اتصالات در مکانیک به دو دسته دائم و جداشدنی تقسیم می شوند. بدون شک، جوش بعنوان یکی از اتصالات دائمی همواره مورد توجه محققین و صنعتگران بوده است به نحوی که بسیاری از خبرگان این حوزه، جوش را گلوگاه صنعت می نامند. تحلیل انتقال حرارت در پروسه جوشکاری نیز از موضوعات مورد علاقه پژوهشگران برای مدلسازی در نرم‌افزار آباکوس است. با توجه به اهمیت موضوع تصمیم گرفتیم تا آموزش مدلسازی فرآیند جوشکاری و آنالیز انتقال حرارت آن در آباکوس را برای شما عزیزان آماده کنیم. با ما در این آموزش همراه باشید.
تذکر: در تاریخ 4 خرداد 95 آوزشی تحت عنوان “مدلسازی و تحلیل جوش T شکل در آباکوس” در سایت قرار گرفت. در صورت علاقه به مبحث جوشکاری به هیچ عنوان آن آموزش کاربردی را از دست ندهید.
صورت مسئله مدلسازی و تحلیل انتقال حرارت در فرآیند جوشکاری توسط آباکوس
هدف از این آموزش پروژه محور، شبیه‌سازی انتقال حرارتی است که در منطقه خط جوش ایجاد می شود. قطعه مورد نظر برای این تحلیل؛ یک ورق مطابق شکل زیر است.
◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی مواد (متالورژی) – مهندسی صنایع – مهندسی عمران
حل مسئله شبیه‌سازی و آنالیز انتقال حرارت در فرآیند جوشکاری توسط نرم‌افزار Abaqus
با توجه به ماهیت سه‌بعدی مسئله، از ماژول Part و با انتخاب حالت 3D، Deformable به ایجاد یک مکعب با ابعاد مشخص شده در شکل فوق بپردازید. حتما متوجه شده‌اید که مکعب زیر بیانگر دو قطعه پس از فرآیند جوشکاری است.
در ادامه و در محیط Property مطابق جدول زیر، خواص مکانیکی و حرارتی مورد نظر را وارد نمایید. بحث انتقال حرارت هدایت در طول پروسه جوشکاری، ضرورت تعریف ضریب Conductivity را در این ماژول نشان می دهد.
| Density | Specific Heat | Conductivity | Yield Stress | Poisson’s Ratio | Young’s Modulus |
| 7.8 g/cm^3 | 1 | 43 | 164 MPa | 0.3 | 200 GPa |
سپس مقطعی از نوع Solid را برای تحلیل انتخاب کرده و پس از تعریف، به مکعب مورد نظر اختصاص دهید.
پس از طی مراحل فوق، وارد ماژول Assembly شده و مکعب مورد نظر را در اصطلاح مونتاژ کنید. از آنجایی که برای تحلیل انتقال حرارت در نرم افزار Abaqus، به المان نیاز داریم، بر خلاف روند متداول تحلیل مسئله به ماژول Mesh رفته و شبکه ای با اندازه المان 5 را برای مکعب مورد نظر بکار می گیریم.
وجود المانهای گوناگون در بخش کتابخانه جهت تحلیل اجزای محدود مسائل گوناگون، از برجسته‌ترین نقاط قوت آباکوس به شمار می رود (خانواده المانها در آباکوس). بحث انتقال حرارت نیز از متداول‌ترین مباحث صنعتی به شمار می رود. از اینرو المانهای ویژه ای برای این موضوع در نرم افزار Abaqus تعبیه شده است. در بخش Element Type ، از المانهای Standard خطی ویژه تحلیل انتقال حرارت کمک می گیریم.
حال به ماژول Assembly بازگشته و با استفاده از مسیر Tools → Set → Create در منوی اصلی، نسبت به انتخاب دسته المانهای مربوط به خط جوش اقدام می کنیم. با توجه به ماهیت مسئله، باید هشت المان موجود در راستای طولی ورق را در هشت Set جداگانه قرار دهیم (مطابق مسیر فوق).
در ادامه به محیط Step رفته و مطابق شکل زیر یک حل حرارتی را انتخاب می کنیم.
سپس، به زبانه Incrementation وارد شده و حداکثر تغییرات دمایی در هر Increment را معادل 50 واحد لحاظ می کنیم.
همانگونه که در گام قبل نیز اشاره شد، باید هشت Step جداگانه مانند بالا ایجاد کنیم. فراموش نکنید به کمک بخش Edit History Output Request در همین ماژول، خروجی‌های ضروری در تحلیل انتقال حرارت را فعال نمایید.
در مراحل پیشین تحلیل، به ایجاد هشت Set از المانهای خط جوش اشاره کردیم. حال در ماژول Load به تعریف بار حرارتی برای این مجموعه خواهیم پرداخت. برای اینکه بار حرارتی ایجاد شده در هر Step بر روی سایر گام‌های حل تأثیرگذار نباشد (فرآیند جوشکاری را بخاطر بیاورید. الکترود رو به جلو حرکت کرده و در هر لحظه بار حرارتی تنها به یک ناحیه وارد می شود)، وارد Load manager شده و بارگذاری را در مراحل بعد به حالت غیر فعال در آورید.
از آنجایی که فرآیند ایجاد شبکه اجزای محدود را پیشتر انجام داده‌ایم، نیازی به طی این مرحله در ماژول Mesh نبوده و همه چیز برای انجام یک تحلیل انتقال حرارت از فرآیند جوشکاری در نرم افزار آباکوس آماده است. شکل متحرک زیر نیز نشان دهنده کانتور دمایی در امتداد خط جوش در این تحلیل است.
منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک
قطعه از ابتدا پارتیشن بندی نشده است البته اگر درست متوجه شده باشم. بنابراین چگونه باید بارگذاری را برای هر استپ انجام داد؟
با تشکر از توجه شما
اگر با دقت مطالعه میکردید متوجه میشدید:
“از آنجایی که برای تحلیل انتقال حرارت در نرم افزار Abaqus، به المان نیاز داریم، بر خلاف روند متداول تحلیل مسئله به ماژول Mesh رفته و شبکه ای با اندازه المان 5 را برای مکعب مورد نظر بکار می گیریم.”
در ادامه هم عرض کردم:
“حال به ماژول Assembly بازگشته و با استفاده از مسیر Tools → Set → Create در منوی اصلی، نسبت به انتخاب دسته المانهای مربوط به خط جوش اقدام می کنیم. با توجه به ماهیت مسئله، باید هشت المان موجود در راستای طولی ورق را در هشت Set جداگانه قرار دهیم”
ما از المانها set ایجاد کردیم و بارگذاری را به set ها اعمال کردیم؛ نیازی به پارتیشن نیست
موفق باشید . . .
سلام، خسته نباشید و ممنون از سایت بسیار آموزنده تان
ببخشید یه سوال داشتم
میزان دانسیته را برای قطعه بالا چه مقدار در نظر گرفته اید؟
سلام
ممنون از توجه شما
چگالی: 7.8g/cm^3
با سلام و تشکر از این مثال آموزنده تحلیل انتقال حرارت در فرآیند جوشکاری.
دوست عزیز من این مدل را در آباکوس مطابق راهنمایی های شما در این سایت انجام دادم. پس از ارسال به job و شروع تحلیل 8 عد Warning با عنوان زیر مشاهده شد و تحلیل قطع شد. لطفا راهنمایی بفرمایید. با تشکر
No valid radiation output requests have been generated. This may be because exist in the model.
سلام
نکته ای که شما اشاره کردید هشداره، خطا نیست و موجب قطع تحلیل نمیشه
خطا هم مربوط به عدم ثبت نتایج خروجی بوده (خروجی مربوط به تحلیل انتقال حرارت تابشی که اصلا در این مسئله مطرح نیست)
برای پیدا کردن دلیل قطع تحلیل باید Errorها را بررسی کنید
با سلام مجدد و تشکر از راهنمایی شما. کاملا صحیح می فرمایید یک Errors به این متن ظاهر شده و ظاهرا مدل نتونسته وارد مرحله آنالیز بشه. متن Error به شکل زیر میباشد. لطفا در این مورد راهنمایی فرمایید. با سپاس
specific heat requires the use of*density*
Analysis Input File Processor exited with an error.
چگالی ماده مورد نظر را وارد نکردهاید
چگالی: 7.8g/cm^3
بی نهایت سپاسگذارم. شما واقعا با این سایت و وقتی که میذارین نعمتین آقای مهندس.
سپاسگزارم
برقرار باشید
سلام جناب مهندس. من این مدل رو خیلی روش کار کردم اما کانتوری که بعد از تحلیل بدست میارم این المانها ی مسیر جوش وقتی خط جوش داره جلو میاد همش قرمز هستن و المانهای اطراف خط جوش هم زرد و سبز و نهایتا آبی میشن. سرعت حرکت خط جوش هم خیلی بیشتر از نتایج مثال شماست. انگار انتشار حرارت هم فقط در عرض المان خط جوش و یک المان در سمت چپ و راست آن اتفاق میفتد. لطفا راهنمایی بفرمایید. با تشکر
به نظر شما بدون دیدن مدل چطوری کمک کنم؟!
دقت داشته باشید کانتور نشان داده شده کانتور دماست، در خصوص سرعت هم شما میتونید در Visualization هر مقدار خواستید انیمیشن را آهسته یا تند کنید
با سلام خدمت شما.من یه سوالی داشتم و اون هم اینست که من یک مدل طراحی و انالیز کردم و لی متاسفانه دمایی که برای جوش نشان میدهد در قسمت کانتورها یک عدد مثبت با توان منفی است.در قسمت اموزش, شما عدد وارده در قسمت load را برابر 200 در نظر گرفته اید.سوالی که دارم اینست که این عدد راچگونه بدست اورده اید؟ و من چه طور می توانم عدد مربوط به تحلیل جوشکاری ام را یک عدد مطابق با حرارت جوشکاری و بدون توان منفی بدست بیاورم.
با تشکرر از ساایت و بسیاااار خوب و مفیدتون
خدا خیرتون بده
سلام
صرفا یک دمای ورودی هست؛ هر مقداری که فکر میکنید به واقعیت نزدیکتره وارد کنید
در جریان جزئیات تحلیل شما نیستم که بتونم روی خروجی ها و نتایج نظر داشته باشم
موفق باشید . . .
با سلام خدمت آقای سروری
من میخوام یک جوش لب به لب v شکل(single v butt welding) رو در نرم افزار آباکوس مدل کنم و تست خستگی خمشی را روی آن انجام دهم. به دنبال یک استاندارد میگشتم واسه این کار که از اندازه های استاندارد واسه مدل کردن این نمونه استفاده کنم ولی متاسفانه این استاندارد رو پیدا نکردم و حتی در مقاله های مرتبط نیز سرچ کردم.فقط یک استاندارد به نام ASTM STP 648 پیدا کردم و نمیدونم که واسه کار من هست یا نه.
خواستم اگر امکانش هست در این زمینه بهم کمک کنید.
با تشکر
سلام
در خصوص بحث خستگی یک رفرنس جامع وجود داره که ممکنه بتونه کمکتون کنه (Handbook of Fatigue Testing, STP 566)
رفرنسی هم که خودتون اشاره کردید از مراجع متداول به شمار میره
استاندارد ISO/TR 14345:2012 هم به بحث خستگی در اتصالات جوشکاری شده میپردازه
همچنین استاندارد TWI مباحثی در خصوص خستگی داره؛ پیشنهاد میکنم مطالعه کنید (استاندارد TWI در خستگی سازه های جوشکاری شده-لینک جستجو)
موفق باشید . . .
سلام
میخواستم بدونم از نرم افزار deform 3D امکان انتقال داده های حرارتی خروجی از این نرم افزار به آباکوس وجود داره؟
چون در ادامه قرار هست با این داده ها شبیه سازی جوش در آباکوس انجام بشه.
سلام
اطلاعی ندارم
با سلام
امکانش هست تحلیل تنش اتصال 2 لوله ساده جدار نازک که توسط عملیات جوشکاری با یکدیگر متصل می شوند را توضیح بدهید؟ باتشکر
سلام
پس از مدلسازی لوله ها از قید Tie برای اتصال دو قطعه استفاده کنید (آشنایی با قید Tie در آباکوس)
موفق باشید . . .
ممنون. و اگر بخواهم محل جوش را به صورت تخصصی بررسی کنم به چه صورت می باشد؟
به مثال زیر رجوع کنید؛ میتونه راهگشا باشه
تحلیل جوشT شکل در آباکوس
سلام
در تحلیل انتقال حرارت جوشکاری از قید tie بین دو قطعه استفاده کردم و از استپ coupled temp. disp استفاده کردم(چون نیاز به مقادیر تنش هم دارم)
ولی یکی اینکه دو قطعه با هم دمایشان تغییر میکند و در همه جایشان(نه فقط در المانهای خط جوش) و دوم اینکه در خروجیهام تنش وجود نداره با اینکه قطعات را مقید نموده ام.
لطفا راهنمایی کنید.
سلام
نظری ندارم چون من از شرایط مرزی، بارگذاری، صورت مسئله و از همه مهمتر مدلسازی که شما انجام داده اید اطلاعی ندارم
موفق باشید . . .
در مسئله ای که حل کردید time period را چند گرفتید برای هر استپ؟
من این مسئله را همانند آنچه گفته اید انجام دادم ولی تغییرات دمایی setها با هم اتفاق می افتد و خط اثر جوش پیدا نیست
1 واحد زمانی
اگر مسئله را دقیقا مطابق گامها انجام بدهید مشکلی پیش نمیاد
ببخشید نباید همانند تعریف load ، خروجیها هم در استپهای جداگانه تعریف شوند و در هر هرکدام استپهای دیگر غیر فعال شود؟
ببخشید الان خوب شد ولی باز مشکلی که هست اینکه خط اثر جوش مثل اونی نیست که شما گذاشتید. قرمز شدن setها به صورت یک خط ممتد پیش میرود. یعنی با قرمز شدن هریک قبلی هم قرمز باقی میماند.
