آموزش نرم افزار آنالیز اجزای محدود abaqus

آموزش نرم افزار آنالیز اجزای محدود ABAQUS

سید فرزاد مدرسی زادهکارشناس ارشد سازه

1

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

اجزای محدودFinite Element

2

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدودلديفرانسيمعادلهتوسطكهاستفيزيكيلئمساحلجهتعددیروشيكمحدودیاجزاروش

:استويژگيدودارایومي‌شودتعريف

جبریمعادالتدستگاهدرانتگراليبندیفرمول1.

تمجهوالتقريبجهتپيوستهتوابع2.

.استآنبرنامه‌نويسيامكان,روشاينويژگي‌هایشاخص‌ترينازيكي

.اجزای‌محدود،‌خود‌به‌دو‌روش‌تعميم‌يافته‌و‌عناصر‌ايزوتروپيك‌تقسيم‌مي‌شود

.اساس‌كار‌روش‌ايزوتروپيك،‌استفاده‌از‌توابع‌شكل‌يكسان‌است

3

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدوددرآنكاربردوليشد،گرفتهكاربههواپيماسازهدرتنشتحليلجهتباراولينبرایروشاينهرچند

زمينهدر.نهادگسترشبهروسرعتبهمختلف،علوموسياالتمكانيكجامدات،مكانيكمسائلازبسياری

ادیاقتصوموثرطوربهراآن‌هابهينهطرحوپيچيدهبسيارسازه‌هایتحليلروشايننيزعمرانمهندسي

.مي‌سازدممكن

4

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدودانگليسيبهكهمحدودالمانروشيامحدوداجزاءروش:

Finite Element Methodاختصاربهو(FEM)مي‌شودناميده.

ااجزتحليلنامبامعموالمحدوداجزایعمليكاربردوجزئيديفرانسيلمعادالتتقريبيحلبرایعددیاستروشي

.مي‌شودخوانده(FEA)محدود

هایروشباكهمعمولي،ديفرانسيلمعادالتبهآنهاسازیسادهياديفرانسيلمعادالتكاملحذفياروشاينكاراساس

.مي‌باشدمي‌شوند،حلاويلرمثلعددی

معنااينهب)برسيماستپايدارعددینظرازكهساده‌ایمعادلهبهكهاستاينمهممسئلهجزئيديفرانسيلمعادالتحلدر

.(شودمنتهينامفهومنتايجبهكهنباشدآنقدرحلحيندرواوليهداده‌هایدرخطاكه

آن‌هاستبهترينازيكيمحدوداجزاءروشكهدارد،وجودامراينبرایمختلفمعايبومزاياباروش‌هايي.

5

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدوددرروشاين:

جزئيديفرانسيلمعادالتحل(نفتانتقاللوله‌هایونقليهوسائلمانند)پيچيدهدامنه‌هایرویاستمتغيردامنهكههنگامينيستالزاميدامنهجایهمهدرباالدقتكههنگاميندارندراكافييكنواختيوهمبستگينتايج،اگر

.استمفيدبسيارمثالعنوانبه:

قسمتدرتصادفيكسازیشبيهدردرنتايجباالیدقتبهنيازیخودرو،جلوی.نيستخودروعقبدرياهارویهوایازبيشتریاهميتخشكي‌هارویهوایزمين،كرهرویهواپيش‌بينيوسازیشبيهدر

.دارد 6

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدودپیدایش

افضهواوعمرانمهندسيدرسازه‌هاتحليلواالستيسيتهپيچيدهمسائلحلبهمحدوداجزایروشپيدايش

.برمي‌گردد

مي‌باشد(1942)كورانتريچاردو(1941)كارالكساندرهرنيكوفحاصلروشاين.

داشتمشترکويژگييكامابود،متفاوتكامالدانشمنددواينكارروشكهاينبا:

.(اجزا)الماننامبه(مادهكوچكترقطعات)زيردامنهسریيكبه(ماده)پيوستهدامنهيكتقسيم•

7

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدوداستشدهجزبندیپيوستهمحيطيكازجزيكالمان،يك.

نيستكوچكبينهايتولياستمحدودآنابعاد.

استپيوستهمحيطهندسهازساده‌ترآنهندسهمعموال.

ندمي‌كتبديلمحدودآزادیدرجاتبامسئلهيكبهراآزادیدرجهبينهايتبامسئلهيكمحدود،اجزایروش

.شودترسادهآنحلوسيلهبدينكه

استجامداتمكانيكمسائلخصوصدرروشايناصليكاربرد.

كرداستفادههستندمشابهرياضيمدلدارایكهزمينه‌هاييسايردرمي‌توان.

حلوايجادحاكم،جبریمعادالتازمجموعه‌ایكهاستاينمهندسيمسئلهيكمحدوداجزایحلاساس

كاربردقابليتودهدنشانراخودبودنموثرمي‌تواندفراينداينكهاستكامپيوترازاستفادهباتنهاومي‌شود

.كندپيداعمومي8

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدود

:مي‌شودتقسيماصليمرحلهپنجبهمحدوداجزاروش

كوچك‌ترالمانچندينبهنظرموردقطعهياالمانتقسيم

اوليهتقريباتباالمانهرگره‌ایومرزینقاطدرحاكممعادلهتعيين

گره‌هامعادالتازمعادالتدستگاهايجاد

معادالتدستگاهحل

معلوماترویازمجهولمقاديرديگرمحاسبه

9

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدودچندین المان کوچک تربه المان یا قطعه مورد نظر تقسیم

شودميتقسيم‌تریكوچكالمان‌هایبهقطعه‌.

هستندهاگرهالمانها،اشتراکنقاط.

شودميگفتهمشيكهايشگرهباالمانيكمجموعهبه.

باشندبعدیسهياودويك،توانندميالمانها.

خواهدلشكلياومربعمثلث،‌هایشكلبهبعدیدوالمانيك

.استديگری

ياومنشورهرم،چهاروجهي،شكل‌هایبعدیسهالمانيك

.داردمكعب10

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدودتعیین معادله حاکم در نقاط مرزی و گره ای هر المان با تقریبات اولیه

استمجهولثابتضرايبباتابعيكصورتبهمسالهحلجهتاوليهقريب.

شودميزدهالمانيكمحدودهدرتقريباين.

شودنميانجاممسالهشكلكلبرای‌.

ميسهياواستخطيياافزارهانرمدرهموارهجواببرایاوليهتقريب

مي‌شودنوشتههاگرهتكتكبرایحاكممعادله.

شودميتبديلجبریمعادلهيكصورتبهالزم،هایگيریانتگرالازبعد.

11

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدودایجاد دستگاه معادالت از معادالت گره ها

نيستحلقابلتنهاييبهوداردمجهوليكازبيشمعادلههر.

آورددستبهمعادلههاگرهتعدادبهبتداابايد.

كردحليكجاصورتبهرامعادالتتماميسپس.

12

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدودحل دستگاه معادالت

رسدميمعادالتدستگاهحلبهنوبتمعادالتاستخراجازپس.

داردوجودمجهولچندومعادلهچنددستگاه‌هایحلبرایعددیمحاسباتمختلف‌هایروش.

13

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدوددیگر مقادیر مجهول از روی معلومات محاسبه

مادههندسيخواصواوليهمقاديروابعادبهتوجهباالمان‌هاگرهيمقاديرشدنمشخصازپس

.استمحاسبهقابل...ولنگرهاونيروتنش،كرنش،:مثلمدل‌هایكميتسايرشده،تعريف

14

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

مقدمه اجزای محدودFEMنرم افزارهایی با روش

آباكوس(Abaqus)

انسيس(Ansys)

نسترن(Nastran)

كامسول(Comsol)

ماكس‌ول(Maxwell)

پلكسيس(PLAXIS)

دايانا(DIANA) 15

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

16

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUS

استمحدوداجزایروشبرمبتنيقدرتمندافزارهاینرمازآباكوسافزارنرم.

لغتازافزارنرمايننامAbacusاستشدهگرفتهچرتكهمعنایبهانگليسيزباندر.

لغتازيونانيزباندر( abax ) ἄβαξاستماسهباشدهپوشيدهتختهمعنایبه.

مي‌شودمحسوبمهندسيمحبوبنرم‌افزارهایجملهاز.

مي‌باشدسيستمزداسوفرانسویشركتمحصولنرم‌افزاراين.

17

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSداسو سیستمز

فرانسویبه:(Dassault Systèmes SociétéAnonyme)

عمرچرخهمديريتوبعدیسه‌شبيه‌سازینرم‌افزارهایزمينهدرجهان،پيشتازتوليدكنندگانازوفرانسویشركتيك‌

.استمحصول

حدودراهاينازو‌استداشتهجهانكشور۸۰درمشتری1۳۰٬۰۰۰ونفركارمند9٬۰۰۰بربالغميالدی2۰1۰سالدرشركتاين

.‌استكردهكسبخالصسوديوروميليون22۰

كرداشارهزيرمواردبهمي‌توانشركتاينمعروفمحصوالتاز.

آباکوس--سالید ورکس--کتیا

18

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSتاریخچه

آقایدكترایتزدرآباكوسافزارنرماصليايدهDavid Hibittمكانيك)عنوانتحتميالدی،1972سالدر

.شدهائارBrownدانشگاهدر(محدوداجزایروشپايهبرمحاسباتي

آقای1977سالدرHibittافزارنرمساختبهشروعABAQUSكرد.

آقای197۸سالدرHibittخودشريكدوهمراهبهKarlssonوSorensonشركتHKSوكردندتاسيسرا

.كردندمنتشرراABAQUSويرايشاولين

19

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSتاريخچه

شركت1991سالدرHKSديناميكيحلنرم‌افزارABAQUS/Explicitبههمرا

.ساختمنتشرراخوداصليافزارنرموكرداضافهافزارنرممجموعه

عنوانتحتمحدوداجزایپايهبراصليافزارنرم1999سالدر

ABAQUS/STANDARDشدتكميل.

عنوانتحتگرافيكينسخهاولين1999سالردABAQUS/CAEكهشدعرضهبازاربه

.بودنتايجاستخراجوحلمدلسازی،برایماژول9دارایكهبودافزارنرمگرافيكينسخهاولين

1999سالدرABAQUS/CAEتكميلپردازشپسوپردازشپيشعملياتانجامبرای

.شد20

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSقابلیت ها

خطيغيروخطيلئمساحلالمان‌هاانواعكردنمدلزيادبسياررفتاریهایمدلبودنداراگستردهوعموميمدلسازیابزار(رنشك-تنشمسئلهيعني)جامداتمكانيكمسائلتحليلبهمحدودتنهاآنازاستفاده

.نيستنظيرگوناگونهایرفتاروخواصباموادانواعمدلسازی:

فلزاتهاالستيكپليمرهاهاكامپوزيتمسلحبتنفنریهایفوموژئوتكنيكيمصالح... 21

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUS

قابلیت هابازمنبعينويسبرنامهزبانازپشتيبانيPythonافزارنرمداخلدرنويسيبرنامهبرایافزارنرمداخلدرنويسياسكريپتامكانوجود(افزارنرمباكارراحتي)آسانمدلينگوسادهكاربردافزارنرمهایكتابخانهوامكاناتبهكردناضافهوتغييرامكاناستافزارنرمایحرفهكاربرانبرایقدرتمندبسيارابزاریكهنويسيروتينسابعنوانتحتقابليتينظيرمختلفيمسايلحل:

حرارتانتقالجرمنفوذالكتريكياجزاحرارتيحليلتاكوستيكتراوشالكتريكپيزو

22

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSبخش های نرم افزار

:استبخش4شاملآباكوسنرم‌افزار•

Abaqus/Standard

.ندمي‌كاستفادهضمنيانتگرال‌گيریازومي‌باشدمحدوداجزایروشمبنایبركليتحليل‌گريك

•Abaqus/Explicit

برایودمي‌كناستفادهانتگرال‌گيریبرایصريحرويكردازومي‌باشدمحدوداجزایخاصتحليلگريك.داردكاربردگذرابارگذاریحالتدرتماسمسائلشاملغيرخطيسيستم‌هایحل

•Abaqus/CFD

.استسياالتديناميكتحليلنرم‌افزاريك

•Abaqus/Electromagnetic

.استالكترومغناطيسمسائلتحليلنرم‌افزاريك

23

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSمراحل تحلیل

:مي‌شودتشكيلمرحلهسهازABAQUSافزارنرمدركاملتحليليك

پردازشپيشمرحله1)

پردازشمرحله2)

پردازشپسمرحله3)

24

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSمراحل تحلیل

:شپردازپيش

oگرددايجادافزارنرمبرایورودیفايليكوشودساختهرامسالهمدلستيبايمرحلهايندر.

oازاستفادهباگرافيكيصورتبهتوانميمعموالرامدلABAQUS/CAEپيشسايرياو

.كردايجادهاپردازنده

oورودیفايلتوانيمABAQUSمانندمتنويرايشگريكازاستفادهباراNotepadساخت.

