در سال‌های اخیر و با گسترش نیاز به مواد هوشمند در زمینه‌های مختلف صنعتی، شاهد پیشرفت‌های چشمگیری در رشد تولید و بکارگیری این مواد بوده‌ایم. در این میان مواد مرکب یا کامپوزیت‌ها (Composite) بعنوان یکی از شاهکارهای مهندسی توانسته‌اند جای خود را در صنایع پیشرفته و حساس باز کنند. مواد مرکب از دو جزء تشکیل شده اند: ماتریس یا زمینه و فیبر یا رشته. بسته به کاربرد مورد نظر شما ترکیب این دو عنصر می‌تواند خواصی بی‌نظیر برای شما ایجاد نماید. عواملی نظیر درصد وزنی رشته‌ها و نیز جهت قرارگیری این الیاف نقش اساسی در ایجاد خواص مکانیکی خاص را ایفا می‌کنند. ممکن است شما در طراحی خود به ماده‌ای نیاز پیدا کنید که در یک جهت دارای استحکام بسیار بالاتری ست و در راستای دیگر این مقدار از استحکام مورد نیاز نیست. شاید بتوان مواد مرکب یا کامپوزیتی را بهترین پاسخ در این مسائل به شمار آورد.
اگر شما نیز درس مکانیک شکست را گذرانیده باشید و یا در ترم جاری با آن دست و پنجه نرم می‌کنید این مثال کاربردی برای شما مفید خواهد بود. بحث گسترش ترک (Crack Propagation) و مدلسازی آن در نرم‌افزار Abaqus یکی از موضوعات مورد علاقه اساتید در پروژه‌ها و تکالیف مکانیک شکست است و تقریبا در هر ترم گروهی از دانشجویان به ارائه این تمرین مشغول می‌شوند. از اینرو تصمیم گرفتیم تا موضوع رشد ترک به روش XFEM در یک ورق کامپوزیتی را در آباکوس تحلیل و شبیه‌سازی کنیم. آن دسته از عزیزانی که با مواد مرکب آشنایی دارند قطعا در تعریف پارامترها و خواص مکانیکی دید بهتری خواهند داشت. از اینرو توصیه می‌کنیم پیش از شروع به مدلسازی این مسئله، در خصوص مواد مرکب و معیارهای شکست در این مواد اطلاعات ابتدایی را کسب کنید.
به‌روزرسانی: در تاریخ 12 مرداد 95 این آموزش به‌روز شد.
صورت مسئله تحلیل و مدلسازی رشد ترک در آباکوس با روش XFEM
نمونه‌ای کامپوزیتی با ابعاد زیر در نظر بگیرید. جنس نمونه کربن/ اپکسی و جهت قرارگیری الیاف در این ماده 0 و 90 درجه است. چنانچه ترکی با طول معین در وسط این نمونه قرار داشته باشد، رفتار قطعه را در اثر باگذاری کششی در آباکوس تحلیل نمایید.
- ◄حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی نساجی – مهندسی عمران
- ◄اطلاعات بیشتر در: Simuleon.com
حل مسئله آنالیز رشد ترک در نرم‌افزار ABAQUS
در ابتدا فایل cae مربوط به مسئله را دانلود کرده و در آباکوس فراخوانی نمایید. این فایل حاوی اطلاعات هندسی، گام‌های حل، شرایط مرزی، بارگذاری و نیز شبکه‌بندی اجزای محدود است. از اینرو تمرکز خود را بر روی دو موضوع ماده کامپوزیت و تحلیل XFEM متمرکز خواهیم کرد.
لینک دانلود: دانلود فایل آباکوس (CAE) پروژه تحلیل رشد ترک سه‌بعدی ورق کامپوزیتی با روش XFEM در آباکوس از لینک زیر:
تذکر: از آنجایی که نسخه بکار رفته در مدلسازی فایل بالا، آباکوس 6.13 است، بنابراین دوستانی که نسخه‌های پایین‌تر را دارند می‌توانید فایل inp مساله را از لینک زیر دانلود کنند.
پس از باز کردن فایل مذکور در محیط Abaqus، به ماژول Part وارد شده و یک قطعه از نوع Shell, Extrude (سه بعدی) به طول 11 و عمق 6 میلی‌متر ایجاد کنید. این قطعه معرف ترک خواهد بود. سپس به محیط Assembly بروید و قطعه ایجاد شده را مونتاژ نمایید. از آنجایی که عمق و طول ترک، از ضخامت ورق بیشتر است لذا فاصله‌ای به اندازه 1 میلی‌متر در هر سه بعد قطعه لحاظ کنید.
همانطور که در صورت سؤال عنوان شد، الیاف در دو راستای 0 و 90 درجه قرار گرفته‌اند. از اینرو ضروری است تا خواص مکانیکی مورد نظر در این دو راستا تعریف گردد. به ماژول Property رفته و ماده‌ای با نام T300/920_90 تعریف نمایید. مسیر Mechanical → Elasticity در پنجره باز شده را دنبال کرده و Type : Engineering Constants را برگزینید. سپس خواص مکانیکی مورد نظر را بر اساس داده‌های زیر وارد نمایید.
در ادامه و با هدف تعریف معیار شکست در نمونه، مسیر Mechanical → Damage for Traction Separation Laws → Maxs Damage را دنبال کرده و مطابق تصویر زیر، به تکمیل فیلدهای مورد نظر بپردازید.
سپس بر روی دکمه Suboptions کلیک کرده و گزینه Damage Evolution را انتخاب نمایید.
مجددا با کلیک بر روی دکمه Suboptions گزینه Damage Stabilization Cohesive را انتخاب نموده و در پنجره باز شده مقدار 1e-5 را وارد نمایید.
در ادامه مقطعی از نوع Solid همگن با ماده فوق ایجاد کرده و به بخش‌های نشان داده شده در شکل زیر اختصاص دهید.
با هدف تعریف جهت برای ماده، بر روی دکمه Assign Material Orientation کلیک کرده و ناحیه مشخص شده در تصویر فوق را انتخاب نمایید. سپس از Prompt Area حالت Use Default …. را برگزینید.
در پنجره باز شده Datum csys-1 را بعنوان سیستم مختصات انتخاب کرده و مانند تصویر زیر به تکمیل موارد مورد نیاز بپردازید.
حال به محیط Interaction رفته و از مسیر Special → Crack → Manager در منوی اصلی، به تعریف ترک بپردازید. برای این منظور نواحی مشخص شده در شکل زیر را در نظر گرفته و ترک ایجاد شده در ماژول Part را انتخاب نمایید.
حال باید گام‌های فوق در تعریف ماده را برای راستای 0 درجه تکرار کرده و پس از آن به تعریف ترک در نواحی باقیمانده بپردازید. از اینرو و با توجه به ذکر روند در مرحله قبل، از تکرار آن اجتناب کرده و تنها به درج راهنمای تصویری در نقاط متفاوت اکتفا خواهیم کرد.
پس از تعریف جهت برای ماده فوق، به محیط Interaction وارد شده و مطابق تصویر زیر، خواص لازم برای تماس را تعریف نمایید.
از منوی اصلی، مسیر Special → Crack → Manager را دنبال کرده و مانند آنچه در مرحله قبل شرح داده شد، در دو مرحله به تعریف ترک برای نمونه بپردازید (گام اول برای سطوح کناری و گام دوم برای سطوح باقیمانده از تحلیل).
پس از اتمام مراحل فوق، به ماژول Step وارد شده و حلگری از نوع static, General با زمان 1 ثانیه تعریف کرده و در ادامه مسیر Other → General Solution Controls → Edit → step-1 را طی کنید. اخطار ظاهر شده را پذیرفته و با استفاده از تصاویر زیر به اصلاح مقادیر پیش‌فرض اقدام ورزید.
سپس به محیط Load رفته و مطابق تصاویر زیر به اعمال جابجایی در نقاط تعیین شده بپردازید.
از آنجایی که مش‌بندی ورق کامپوزیتی در فایل cae مسئله انجام شده است (روش های مش بندی در آباکوس)، می‌توانید مسئله را برای حل به ماژول Job ارسال نمایید. تصویر زیر نشان‌دهنده کانتور تنش در نمونه کامپوزیتی مورد نظر پس از تحلیل در آباکوس است.
تجربیات خود از این تحلیل را با ما در میان بگذارید.
منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک
با عرض سلام و خدا قوت
مهندس نمیدونم چرا مدل من رشد ترک را نشون نمیده با اینکه تیک گزینه PHILSMرو در field outputزدم
لطفا راهنماییم کنید
باتشکر
درود بر شما
ممنونم
مشکلی وجود نداره، مراحل را که با دقت طی کنید مقدار پارامتر PHILSM قابل رؤیته و میتونید در قالب کانتور هم مشاهده کنید
موفق باشید . . .
با عرض سلام
در مدل سازی از سکشن سالید همگن استفاده کردید آیا از سکشن کامپوزیت میتوان رشد ترک را انجام داد یا نشدنی است؟
درود
مشکلی وجود نداره (البته نه با روشی که در این پست توضیح داده شده، برای اون نوع مقطع نیازی به تعریف پارتیشن برای جداسازی و تفکیک لایهها نیست)
میشه راهنمایی کنید چون errorمیدهد
باتشکر
ببینید ماهیت موضوع یکسانه ولی نحوه تعریف فرق میکنه
شما نمیتونید با روشی که بنده در این پست توضیح دادم از مقطع composite استفاده کنید، اگر خودتون به موضوع اشراف دارید که مشکلی نیست، انجام بدید. در غیر اینصورت قواعد ذکر شده را رعایت کنید
پیشنهاد میکنم حتما documentation را مطالعه کنید تا تفاوت دو موضوع را متوجه بشید
روشی که مد نظر شماست نیاز به تعریف پارتیشن نداره، ما در اینجا پارتیشن تعریف کردیم و با اینکار عملا لایهها از همدیگه تفکیک شدن
با سپاس فراوان از مهندس
مهندس در این مثال که زده اید آیا میتوان لایه چینی رو مشاهده کرد یا حتما باید لایه چینی کامپوزیتی انجام داد؟
خواهش میکنم
ببینید در روشی که از مقطع composite استفاده بشه امکان مشاهده لایهچینی هم وجود داره ولی در روش ذکر شده در این مثال، به کمک پارتیشن مقاطع از هم جدا شدن و به هر بخش لایه مورد نظر تخصیص داده میشه در نتیجه مشاهده چینش لایهها در این مثال مفهوم خاصی پیدا نمیکنه
موفق باشید . . .
درود بر شما
خسته نباشید
لطفاً اگر امکان دارد مقاله ای را که Mechanical of Prpperties و نیز Fracture Criterion و Damage Evolution را از آنها استخراج کرده اید را در اختیارمان قرار دهید.
با سپاس
ثوابت و ضرایب مورد نظر از کتاب Mechanics of Composite Materials; Robert M. Jones انتخاب شده (لینک)
درود بر شما
تیری کامپوزیت داریم که رویه آن از جنس فایبر کربن و مثلاً با چیدمان لایه ها به صورت s[0,90,45,-45,90,0] می باشد.سازه مود نظر منحنی می باشد ( از پلان). قصد داریم به جای محور مختصات Global از محور مختصات Local استفاده کنیم. می خواهیم به گونه ای محور مختصات را تعریف کنیم که با جهات فایبرها در انحنا هم خوانی داشته باشد. از Coordinate System و نیز Create Datum CSYS استفاده کردم ولی نتوانستم مشکل خود را حل کنم چون وقتی محوری را معرفی می کردم انتظار داشتم که مثلاً جهت X آن روی محیط دایره حرکت کند (نوک پیکان جهت X بایستی همراه با شعاع دایره بچرخد) در حالیکه وقتی تعریف میکردم جهت X در تمام نقاط ثابت بود و این محور مورد انتظار من نیست. لطفا راهنمایی کنید. ممنون.
