکوس

اگر مجموعه مثال‌های کاربردی Abaqus را در سایت آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک دنبال کرده باشید، با تحلیل اجزای محدود برخی از اتصالات مکانیکی آشنا شده‌اید. قصد داریم در این مثال، شما را با تحلیل اتصالات رزوه‌دار (نظیر پیچ و مهره) در آباکوس آشنا کنیم.

پیچ‌ها را می‌توان از ساده‌ترین اتصالات جداشدنی به شمار آورد که بوسیله آن کاربر قادر است در لحظه دلخواه، قطعات به هم متصل شده را از هم جدا و مجددا به یکدیگر متصل نماید. از نقطه نظر اقتصادی، پیچ‌ها بسیار مقرون به صرفه‌تر از اتصالاتی نظیر جوش هستند. حوزه کاربرد گسترده (نظیر آب‌بندی و جلوگیری از خروج سیالات، انتقال نیرو، متصل کردن قطعات متنوع مکانیکی در یک سازه) و صرفه اقتصادی، پیچ‌ها را به یکی از محبوب‌ترین اجزای مکانیکی بدل ساخته است. از اینرو تصمیم داریم تا به کمک نرم‌افزار آباکوس، این اتصالات پرکاربرد را مورد بررسی و تحلیل قرار دهیم. با ما در این آموزش پروژه‌محور همراه باشید.

صورت مسئله تحلیل اتصالات رزوه‌دار (Threaded Connectors) در آباکوس

دو عضو مکانیکی از طریق رزوه‌های موجود در بخش انتهایی خود به یکدیگر متصل شده‌اند. اگر اجزا از فولادی با تنش تسلم 860MPa و مدول یانگ 210GPa ساخته شده باشند و باری با بزرگی 1E6 واحد بر آنها وارد شود، رفتار مجموعه را از نقطه نظر تنش در رزوه‌ها مورد بررسی قرار دهید.

• ◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی عمران – مهندسی صنایع
• ◄  اطلاعات بیشتر در: Simuleon.com

دانلود فایل‌ Sat تمرین

حل مسئله آنالیز اتصالات رزوه‌دار در ABAQUS

در ابتدا فایل Sat مربوط به مدل هندسی مسئله را دانلود کرده و از مسیر File → Import → Part به فراخوانی آن در آباکوس بپردازید. از آنجایی که هندسه و بارگذاری مسئله دارای تقارن است می‌توانید از مدل تقارن محوری در این تحلیل کمک بگیرید، لذا در هنگام وارد کردن قطعات به ماژول Part گزینه Axisymmetric را فعال نمایید.

سپس وارد محیطProperty  شده و مطابق داده‌های ذکر شده در صورت مسئله، به تعریف ماده مناسب بپردازید ( فراموش نکنید ابعاد موجود در فایل، میلی‌متری است). در ادامه نیز مقاطعی از نوع Solid همگن ایجاد کرده و به هر دو عضو اختصاص دهید.

پروسه تحلیل در آباکوس را با وارد کردن و مونتاژ دو عضو در محیط Assembly دنبال نمایید. چنانچه از فایل مورد اشاره استفاده کرده باشید، مشکلی در زمینه جایابی قطعات وجود ندارد و می‌توانید بدون اعمال تغییرات خاص، به محیط Step بروید.

در ماژول Step نیز، دو حلگر مجزا از نوع Static, General مطابق شکل زیر ایجاد کنید.

بدون شک شما همراهان گرامی، با اهمیت ماژول Interaction در آباکوس برای تحلیل‌های تماسی واقف هستید. از این‌رو، به محیط مذکور وارد شوید و با توجه به راهنمای تصویری زیر، به تعریف خواص تماسی بین دو عضو رزوه‌دار بپردازید.

با اتمام فرآیند فوق در محیط Interaction، برای تعریف شرایط مرزی و بارگذاری وارد ماژول Load شوید. سپس سطح فوقانی و زیرین عضو بالایی را در گام Initial در تمامی جهات مقید کنید.

در قسمت BC Manager ، جابجایی ایجاد شده برای سطح فوقانی در گام Step-2 را در جهت U2 به 0.5 تغییر دهید. سپس، مانند تصویر زیر، قسمت مشخص شده از پیچ پایینی را انتخاب کرده و در گام Step-1 باری از نوع Bolt Load با بزرگی 1E6 به آن وارد کنید.

از قسمت Load Manager و در گام Step-2 شیوه اعمال بار را به Fixed at Current Length تغییر دهید.

در آخرین مرحله از تحلیل اجزای محدود در آباکوس، به محیط Mesh وارد شوید و به کمک تصویر زیر، شبکه‌ای با اندازه تقریبی 2 واحد بر روی دندانه‌ها ایجاد کنید. اندازه دانه برای سایر بخش‌های هر دو عضو را به صورت پیش‌فرض نرم‌افزار در نظر بپذیرید.

کانتور تنش ایجاد شده در محل رزوه دو قطعه را در شکل زیر مشاهده می‌کنید. تجربیات خود از این تحلیل را با ما در میان بگذارید شاید تجربیات شما در شبیه‌سازی راهگشای مشکلات دوستانتان باشد !

منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک