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 سلام
من برای تحلیل برخورد گلوله به یک صفحه کامپوزیتی ضد گلوله احتیاج دارم .
اگر ممکنه بنده رو راهنمایی بفرمایید که المان های لازم برای یک صفحه کامپوزیتی رو به شکل میتونم وارد کنم
با تشکر
سلام
همین مثال بالا در خصوص ورق سه بعدی کامپوزیتی تدوین شده
میتونید مطالعه و الگوبرداری کنید
با سلام
اگر ممکنه کتاب یا مطلبی آموزشی درباره دستورالعمل های جدایش لایه کامپوزیتی در آباکوس به بنده معرفی بفرمایید.ممنون
سلام
اطلاعی ندارم
سلام. من برای پروژه ای، باید عمر باقیمانده یک قطعه بدون ترک اولیه که تحت بارگذاری خستگی قرار دارد را پیش بینی کنم. میخواهم از نرم افزار آباکوس استفاده نمایم، اما در این نرم افزار تحلیل خستگی بلد نیستم. کار سختیه؟ به نظر شما باید چکار کنم؟ از کجا شروع کنم؟
باتشکر
سلام
مدلسازی خستگی بستگی به رفتار ماده شما داره
اگر رفتار ماده شما به شکلی باشه که بتونید از مدلهای پیش فرض آباکوس استفاده کنید کار خیلی سختی نیست ولی اگر ماده شما رفتار خاصی داره که در آباکوس موجود نیست باید سابروتین نویسی کنید که بحث فنی و تخصصی خودشو داره
خب چطور میتونم بفهمم مدلهای پیش فرض آباکوس به رفتار مادۀ من نزدیکه یا نه؟ فیلم یا کتاب یا آموزشی که بتونه برای این کار راهنماییم کنه سراغ دارید؟
مقالات را مطالعه کنید تا متوجه شوید چه رفتاری متناسب با متریال شماست
در کدام قسمت help آباکوس میتونم مدلهای خستگی پیش فرض آباکوس را مشاهده کنم و ببینم که آباکوس چه مدلهای خستگی ای داره؟
ماژول Property بخش تعریف متریال مدلهای آسیب پیش فرض وجود داره، بررسی کنید
با سلام
لطفا یک مرجع خوب برای شبیه سازی ترک در فولاد معرفی کنید.
سلام
چیزی که مد نظر شماست یک دستورالعمله و چنین منبعی برای شبیه سازی وجود نداره (در هیچ موضوعی)
میشه مسائل مختلف را بررسی و الگوبرداری کرد
با سلام و تشکر
لطفا اگه میشه یک مثال از تحلیل کامپوزیتهابامدل سازی CONTINUUM SHELLیاSOLID قرار بدهید
سلام
فعلا برنامه ای برای این آموزش ندارم
با عرض سلام و خسته نباشید
لطفا در مورد بدست اوردن مقدارcritical enrgy ,مود های 1و2و3 و normal mode facture enrgy first direction , shear mode facture enrgy
, normal mode facture enrgy second direction توضیحی دهید
اگر کامپوزیت من شیشه/اپوکسی باشد این مقادیر را چگونه بدست اورم
با سپاس فراوان
سلام
دوست عزیز این سایت محلی برای پاسخگویی به سؤالات نرم افزاریه نه ارائه دروس دانشگاهی
وقتی قراره روی یک موضوع کار کنید که با یک کامنت و سؤال و جواب به نتیجه نمیرسید
باید روی موضوع مسلط بشید و این تسلط جز با مطالعه تخصصی فراهم نمیشه
پس توصیه میکنم به مقالات و منابع بیشماری که در دسترس هست رجوع کنید
سلام مهندس امکن مدل سازی کامپوزیت با چهتگیری تصادفی در آباکوس هست؟ اگر هست منبع آموزشی میتونید معرفی کنید.
درضمن واقعا ممنون از راهنمای های قبلیتون
سلام
بررسی نداشته ام ولی ممکنه با کدنویسی پایتون کار را پیش ببرید
سلام وااقعا تشکر از زحمات و مطالب بی نظیرتون. استاد من میخواستم یک تیر دارای ترک xfem رو تحلیل فرکانسی بکنم. در step1 تحلیل استاتیکی گذاشتم که رشد ترک رو نشون میده. حالا میخوام از این استپ به عنوان پیش بار (pre load ) برای انالیز فرکانسی ( استخراج فرکانس های طبیعی) استفاده کنم اما خطا میده. آیا این تحلیل امکان پذیر هست؟
میشه راهنمایی ام کنین.
سلام
در مسائلی که بارگذاری خاصی روی قطعه وجود داره معمولاً از دستور Restart اسفاده میشه
میتونید مسئله را حل کنید (بدون تحلیل فرکانسی) و بعد به کمک دستور Restart ادامه کار را پیش ببرید
البته این دستور باید در همان حل اول صادر شود(جزئیات هم در سایت موجوده)
ممنون از شما
سلام مهندس عزیز
من خواص lamina کامپوزیت مورد نظرم رو دارم
الان از روی این خواص میتونم خواص engineering constant رو داشته باشم؟ یا بر عکس این موضوع امکان پذیر است؟
سلام
بله، میشه با روابط استخراج کرد
کافیه یک نگاه به documentation داشته باشید؛ روابط به شکل کامل موجوده
سلام و ممنون بابت آموزش های خوبتون
من یه مسئله رشد ترک در حالت الاستیک پلاستیک را با روش xfem انجام دادم. و از معیار ماکزیمم تنش اصلی(maxps) استفاده کردم و همچنین damage evolution رو از نوع جابجایی استفاده کردم. الان دوتا سوال پیش اومده برام:1- این جابجایی وارد شده در قسمت damage evolution دقیقا چیه یعنی اینکه جابجایی چه نقطه ای می باشد.
2- من برای وارد کردن قسمت پلاستیک تا چه نقطه ای باید تنش و کرنش رو به آباکوس بدم و اینکه آخرین تنش و کرنشی که در قسمت پلاستیک وارد میشه باید از تنش داده شده برای maxps کمتر باشه؟
سلام
1- هر نقطه ای از سازه که به این مقدار برسه دچار آسیب خواهد شد
2- تا جایی که داده دارید اگر وارد کنید دقیقتر خواهد بود؛ بعد از اون نقطه اباکوس از یک برونیابی خطی برای تخمین مقادیر استفاده خواهد کرد
سلام مهندس.
من در یک پره توربین به روشxfem ترک ایجاد کردم و به مرحله پایانی رسیدم. الان میخواستم بدونم خروجی ها و نتایج من از این حل چیا هستن؟ و اینکه چطور باید صحت سنجی بشه؟
ممنون از لطفتون
سلام
خب برای چه هدفی تحلیل کردید؟
به هر حال شما باید از یک مدلسازی هدف داشته باشید؛ این موضوع را که من دیگه در جریان نیستم
از یک تحلیل میشه هزار و یک خروجی گرفت؛ تنش، کرنش، دما، بازشدگی نوک ترک یا همان جابجایی و . . ..
میشه تیک همه گزینه ها را فعال کرد که ثبت بشه؛ میتونید هم تیک همه گزینه ها بجز تنش را بردارید و فقط تنش را در خروجی داشته باشید
شما به عنوان کسی که دست به شبیه سازی زده باید بدونید خواستتون چی بوده؛ فکر میکنم خیلی موضوع بدیهی باشه
در خصوص بحث صحت سنجی میتونید از منابع یا مقالات استفاده کنید؛ همینطور استفاده از تئوری و روابط و استخراج نتیجه از این طریق هم میتونه به شما کمک کنه
سلام وقتتون بخیر
امکانش هست ایدی تلگرام یا ایمیلتون رو داشته باشم برای سوالم احتیاج دارم عکس بفرستم
سلام
متأسفانه این امکان وجود نداره
سلام وقتتون بخیر
در مورد ایجاد ترک در اباکوس راهنمایی میخوام، یک مدل تماس بلید و دیسک دارم که میخوام روی بلید قسمت تماس با دیسک که دچار حداکثر تنش هست ترک ایجاد کنم. نقطه ی تماس :
http://imgurl.ir/uploads/g9874_photo_2018-08-07_00-31-36.jpg
من با هر دوروش xfem و روش معمولی که از طریق sketch رسم کنم سعی کردم ولی هیچ کدوم جواب نداد
تو روش xfem برای ترک یه پارت جدا تعریف کردم و در اخر قبل از submit این ارور رو داد و Abrot شد :
http://imgurl.ir/uploads/s81369_photo_2018-08-06_23-57-03.jpg
برای اون روش عادی از طریق sketch هم تو قسمت interaction وقتی میخوام ترک رو تعریف کنم این ارور رو بهم میده:
http://imgurl.ir/uploads/525631_photo_2018-08-06_23-57-01.jpg
قبلا با هر دو روش روی یک صفحه ی ساده ترک ایجادکردم و جواب کامل و درست گرفتم، نمیدونم الان چرا این ارور ها رومیده. لطفا راهنمایم کنید
باتشکر
سلام
متن خطا در مدلسازی xfem واضحه؛ شما برای ترک در ماژول property هیچ sectionی تعریف نکرده اید
سلام ، آقای مهندس یه سوال از حضورتون داشتم
من میخواستم یک ورق FGM مدل کنم، و رشد ترک رو در اون بررسی کنم
منتهی به یه مشکل بزرگ خوردم
نمیدونم در قسمت پراپرتی ، maxps رو چجور باید محاسبه کنم و جایگزین کنم؟
و چه خواص دیگه ای لازم هست!
چون توی مقاله ای که دارم روش کار میکنم تنها خواص ماده اعم از مدول یانگ ، k1c رو ذکر کرده
برای مدلسازی FGM از سابرویتن usdfld استفاده کردم
میشه بیزحمت من رو راهنمایی کنید؟
با تشکر قبلی از پاسخگوییتون
سلام
در بحث FGM تجربه ای ندارم ولی maxps تنش اصلی بیشینه در یک المان است
با عرض سلام و خسته نباشید
عذر میخام معیار رشد اسیبی که در قسمت پراپرتی مشخص کردید با معیار شکست VCCT که در قسمت interaction مشخص کردید ایا باهم تفاوت دارند؟هر کدوم چه چیزی رو مشخص میکنند؟
سلام
بله؛ تفاوت وجود داره
پیشنهاد میکنم Documentation را مطالعه بفرمایید چون فرمولها و روابطی داره که بیانش در قالب یک کامنت میسر نیست
سلام و خسته نباشین و سپاس بابت مطالب مفیدتون
من روی یک تیر بتن آرمه با مقطع T شکل کار میکنم.که ای تیر رو تحت پیچش قرار میدم و با ورق های gfrp تقویتش میکنم و میخوام درصد کاهش تنش رو در اون محاسبه کنم نسبت به عدم وجود ورق های تقویت کننده.اما بعد تحلیل درصدی میگیرم حدود یک درصده حتا افزایش هم داشتم.میخواستم ببینم اشکال مدلم کجاس؟
سلام
من این توانایی را ندارم بدون دیدن مسئله و با دو خط توضیح متنی متوجه مسئله و جزئیاتش بشم و خطا تشخیص بدم
موفق باشید
با عرض سلام و خسته نباشید
من میخام پدیده خستگی در سازه های صنعتی(فولادی) را در آباکوس مدل کنم و پس از اون با اضافه کردن الیاف frp شرایط جدیدش را مقایسه کنم با حالت اولیه.
جدیدا متوجه شدم که یه نرم افزار به نام FE-SAFE هم هست که من هیچ اطلاعاتی ازش ندارمو تازه باید یادش بگیرم.
به نظر حضرتعالی برای زودتر به نتیجه رسیدن، به کار خودم با آباکوس ادامه بدم یا میشه با نرم افزار فوق الذکر به نتیجه بهتر و سریعتر رسید؟
سلام
نرم افزار fe-safe به تنهایی تحلیلی انجام نمیده
شما باید با آباکوس تحلیل تنش کرده باشید و بعد با fe-safe کار تحلیل خستگی را انجام بدهید
پارامترهایی که باید تنظیم کنید زیاد هست؛ اگر وقت زیادی ندارید شاید استفاده از آباکوس گزینه بهتری باشه
اصلا میشه در خصوص نرم افزار FE-SAFE (تاریخچه و کاربردش و موارد لزوم استفاده) توضیحی مختصر بفرمایید….
متاسفانه اطلاعاتی در هیج کجا یافت نکردم با توجه به اینکه که رشته سازه هستم.
میتونید در لینک زیر مطالعه کنید:
https://www.3ds.com/products-services/simulia/products/fe-safe/
سلام آقای سروری عزیز
قراره با تحلیل ترک بین دو جسم در نرم افزار آباکوس ، ضریب تمرکز تنش k1 رو به دست بیارم و با قراردادن این k1 در فرمول ها و محاسبات دستی استفاده کنم ، من اینکار رو انجام دادم اما در خروجی نرم افزار به من 5 تا k1 داده شده یعنی در 5 کانتور مختلف 5 تا k1 مختلف! میخواستم بدونم الان باید از کدوم از این 5 تا k1 برای استفاده در فرمول ها استفاده کنم؟ راه حل چیه؟
با تشکر
سلام
بدون دیدن نتایج و اطلاع از روندی که طی کردید نظری نمیشه داد
سلام مجدد آقای سروری عزیز
1-من در ماژول step برای اینکه خروجی رو ضریب تمرکز تنش k1 رو تعریف کنم باتوجه به آموزش های آنلاین سایت youtube اینکار رو انجام دادم:
http://imgurl.ir/uploads/e947983_1.jpg
2-ترک ایجاد شد بین دو جسم غیرهمجنس و مش هم زده شد:
http://imgurl.ir/uploads/b16298_3.jpg
3- در ماژول job خروجی گرفتم و مقادیر k1 به شرح زیر شد:
http://imgurl.ir/uploads/z272238_2.jpg
4- در آخر هم شبیه سازی ترک بین دوجسم ما به شکل زیر شد:
http://imgurl.ir/uploads/v93725_4.jpg
با توجه به تصاویر بالا ممنون میشم راهنمایی کنید چرا همونطور که در تصویر نشون دادم 5 تا ضریب k1 به من داده و k1 اصلی کدام است؟ درسته که در history output من تعداد کانتور رو 5 وارد کردم (شکل اول) و طبیعتا برای همین شاید 5 تا k1 داده اما سوال اینجاست که ضریب تمرکز تنش k1 حول ترک کدام یک از این 5 تاست؟
با تشکر فراوان
سلام
عدد مربوط به number of contours نشان دهنده تعداد لایه هایی است که در جبهه جلویی ترک در نظر گرفته شده و محاسبات در این مناطق انجام شده
اعداد خیلی از هم فاصله معناداری ندارن
ممنون از پاسخگوییتون . و اینکه آیا این درسته که هرچه تعداد لایه ها رو بیشتر در نظر بگیریم جواب دقیق تری به دست میاریم ؟ یعنی درسته که بگیم k1 در کانتور 5 دقیق تر از k1 در کانتور 4 است؟
اطلاعی ندارم
سلام. من روی یک مقاله کار میکنم که رشد ترک رو با روش xfem مدل کرده. سوالم اینه که توی مقاله شبیه سازی تا ثانیه 160 رفته جلو ولی من حلم تا مراحل اولیه رشد ترک (مثلا ثانیه 12) جلو میره و آباکوس بار ریز کردناینکریمنت به ارور میخوره.. ممنون میشم پاسخ بدید.
سلام
دوست عزیز یک شبیه سازی دهها آیتم داره: تعریف متریال، بار، شرایط مرزی و تکیه گاهی، تعریف استپ و تنظیمات مربوطه، هماهنگی بین واحدها و . . .
مسئله ممکنه به هر کدام از این دلایل حل نشه و همگرایی برای حل اتفاق نیافته
نمیشه که برای همه نسخه یکسان پیچید چون چنین نسخه ای هم وجود نداره
شما باید خطاهای حل را رصد کنید، ببینید مشکل از کجا بوده، اخطارها چی بوده
در خصوص عدم همگرایی هم در بخش مربوط به خطاهای آباکوس چند راهکار ارائه شده؛ میتونید مطالعه بفرمایید