فایل odb مورد نظرتون را باز کنید
به کمک مسیر Tools->Coordinate System->Create میتونید سیستم مختصات مطلوب برای نمایش نتایج را انتخاب کنید و بعد از مسیر Results->Options->Transformation-> User-specified نتایج را در سیستم جدید مشاهده کنید
این کار را انجام دادم و نتایج را مشاهده کردم لیکن قصدم این است که موقعی که محور مختصات تعریف میکنم، آن را به صورت Global تعریف نکنم (x,y,z) بلکه به صورت Localتعریف کنم که با توجه به تیر منحنی که دارم مثلاً جهت x برابر با راستای طولی فایبر 0 درجه در طول تیر منحنی باشد. وقتیکه در ماژول Property اقدام به تعریف Coordinate System میکنم جهت مورد دلخواه خود را فقط در ابتدای تیر میتوانم داشته باشم و متاسفانه در باقی نقاط تیر منحنی، جهات همان جهات نقطه ابتدای تیر می باشد در حالیکه من میخواهم هر نقطه از تیر منحنی جهت x در راستای فایبرهای 0 درجه باشد. آیا راه حلی برای این کار سراغ دارید؟
ممنون
خیر
با روش لایه چینی این پست چنین امکانی وجود نداره
سابروتین ORIENT برای تعریف مختصات دلخواه وجود داره ولی در خصوص مواد کامپوزیت با مقطع solid محدودیت داره
اگر با استفاده از composite layup ماده رو به هندسه اختصاص داده باشید در اون پنجره میتونید مختصات دلخواهی برای سطوح منحنی تعریف کنید به نحوی که سطح منحنی راستای سه و لبه منحنی یکی از راستاهای یک یا دو را داشته باشه.
بنده با روش این پست گفتم
صحبتی از composite layup نکردم
درود بر شما
تیری منحنی داریم با سطح مقطع مستطیلی. دو سوال از خدمت شما دارم:
1- می خواهم طول تیر را به 10 قسمت تقسیم کنم و پس از تحلیل، تمامی سطح مقاطع را پس از تغییر شکل مشاهده کنم و نیز سایر گزینه ها مثل تنش و … در سطح مقاطع؟
2- می خواهم اثر برش را در تحلیل تیر در نظر بگیرم. از کدام گزینه بایستی استفاده کرد تا اثر برش را در محاسبات درنظر بگیرد؟
با تشکر
از طریق ماژول visulization میتونید تنش در هر مقطعی که دوست دارید را مشاهده کنید
اثر برش لحاظ میشه به شکل خودکار
در ضمن سوالتون به موضوع پست هیچ ارتباطی نداره، در صورت غیر مرتبط بودن سؤال با موضوع مطرح شده پاسخی داده نخواهد شد
با سلام
مدل رشد ترک تحلیل کردم . البته مدل من یه ورق هست. اما رشد ترک نشون نمیده هرچند که گزینه های مربوط به ورق کامپوزیت نخواستم و استفاده نکردم حتی تیک مربوط به رشد ترک در STEP هم زدم اما با این حال در نتایج رشد ترک نشون نمیده. ممنون میشم راهنماییم کنید
چه پارامتری مد نظرتونه؟
سلام خسته نباشید
من قصد تحلیل ترک در سنگ رو داشتم و دو مدل برای اینکار ساختم با ترک اولیه و بدون ترک اولیه و بدون ترک متاسفانه فشاری که برای جوانه زنی ترک در مدل با ترک به دست میاد بیشتر از مدل بدون ترک هستش!
سوالم اینه که آیا این درسته؟و اگه درست نیست اشتباه یا مشکل از کجاس؟
سلام
اطلاع ندارم
در مدل انالیز قسمت تعریف ترک گزینه ALLOW CRACK GROWTH فعال نیست ؟ چطوری میتونم فعالش کنم؟ ممنون .
لطف کنید با دقت آموزش را مطالعه کنید
مسیر این کار توضیح داده شده
با سلام
مدل رو انالیز کردم مشکل بر طرف شد. ممنون از سایت خوب و مفیدتون.
حالا دارم روی یه قطعه دیگه ترک تحلیل میکنم . انالیز جدید روی یه قطعه مستطیلی با ضخامت 10 میلی ماتر هست. ترکی که براش تعریف میکنم یه ورق با عرض 2 میلی متر. قبل از تحلیل به مشکل بر میخوره و این پیام میده: ترک تولید شده با شکست برخورد کرده ترک به درستی تولید کنید.
من دقیقا همون روشهای قبلی پیش رفتم پس چرا برای این قطعه مشکل داره. نمیتونه ترک خوب درک کنه؟؟؟؟؟؟؟؟
خب وقتی قبلا این کار را انجام دادید که دیگه مشکلی نیست، با حوصله پیش برید حل میشه
در همین مثال هم ترک به شکل سه بعدی مدل شده، الگو بگیرید
با سلام
1. ممنون که فایل inp در سایت قرار دادید. لطفا تمام مثالهایی که توی سایت میذارید با فایل inp ضمیمه کنید دیگه عالی میشه.
2. تو این مثال از ماژول load استفاده نشده؟
تشکر
– به صلاحدید بنده جایی که نیاز باشه قرار داده میشه فایل inp
– استفاده شده، در داخل فایل cae بوده، بنده تکرار نکردم داخل متن؛ اگر دقت کنید بحثی پیرامون مشزنی و یا step حل هم عنوان نشده
سلام
فایل inp باز کردم اما روش های مش زنی بار گذاری و گام حل نشون نمیده؟ به اون روشها نیاز دارم. میشه راهنمایی کنید؟ خیلی متشکرم.
بزودی این پست را آپدیت میکنم و روش اعمال بار و گام زمانی حل را توضیح خواهم داد
پیگیر باشید
سلام و سپاس
برای حل مسئله مسیر Other → General Solution Controls → Edit → step-1 معرفی کردید. این قسمت روا دقیقا نمیدونم چی هست و چه کاری انجام میده فقط به عنوان الگو استفاده کردم و مدلم حل شد. میشه برای مطالعه در این زمینه اگر پستی توی سایت قرار داده شده معرفی کنید ؟ ممنون میشم .
به documentation مراجعه کنید
با سلام وسپاس
چطوری میتونم رشد ترک رو اندازه بزنم؟ مثلا ترک تا چه اندازه ای رشد کرده؟
با تشکر
میتونید از ابزار Query استفاده کنید (آچار فرانسه ای به نام Query در آباکوس)
ممنون
با سلام وسپاس
روش مش بندی این مدل به چه صورتی هست ممنون میشم راهنماییم کنید؟ همین روش انجام دادم اما متاسفانه المانهای مش در مشاهده نتایج در یک طرف مدل به هم وصل هستن؟؟؟ روش مش بندی خاصی داره؟
تشکر
Element Shape: Hex
Technique : Sweep
Algorithm : Medial Axis
با سلام و سپاس
میبخشید ایا روش control integral میتونه رشد ترک پیش بینی کنه؟یا فقط در روش xfem پیش بینی لحاظ شده؟
با تشکر
این فایل را مطالعه کنید (لینک)
سلام
من می خواستم یه کامپوزیت با فیلر های کروی رو شبیه سازی کنم .آباکوس همچین امکانی داره؟
با تشکر
سلام
خیر
به شکل پیش‌فرض امکانپذیر نیست
سلام
من می خوام برای وصل کردن دو تا ورق به هم به همراه المان های جوش به جای استفاده از قید تای قطعات رو به هم مرج کنم.