25

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSمراحل تحلیل

:پردازش

oشودمياجرازمينهپسدرپروسهيكصورتبهمعموالپردازش.

oكندميحلوتعريفمدليكدررامسئلهافزارنرممرحله،ايندر.

oدنشوميذخيرهباينریهایفايلدرتحليل‌هایخروجي.

oگيردميقراراستفادهموردپردازشازپسمرحلهبرایخروجي‌هااين.

oولهئمسپيچيدگيبهمطلباينكهكشدمي‌طولروزچندتاثانيهچندبينتحليلزمان

.داردبستگيدهد،ميانجامراتحليلكهكامپيوتریقدرت

26

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSمراحل تحلیل

:پردازشپسoدادانجامپردازشمرحلهپايانازبعدتوانميرانتايجارزيابي.oشودميانجامهاپردازندهپسسايريابصریمدولازاستفادهبامعموالارزيابي.oشنمايبرایمتفاوتيهایگزينهوهخواندراباينریخروجيفايلهایدادهبصریمدول

:نظير،داردنتايجرنگيكانتورهایانيميشننمايشالمان‌هايافتهتغييرشكلفرمنمودارشكلبهخروجيیهادادهنمايش

27

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSمزیت های استفاده از نرم افزار آباکوس

تاسبيشتریقابليت‌هایدارای(هستندآن‌هاانجامبهقادرنيزنرم‌افزارهاسايركه)معموليهایتحليلدر.

درموجودالمان‌هایabaqusاستمشابهافزارهاینرمسايرازتخصصي‌ترودقيق‌ترمتنوع‌تر،بسيار.

استباالبسياردقتباضخيم،وضخامتكمپوسته‌ایسازه‌هایتحليلبهقادرنرم‌افزار.

مي‌كندرقابتمدلسازیتخصصينرم‌افزار‌هایباحتيدارد،مدلسازیبرایكهزيادیامكاناتبا.

مدلسازیمختلفمراحلدرمدلاصالحقابليتوقطعاتايندادنقرارهمكناروقطعهچندينساختامكان.

خطاپيغامدادنباافزارعيبرفعبرایكاربرراهنمايي

افزارنرمدرقطعاتبينتماسقابليتگرفتننظردر

28

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

ABAQUSمزیت های استفاده از نرم افزار آباکوس

روشكمكبهديناميكيمسائلتحليلexplicitاستپيچيدهبسيارآنازاستفادهمعموالكه.

پيچيدهتحليل‌هایدرمشكلرفعبرایدقيقزمان‌بندیروش‌هایازاستفاده.

نامبهایگزينهازاستفادهامكانuser subroutine،زبانبهفايلاينfortranمتندرومي‌شودنوشته

.مي‌شودفراخواندهورودیفايل

گزينهوجودmacro managerهامنوكمكبهكهراعملياتسریيكمي‌توانگزينهاينازاستفادهبا

تماممي‌توانشدهذخيرهماكرویاجرایباترتيباينبهمي‌شودذخيرهmacroيكصورتبهوانجام

.كردتكرارسرعتبهراقبلعمليات

مي‌كندايجادمناسبيمشپيچيدهمدل‌هایبرای.

خاصماژول‌هایوجود29

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org

فرادرساین اسالید ها بر مبنای نکات مطرح شده در «ABAQUSآموزش نرم افزار آنالیز اجزای محدود »

.تهیه شده است

.ماییدبرای کسب اطالعات بیشتر در مورد این آموزش به لینک زیر مراجعه ن

faradars.org/fvmec94052

ABAQUSآموزش نرم افزار

faradars.org/fvmec94052

فرادرس

FaraDars.org