معرفی ماژول‌های آباکوس

امروزه با پیشرفت فناوری، نرم ­افزارهای متعدد و پرکاربردی برای شبیه ­سازیِ توزیع و محاسبه تنش وارده و تغییر شکل اجسام با اشکال گوناگون فراهم شده است. آباکوس یکی از آن نرم­ افزارهای قدرتمند است که بر پایه روش اجزای محدود عمل می­کند. این نرم ­افزار قادر است تحلیل­های خطی نسبتا ساده تا تحلیل­ های غیرخطی بسیار پیچیده را حل کند. همچنین این برنامه، طیف وسیعی از مدل ­های رفتار ماده را در خود دارد و می­ تواند رفتار اغلب مصالح مهندسی مانند فلزات، لاستیک، کامپوزیت­ ها، پلیمرها و… را شبیه ­سازی کند. برای یک تحلیل در برنامه آباکوس سه مرحله زیر طی می­شود:

۱) مرحله پیش­ از پردازش: در این مرحله باید مدل مسئله را ساخته و یک فایل ورودی آباکوس ایجاد کنیم.

۲) مرحله پردازش: آباکوس استاندارد و یا صریح در این مرحله، مسئله عددی را که در مدل تعریف شده است، حل می­کند.

۳) مرحله پس ­از پردازش: پس از اتمام پردازش، در این مرحله نتایج را ارزیابی می­ کنیم.

ماژول ها در آباکوس

نرم­ افزار ABAQUS CAE اصلی­ترین نرم­ افزار مجموعه آباکوس است که به چند ماژول تقسیم­ شده است. هرکدام از ماژول­ ها یکی از زوایای روند مدل­سازی را تعریف می­ کنند. آن­ها عبارتند از:

1- ماژول Sketch

این ماژول، در حقیقت زیرمجموعه­ای از ماژول Part است. بنابراین قبل از ماژول Part به توصیف ماژول Sketch می پردازیم. برای ترسیم شکل­های دوبعدی که از آن­ها برای ایجاد و یا تقسیم­ بندی قطعات استفاده می­شود، ماژول Sketch مورداستفاده قرار می­گیرد. این هندسه­ های دوبعدی در ماژول Part، قابل تبدیل به یک مدل سه ­بعدی هستند. شکل زیر نمایی از ماژول Sketch را به نمایش گذاشته است.

2- ماژول Part

هدف اصلی ماژول Part ایجاد قطعات جداگانه است تا بتواند هندسه آن­ها را شبیه ­سازی کند و همچنین بخش از پیش­ تعریف­ شده ­ای به هر قسمت اختصاص دهد. قطعات می ­توانند در خود نرم­ افزار آباکوس طراحی شوند یا از نرم ­افزارهای دیگر مانند سالیدورک وارد شوند. در این ماژول، با استفاده از روش ­های سه ­بعدی­ سازی (Extrude ،Sweep و Revolve) طرح­ های دوبعدی را به طرح های سه­ بعدی ارتقا بدهیم. در شکل زیر تنظیمات انجام کار با ماژول Part را می­ بینیم.

Part module

3- ماژول Property

ماژول Property از مهم­ ترین ماژول­ های آباکوس است. از این ماژول برای انجام چند فعالیت استفاده می­ شود. آن فعالیت ­ها عبارتند از:

• تعریف جنس مواد و سطح مقطع تیرها
• ایجاد یک قسمت شامل اطلاعات در مورد ویژگی ­های یک قطعه، تعیین جهت­ های مماسی تیرها و خرپاها
• تعریف میله­ ها و سطوح تقویتی، تعریف اینرسی و خواص شکست.

Property module

4- ماژول Assembly

این ماژول برای مونتاژ کردن قطعات استفاده می­ شود. هنگامی­که در ماژول Part یک قطعه ایجاد می­ کنیم، این قطعه در دستگاه مختصات مربوط به آن، مستقل از دستگاه­ های مختصات سایر قطعات، ایجاد می­ شود. اما در ماژول Assembly، زمانی­که از قطعات موردنظر، نمونه­ هایی را وارد این ماژول می­ کنیم، می­ توانیم آن­ها را در یک دستگاه مختصات مرجع قرار دهیم. در شکل زیر ابزارهای این ماژول نمایش داده شده است.

Assembly module

5- ماژول Step

از این ماژول برای انجام سه عملیات زیر استفاده می­ شود:

• تعیین نوع تحلیل و ترتیب مراحل تحلیل ها
• تعیین خروجی ­های تحلیل
• تعیین ناحیه مش­بندی تطابقی

قبل از استفاده از این ماژول باید با مفاهیم اولیه­ ای چون روش ­های حل ضمنی و صریح و تحلیل­ های خطی و غیرخطی آشنا شویم.

Step module

6- ماژول Interaction

در این ماژول، میزان برهم­کنش اجسام نسبت به یکدیگر تعیین می­شود. این مرحله بعد از مونتاژ قطعات انجام می شود و نوع ارتباط بین سطوح قطعات و محیط پیرامون را مشخص می­کند. نمونه ­ای از ارتباط اجزا با یکدیگر در شکل زیر نمایش داده شده است.

از این ماژول برای تعریف موارد زیر استفاده می­ شود:

• تعاملات مکانیکی و حرارتی بین نواحی یک مدل و محیط اطراف آن
• قیود تحلیل بین نواحی یک مدل
• ناحیه اتصال و کوپلینگ برای شبیه­سازی ساختاری سیال
• برهم­کنش تماسی و شرایط غشای حرارتی
• تعریف فنر و میراگر ارتجاعی بین دو نقطه
• منبع تشعشع و میزان تشعشع به محیط اطراف و دریافت از آن
• نفوذ فشار، امواج تابشی و برهم­کنش عملگر
• تقارن سیکلی و برهم­کنش تغییر مدل
• قیود اتصال و قیود جسم صلب

Interaction module

7- ماژول Load

در ماژول Load شرایط مرزی، شرایط اولیه و Load case را تعریف می­شود. اعمال بار نیز در این ماژول انجام می شود. Load case برای تعریف مجموعه­ ای از بارگذاری ­ها و شرایط مرزی در داخل یک مرحله به ­کار می­ رود.

Load module

8- ماژول Mesh

از ماژول Mesh برای گسسته­ سازی (مش ­بندی) هندسه قطعات و نمونه ­ها، استفاده می­شود. در این ماژول، کاربر سعی می­ کند با استفاده از ابزارهای تخصصی این ماژول که در شکل 2-14 آمده است، یک مش مناسب که پاسخگوی نیازها باشد، ایجاد کند. فعالیت­ هایی مانند کنترل و بررسی کیفیت مش نیز در این بخش انجام می شود.

Mesh module

9- ماژول Optimization

بهینه­ سازی در آباکوس، یک فرایند تکرارشونده است و این ماژول، بهینه­ سازی سازه­ای مطلوب را از طریق اعمال مجموعه­ ای از قیدها و تابع­ های هدف، انجام می­ دهد.

Optimization module

10- ماژول Job

پس از اینکه مراحل آماده­ سازی به اتمام رسیدند، برای تحلیل مدل ایجادشده، از ماژول Job استفاده می­کنیم. این تحلیل، تمام فعالیت ­های انجام­شده از جمله هندسه مدل موردنظر، جنس قطعات و شرایط تماسی را مورد بررسی قرار می­دهد. شکل زیر نشان­دهنده ­ی ابزارهای موجود در این ماژول است.

Job module

11- ماژول Visualization

بعد از اتمام تمامی مراحل آماده­ سازی و تحلیل توسط ماژول Job فرایند مدل­سازی به پایان می­رسد و کاربر برای بررسی نتایج حاصل ­شده، از ماژول Visualization استفاده می­کند. در این ماژول، نتایج هم به­ صورت نموداری و هم به­ صورت گرافیکی قابل استخراج می­ باشند.

Visualization module

نتیجه گیری

نرم افزار آباکوس 11 ماژول دارد که می‌توان انواع شبیه سازی را با آنها انجام داد. نکته حائز اهمیت آن است که این ماژول ها وظیفه ای مشخص بر عهده دارند و برای پیاده سازی یک طرح می بایست به طور مرحله ای از بیشتر یا همه ماژول ها استفاده کرد.