ولی خطوط تماس اون دو تا قطعه هم به هم مرج میشن.
به خاطر همین من در ماژول اینتراکشن مسیر زیر رو میرم:
special —> crack—> seam
و خط مذکور رو انتخاب و تایید می کنم
در کتاب مهندس رواجی نوشته شده که: (( با تعریف seam در مش بندی مدل این نکته در نظر گرفته خواهد شد که روی خط seam در هر نقطه دو گره تعریف شود. این دو گره به ظاهر یکی هستند ولی در واقع دو node هستند که کاملا روی یکدیگر قرار دارند و در صورت اعمال بار روی آنها از هم جدا خواهند شد.))
می خواستم ببینم روشم درسته؟؟؟
و یه سوال دیگر تو نمودار درختی نتوانستم این seam رو پیدا کنم ، برای حذف کردنش چه کار می شه کرد؟؟
پیشاپیش تشکر از راهنمایی تون
سلام
* در هنگام Merge کردن ، در بخش Intersecting Boundaries میتونید حالت Retain را انتخاب کنید
با اینکار مرزهای مشترک و خطوط تماس از بین نمیره
* از قسمت Assembly، بخش Engineering Features، قسمت cracks
موفق باشید . . .
سلام بله دقیقا من هم از retain استفاده می کنم
منظورم این بود که می خوام بعضی از سطوح بهم نچسبندچون همانطور که می دانیم وقتی دو تا قطعه رو جوش می دیم در اصل این جوشه که به هر دو قطعه می چسبه و خود قطعات به متصل نمی شن. ولی وقتی قطعات رو به هم مرج می کنیم تمامی سطوحی که با هم در تماس هستند به هم می چسبند و در نهایت یک قطعه رو تشکیل می دهند.
درست این هست که بین جوش و سطوح ورق ها از تای و بین سطوح ورق ها از تماس سطح به سطح استفاده کنیم.
ولی سوال من این هست که به نظر شما اگر کلیه ی قطعات رو به هم مرج کنیم و بعد در سطوحی که بین دو ورق هست و در اصل به هم وصل نمی شوند seam تعریف کنیم کار اشتباهی انجام دادیم؟
فکر نمیکنم منطقی باشه این روش
ممکنه با جستجو بتونید روش بهتری پیدا کنید
با سلام وسپاس
برای یافتن مقدار انتگرال j در خروجی چه مسیری باید برم؟ یه مثال حل شده نوشته بود برای یافتن این مقدار باید این فایل در پوشه نرم افزار با پسوند.dat جستجو کنید. این پسوند اوردم اما این فایلم یافت نشد؟ به این مقدار نیاز دارم ممنون میشم راهنماییم کنید؟ documention هم چیزی پیدا نکردم! اگر راهنماییم کنید ممنون میشم
بعد از تعریف ترک، به ماژول Step برید، در History Output حالت Domain را روی Contour Integral قرار بدهید
مسئله را مجدداً حل کنید
در همون فایل odb. هم قادر به مشاهده و ترسیم این پارامتر در برابر زمان خواهید بود
سلام
اگر لوله ای داشتیم که قسمتی از آن دچار ترک یا خوردگی شده باشد و بخواهیم آنرا با ورق کامپوزیتی تعمیر کنیم تحلیل به چه صورت می باشد؟
سلام
شما فلسفه بخش نظرات را به درستی درک نکردهاید
این بخش برای حل پروژه نیست، موضوع پروژه خودتون را قرار نیست در قالب یک سؤال اینجا کپی کنید
چنانچه در مورد مطلب مطرح شده در پست سؤالی داشتید بپرسید
بنده هم جوابگوی سؤالاتی از این دست نیستم
موفق باشید . . .