کاش میشد عکسش رو براتون بفرستم مهندس
کانتوری که من گذاشتم دمایی است، به این نکته توجه داشته باشید
اگر مطابق مراحل بالا پیش رفته باشید کانتور شما هم به همین شکل خواهد شد
با حوصله و تمرکز کار را انجام بدهید
خیر
عذر میخوام در صورت وارد کردن ضریب انبساط حرارتی با بکارگیری استپ couple temp. disp و مقید کردن قطعه از طرفین شاهد اعوجاج و تغییر شکلهای بزرگ هستیم و مقادیر تنش هم نمایان میشوند که با آن میتوان تنشهای پسماند را اندازه گیری کرد.
در بحث جوشکاری این قضیه به واقعیت نزدیکتر نیست؟
بستگی به زاویه دید شما و هدفتون از تحلیل داره
در اینجا بحث بیشتر انتقال حرارت بوده نه آنالیز تنش
سلام و خدا قوت
یه ماده ای میخوام تعریف کنم که خواص ماده طی دماهای مختلف تغییر پیدا میکنه مثل ضریب رسانش چگالی و …
چطور باید این کارو انجام ردم
سلام
در هر بخش که قصد وارد کردن داده را دارید (چگالی، ضریب رسانش، خواص مکانیکی و . . .) یک گزینه تحت عنوان use temperature-dependent data وجود داره
با فعال کردن تیک مربوطه میتونید خواص مورد نظر را در دمای دلخواه وارد کنید
سلام و خسته نباشید
در مورد افزونه weld modeler میشه یه مرجع یا فایلی معرفی کنید که روش کار با اونو آموزش بده؟
من نمیدونم چطوری میشه باهاش کار کرد و بهش نیاز دارم
سلام
مرجع خاصی براش وجود نداره؛ اما فیلمهایی از حل مثال با افزونه weld modeler در آباکوس وجود داره که میتونه مفید باشه
سرچ کنید راحت پیدا میشه
میشه بگید چ امکاناتی داره این ماژول؟ مثلا قابلیت تعریف ولتاژ ورودی، ماده پر کننده، اندازه گیری تنش پسماند و …
در حقیقت میشه بجای سابروتین نویسی از این استفاده کرد؟
میتونید توضیحات مربوط به افزونه weld modeler را در کاتالوگ زیر مطالعه کنید:
معرفی پلاگین weld modeler در آباکوس
معرفی Extension های آباکوس
اون لینک دانلودی ک بالاتر از افزونه گذاشتید جوش دوبعدی و سه بعدی هست؟
تنها نسخه موجود از weld modeler همینه
فیلم حل مسئله جوش سه بعدی با پلاگین weld modeler در آباکوس
فیلم حل مسئله جوش دو بعدی با پلاگین weld modeler در آباکوس
? ممنون میشم همه پرسشهاتون را در قالب یک کامنت طرح کنید تا نظم سایت بهم نخوره
با سلام و تبریک سال نو
بدست آوردن تمرکز تنش محل اتصال دو قطعه استوانه شکل که توسط عملیات جوشکاری شده به هم متصل شده اند در نرم افزار آباکوس به چه صورت می باشد؟ ((قطعات تحت فشار داخلی می باشند)) با تشکر
سلام
نوروز شما هم مبارک
میتونید این مقاله را مطالعه بفرمایید : محاسبه ضریب تمرکز تنش در اتصالات جوشی به کمک آباکوس
موفق باشید . . .
سلام
آیا روش دیگری برای تحلیل حرارت در مسیر های طولانی با تعداد المان زیاد وجود دارد؟ (این روش با افزایش المان بسیار زمان گیر خواهد بود)
از توجه و صبر شما متشکرم
سلام
میتونید از یک اسکریپت پایتون یا سابروتین DFLUX استفاده کنید
موفق باشید
امکانش هست منبعی (فارسی یا انگلیسی) برای یادگیری سابروتین و اسکریپت نویسی در آباکوس معرفی بفرمایید؟
خیلی ممنون
برای سابروتین میتونید فایل زیر را دانلود کنید:
https://goo.gl/rKs2Xo
برای اسکریپت باید مبانی زبان پایتون را یاد بگیرید؛ سرچ کنید منبع زیاده
بینهایت متشکرم
سلام و عرض ادب
وقت شما به خیر وشادی
سرعت چرخش ابزار در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در نرم افزار چگونه باید اعمال شود؟
سپاس
سلام
در ماژول Load بخش شرایط مرزی (BC)، زیر مجموعه Mechanical گزینه ای تحت عنوان Velocity/Angular Velocity وجود داره که میتونید بوسیله این گزینه سرعت دورانی مورد نظرتون را به قطعه اعمال کنید
موفق باشید . . .
سلام
سپاسگزارم
شاد و پیروز باشید
برقرار باشید