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
سلام آقای مهندس .
فایل CAE که قرار دادین هنگام آنالیز اولیه Error میده لطفا راهنمایی کنین.
سلام
فایل که کامل نیست، باید بخشهای مربوط به تعریف section و متریال و . . . را کامل کنید و بعد run بگیرید
اگر مطابق مراحل پیش رفته باشید مشکلی وجود نداره؛ سایر دوستان هم استفاده کرده اند و مشکلی نداشته اند
با سلام خدمت اقای سروری
با توجه به اینکه قبلا توضیح دادید روش کاپوزیت نیاز به پارتیشن بندی نداره و در لایه بندی های تعداد بالا (مثلا 100 لایه) به نظر میشه از روش composite layup استفاده کرد ایا امکانش هست که تست فوق رو با روشcomposite layup آموزش بدید؟ یا یک راهنمایی انجام بدید که بتونم با استفاده از composite layup مدل سازی کنم. چون برای مدل سازی یک ساختار با تعداد لایه های بالا به مشکل برخورد کردم با تشکر
سلام
مسیر Composite ➡ Create از منوی اصلی ماژول Property را دنبال کنید
در پنجره ای که باز میشه باید بر اساس قطعه ای که دارید (solid یا shell) گزینه مورد نظرتون را انتخاب و تعداد لایه مورد نظرتون را وارد کنید
در ادامه، لایه ها به ترتیب برای شما آماده شده، باید ناحیه مربوط به هر لایه را انتخاب کنید، ماده مورد نظر را تعیین و ضخامت نسبی لایه ها را وارد نمایید (مثلا اگر قراره 10 درصد سطح مقطع با لایه اول پر بشه عدد 0.1 را وارد کنید؛ طبیعتاً مجموع اعداد این ستون باید برابر با 1 بشه)، در ستون بعدی میتونید سیستم مختصات مورد نظرتون را تعیین کنید، همچنین در یک ستون زاویه مورد نظر برای الیاف این لایه را تعیین نمایید
با سلام مجدد مدل من یک استوانس که یه ضخامت کمی داره همونطوری که فرمودین composite layup solid انتخاب کردم در مش بندی وقتی نوع المان stress 3d باشه این ارور رو میده. ( enriched elements defined as composite solids are currently not supported )وقتی همینو رو continuum shell انجام میدم یه ارور دیگه میده elements have missing property definitions
با تشکر
مدل را به صورت solid ایجاد کرده اید؟
بله solid extrusion
نباید مشکلی وجود داشته باشه؛ نمیدونم شما چه مراحلی طی کرده اید
همین مثال بالا هم Solid بوده و المان 3D stress براش استفاده شده
به عنوان یک راه حل میتونید قبل از ماژول Property مستقیم وارد ماژول Mesh بشوید و قطعه را مش ریزی کنید؛ بعد مجددا به Property برگردید
این کار هم انجام دادم ولی تغییری حاصل نشد. برای خودم هم جای سواله چرا این مشکل پیش میاد. ایا واقعا XFEM رو میشه با composite layup انجام داد؟ به نظر خودم بعیده که نشه ولی ایراد کار کجاست نتونستم بفهمم
در این حالت شما مستقیم بعد از قدم اول که قطعه را در ماژول Part ایجاد کردید وارد ماژول مش میشوید و قطعه را مش میزنید؛ هنوز اصلا متریال و سطح مقطع و حلگر و XFEMی تعریف نشده که بخواهید در مورد امکان پذیر بودنش نظر بدهید
حالا اینکه شما میفرمایید نمیشه جالبه
امکان نداره قطعه را ایجاد کنید و نتونید به ماژول مش بروید و شبکه بندی کنید (سطح مقطع و متریال و XFEM و . . .که دیگه وجود نداره)
البته به شرطی که مشکل فقط در ایجاد شبکه باشه (برداشت من این بود که مشکل شما در مش زنی قطعه ست)
اتفاقا من یک مکعب ساده ایجاد کردم برای تست. این که گفتم تغییری حاصل نشد منظورم این بود دوباره همون ارور ها پا برجا بود نه اینکه برای رفتن از پارت به مش مشکل داشتم در این زمینه مشکلی نبود و بعد از پارت رفتم به مش و بعد این مرحله متریال دادم. از اینکه وقت گذاشتید خیلی ممنونم
مطالبی که عنوان میشه راهنمایی کلی و بر اساس تجربیات قبلیه و کاملا به نحوه بیان شما بستگی داره و بدون دیدن مسئله واقعا نمیشه نظر دقیق داد
برداشت من این بود که شما در مش زنی دچار مشکل شده اید و کار اصلا به مرحله حل نرسیده (فرموده بودید: در مش بندی وقتی نوع المان stress 3d باشه این ارور رو میده. ( enriched elements defined as composite solids are currently not supported )
موفق باشید
سلام
توضیحی در مورد روش Max Damage میخواستم
سلام
Documentation را مطالعه بفرمایید
با سلام و خسته نباشید من یک مبتدی هستم و برای ایجاد صفحه ای که ترک هست از قسمت shell extrude هرکاری میکنم این صفحه ایجاد نمیشه میشه لطفا راهنماییم کنید که باید چکار کنم ؟من خیلی به این راهنماییتون نیاز دارم
با تشکر
سلام
فقط کافیه در قسمت Sketch یک خط بکشید
بعد میتونید Extrude کنید
با سلام خدمت مهندس عزیز
من برای یه جسم یه ترک مدل کردم ران هم گرفتم.خواستم ببینم چه چیزهایی رو باید کنترل کنم تا متوجه بشم درست مدل کردم یا نه؟
ممنون از راهنمایی تون
سلام
اگر از روی یک منبع یا مقاله کار کرده باشید میتونید نتایج را با همون منبع بررسی و اعتبارسنجی کنید
سلام و خسته نباشید
برای بدست آوردن میزان تمرکز تنش در یک کامپوزیت با حفره مرکز باید چکار کنیم
بررسی نداشته ام
با سلام
اگه بخوام یه سری از ویژگی های مصالحم رو که تو کارم بتن هست رو گیر بیارم از کجا باید پیدا کنم؟
سلام
میتونید از مقالات مشابه کار خودتون استفاده کنید، یک جستجوی ساده در اینترنت هم داشته باشید به شما کمک خواهد کرد
با سلام
باتشکر از سایت خوبتون میخواستم بدونم درباره آموزش فشار پارگی و تحلیلش تو نرم افزار آباکوس مطلبی دارین بفرستین و اینکه جزوه درباره تحلیل صفحات کامپوزیتی کامل نیست منم از فایل inp با توجه به اینکه فایل cae نرم افزار باز نمیکرد سردرنمیارم یه آموزش دیگه ای برای صفحات کامپوزیتی ندارین؟
مورد آخر که تاثیر دما بر رشد ترک هم آموزش بدین باتشکر
سلام
خیر
با عرض سلام خسته نباشید
سوام مربوط به این بخش نیست، لطفا در صورت امکان به سوالم جواب بدید
من نیاز به ایجاد یک پارت Shell با ابعاد چند متر به صورت مستطیل، دارم. که سوراخهای مربعی ریزی به ابعاد 30 در 30 میلیمتر با فواصل 5 میلیمتر داره، منتهی وقت مدلسازی این شبکه، آباکوس هنگ میکنه! سیستمو ورژن نرم افزار عوض کردم که شاید مشکل حل بشه ولی نشد، نمیدونم که راه مدلسازی یک شبکه به ابعاد 4 در 5 متر و ضخامت یک میلیمتر رو اشتباه میرم یا مشکل از کجاست!لطفا راهنمائیم کنید
(برای مدل کردن این سوراخها از Linear Pattern استفاده میکنم)
با تشکر
سلام
میتونید از یک اسکریپت پایتون استفاده کنید
با سلام استاد سروری.میخوام به یک کامپوزیت glass epoxy یه مقدار amplitude بدم که باعث پاره شدن قطعه بشه میتونید راهنمایی بکنید که چه مقداری باید بدم؟
سلام
میتونید مقالات مشابه کار خودتون را مطالعه کنید و یک بازه تقریبی پیدا کنید
من که در جریان کار شما نیستم قربان
سلام و عرض خسته نباشید
من می خوام یک پوسته استوانه ای کامپوزیتی دو لایه مدل کنم اما مقاله ای که دارم می خونم مشخصات هر لایه رو بصورت زیر تعریف کرده:
ضریب پواسون: 0.2
مدول الاستیسیته طولی: 48 Gpa
مدول الاستیسیته عرضی: 4 Gpa
ضخامت هر لایه هم 2 میلی متر
و زاویه ها +30 و -30
سوال اولم اینه که تعریف ماده با این شرایط باید به چه صورت انجام بشه؟
سوال دومم اینه که فرق تعریف کامپوزیت از طریق create section ->shell->composite با create composite layup برای shell چیه؟
سوال سومم اینه که برای اعمال تقویت کننده rebar باید بصورت فیزیکی اعمال بشه یا از طریق Rebar layup ؟
سلام
روش تعریف ماده که در همین مثال هم شرح داده شده
در خصوص سؤال دوم هم میتونید به Documentation رجوع کنید
سؤال سوم هم از هر دو طریق امکانپذیره، روش دوم مقداری حرفهای تر محسوب میشه
با سلام
مهندس جان برای بتن و آسفالت مقادیر Mechanical of Prpperties و نیز Fracture Criterion و Damage Evolution چجوری میتونم بدست بیارم؟
میتویند در مقالات جستجو کنید؛ ممکنه داده مناسب را پیدا کنید
ممنون جناب سروری
برای یه پوسته استوانه ای که با میله های ضربدری تقویت شده از ترکیب shell و میله های solid استفاده کردم که موقع مش زدن خیلی ایراد میگیره آیا باید پوسته هم بصورت solid تعریف کنم؟
ممنون
مسئله شما را اطلاع ندارم
نظر خاصی هم نمیدهم
اگر در مش مشکل دارید میتونید از یک نرم افزار ثانویه مثل هایپرمش استفاده کنید
سلام
بنده یک مدلسازی کامپوزیتی انجام دادم و خواص را با پارتیشن بندی (مطابق مسئله طرح شده) به مدل نسبت دادم. زمانی که لایه ها با یک زاویه تعریف میشوند مشکلی در روند حل وجود ندارد اما با تغییر زوایا (0و90) خطای Too many attempts made for this increment و warning: Excessive distortion at a total of 325 integration points in solid (continuum) elements را نمایش می دهد. ایراد به چه علت میتونه باشه؟ ممنون میشم اگه پاسخ سوالمو بدین.
سلام
در خصوص خطاهای حل در آباکوس دو پست اختصاصی وجود داره، میتونید مطالعه کنید:
خطاهای آباکوس
خطاهای حل در ماژول step در آباکوس
10000 enriched elements defined as composite solids are currently not supported. these elements have been identified in element set errelemcompsolidenriched.
با سلام و خسته نباشید
یه مسئله تو اباکوس دارم که ترک در پوسته کامپوزیتی چند لایه(یک لایه کامپوزیت+یه لایه چسب+یه لایه فلز هست) و تحت خمش قرار گرفته پس از ران کردن این خطا رو میده دلیل این خطا چیه؟
با تشکر
سلام
کامنتهای قبلی را مطالعه کنید
با سلام و عرض ادب
وممنون از پاسخ دهی و راهنمائی سوالات
سوالی داشتم در مورد تعریف مقاومت مصالح به آباکوس، راهنمائی بفرمائید ممنون میشم؟؟؟
1- تو آباکوس به چه طریقی و از کجا میتونم “مقاومت کششی طولی و عرضی”مصالح رو تعریف کنم؟
2- تو آباکوس به چه طریقی و از کجا میتونم “مدول کشش”مصالح رو تعریف کنم؟
پیشاپیش ممنون از راهنمائیتون
سلام
1- میتونید از suboptionهای موجود در پنجره تعریف خواص مکانیکی استفاده کنید
2- مدول یانگ هم که نکته خاصی نداره؛ مثالهای موجود در سایت را بررسی کنید
سلام
بنده میخوام ترکی در لایه روسازی م مدلسازی کنم و نمیخوام رشد ترک را ببینم فقط میخوام یک ترک ایجاد کنم و نقش آن را بررسی کنم.
این اررور را میده چه باید انجام بدم؟
The damage model has to be specified for enriched element 1 instance part-1-1
Error message limit reached. No further error messages will be reported.
Please see the dat file for more errors.
سلام
باید معیار damage یا آسیب تعریف کنید
در سایت سرچ بفرمایید؛ پست اختصاصی وجود داره
اگه میشه ترتیب کارهایی که باید انجام بدم را بهم بگید ممنون.