تحلیل ارتعاشات خرپا در آباکوس

اهداف آموزش: با مطالعه این آموزش، اصول یک تحلیل ارتعاشی در آباکوس را فراخواهید گرفت. تعریف مودهای ارتعاشی در آباکوس، تعریف سطح مقطع تیر، ایجاد حلگر فرکانسی در آباکوس و اعمال شرایط مرزی ارتعاشی در آباکوس از پرکاربردترین مفاهیمی است که پس از مطالعه این آموزش بر آن مسلط خواهید شد.

شاید تحلیل خرپا تحت بارگذاری استاتیکی را بتوان اولین مفهوم مهندسی دانست که دانشجویان رشته مکانیک و عمران در درس استاتیک با آن آشنا می شوند اما تحلیل همین خرپا از نقطه نظر علم ارتعاشات، موضوع جالب و پرکاربردی به شمار می رود که کمتر به آن پرداخته شده است. در ادامه بحث آموزش مثال‌های پروژه‌محور نرم‌افزار آباکوس، با ما همراه باشید تا به کمک نرم‌افزار Abaqus به تحلیل ارتعاشی یک خرپا بپردازیم.

صورت مسئله تحلیل ارتعاشات یک خرپا (Truss) با آباکوس

خرپای شکل زیر را که از فولاد ساخته شده در نظر بگیرید (مدول یانگ، Gpa210 و نسبت پواسون 0.3). اگر سطح مقطع تمامی اعضا به شکل I باشد، فرکانس طبیعی سازه را بیابید.

حل مسئله تحلیل ارتعاشات یک خرپا در  ABAQUS

مطابق هندسه ترسیم شده در شکل فوق، به ایجاد یک خرپا در ماژول Part و به روش 2D /Deformable/Wire بپردازید.

در ادامه و در محیط Property، خواص مکانیکی الاستیک ذکر شده در صورت مسئله را وارد کنید. از آنجایی که تحلیل فرکانسی، یک آنالیز دینامیکی محسوب می‌شود باید حتما مقدار چگالی ماده بکار رفته در سازه نیز لحاظ شود (7800Kg/m^3).  سپس با کلیک بر روی آیکون مشخص شده در تصویر زیر، سطح مقطع مناسب را انتخاب کرده و مطابق تصاویر زیر ابعاد هندسی مقطع را وارد کنید.

در انتها نیز مطابق توضیحات داده شده در تمرین‌های پیشین، یک جهت اختصاصی برای اعضا تعیین نمایید (نحوه تعریف Beam Orientation در آباکوس). با مونتاژ مدل هندسی ایجاد شده در محیط Assembly مقدمات ایجاد گام‌های حل در ماژول Step فراهم خواهد شد. سپس بر اساس هدف مسئله که آنالیز ارتعاشی سازه است، حلگر Frequency را از منوی مربوطه برگزینید.

در پنجره بعد و در مقابل عبارت Number of eigenvalue requested  تعداد مودهای دلخواه را وارد نمایید (هدف ما 8 مود اول بوده است).

در ادامه، به ماژول Load رفته و مفصل پایین در سمت چپ خرپا را در جهت‌های 1 و 2 مقید کنید.

عملیات فوق را در مفصل سمت راست نیز انجام دهید، اما این‌بار محدودیت را تنها در جهت 2 اعمال کنید.

ایجاد شبکه‌بندی اجزای محدود در ماژول Mesh آخرین مرحله قبل از تحلیل اجزای محدود مسئله خواهد بود.

مجموعه تصاویر زیر، بیانگر مودهای مختلف ارتعاشی در خرپای مذکور است.

منبع: آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک