تحلیل خمش سه نقطه در آباکوس تغییر شکل پلاستیک در ABAQUS

مطالعه و شبیه‌سازی فرآیندها و تست‌های آزمایشگاهی، از بارزترین و پرکاربردترین جنبه‌های استفاده از نرم‌افزار آباکوس به شمار می‌رود. بررسی نتایج تست کشش، ضربه و یا خمش سه نقطه در این نرم‌افزار در کنار نتایج عملی به وفور در مقالات علمی و پژوهشی معتبر مورد توجه محققین قرار می‌گیرد. از آنجایی که طیف وسیعی از مطالعات و آزمایش‌های مهندسین به مواد فلزی با رفتار پلاستیک معطوف می‌شود، تصمیم گرفتیم به بررسی رفتار سازه در ناحیه پلاستیک از طریق فرآیندی مشابه تحلیل خمش سه نقطه در آباکوس بپردازیم. با ما همراه باشید…

صورت مسئله تحلیل خمش سه نقطه در آباکوس: تغییر شکل پلاستیک در ABAQUS
مکعبی به طول 200mm با سطح مقطع مربعی به طول ضلع 10mm در نظر بگیرید. مکعب بر روی دو تکیه‌گاه هلالی شکل قرار گرفته و بوسیله یک جسم متحرک، بار فشاری بر آن وارد می‌شود. رفتار جسم مکعبی شکل را در این فرآیند مورد بررسی قرار دهید.

◄حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی عمران – مهندسی مواد
◄اطلاعات بیشتر در: www.simuleon.com
حل مسئله تحلیل خمش سه نقطه در آباکوس: تغییر شکل پلاستیک در ABAQUS
کاهش هزینه‌های محاسباتی در یک تحلیل اجزا محدود از ارکان اصلی حل مسئله به شمار آمده و لحاظ کردن این موضوع نشان از دقت بالا و دید ژرف تحلیلگر دارد. اگر به تصویر فوق نگاهی گذرا بیاندازید و فرآیند آزمایشگاهی آنرا در ذهن خود مرور کنید، متوجه تقارن سازه خواهید شد. لذا برای انجام این شبیه‌سازی در نرم افزار Abaqus کافیست نیمی از آن را مدل کنید. از سوی دیگر، با توجه به هندسه نشان داده شده در تصویر فوق، به سه قطعه مجزا در تحلیل نیاز داریم: تکیه گاه، مکعب و بخش اعمال بار فشاری. برای تسریع در روند مدل‌سازی و اجتناب از بیان توضیحات ابتدایی، مدل هندسی ایجاد شده در نرم‌افزار Solidworks را برای شما عزیزان قرار داده‌ایم تا از این طریق با نحوه وارد کردن مدل‌ها از نرم‌افزارهای طراحی مثل سالیدورکس به آباکوس نیز آشنا شوید. لذا از شما می خواهیم فایل step موجود را دانلود کرده و از مسیر File → Import → Part در منوی اصلی آنرا در محیط نرم‌افزار آباکوس فراخوانی کنید.

با فراهم بودن هندسه مسئله، به ماژول Property بروید و دو ماده متفاوت تعریف کنید. مطابق شکل زیر، ماده اول را فولاد با رفتار صرفا الاستیک و ماده دوم را فولاد با رفتار الاستیک – پلاستیک در نظر بگیرید.

سپس، مقاطعی از نوع Solid همگن با هر یک از دو ماده فوق ایجاد کرده و در ادامه، مقطع با رفتار الاستیک – پلاستیک را به مکعب و مقطع با رفتار صرفا الاستیک را به تکیه‌گاه و بخش اعمال بار اختصاص دهید.

هر سه قطعه موجود را وارد محیط Assembly کنید. از آنجایی که کار مدل‌سازی قطعات در Solidworks با دقت و در مختصات صحیح انجام شده است، نیازی به اعمال جابجایی و یا چرخش در قطعات نیست اما اگر با مدلی به هم ریخته مواجه شدید، مطابق شکل زیر، به مونتاژ و جایابی قطعات بپردازید.

در محیط Step نیز یک حلگر Static, General مطابق شکل‌های زیر تعریف نمایید.

مطابق مدل‌سازی فرآیندهای تماس در نرم‌افزار Abaqus، به ماژول Interaction وارد شوید و تماس‌هایی از نوع Surface to Surface مطابق نمونه زیر ایجاد کنید.

همین کار را در سطح پایین مکعب (و تکیه‌گاه) تکرار کرده و کار را در این محیط خاتمه دهید. اعمال شرایط مرزی و بارگذاری، از مهمترین بخش‌های حل اجزای محدود در این مسئله به شمار می‌رود. راهنمای تصویری زیر را الگو قرار داده و گام به گام مطابق آن پیش بروید.

در گام آخر نیز، المان‌هایی با اندازه 2 و 3 واحد و از نوع Hex به ترتیب بر روی مکعب و سایر قطعات (تکیه‌گاه و بخش اعمال بار) ایجاد و مسئله را برای حل به ماژول Job ارسال کنید. تصویر متحرک زیر کانتور تنش را در این تحلیل نشان می‌دهد.