آموزش نرم افزار LS-DYNA و نکات کاربردی برای مبتدی ها

در این مطلب نرم افزار LS-DYNA را با کمک یک مثال به زبان ساده و گام به گام آموزش می دهیم. هیدروکدها ابزارهای محاسباتی از علم مکانیک محیطهای پیوسته می باشند که برای شبیه سازی پاسخ مواد جامد وسیال در برابر بارهای دینامیکی (ضربه و انفجار) بکار می روند .

یکی از هیدروکدهای معروف، نرم افزار LS-Dyna میباشد که قابلیتهای بسیار بالایی در حل مسائل دینامیکی غیر خطی دارد.

توان بالای این کد در تحلیل مسائل دتونیشن (Detonation)، انتشار امواج شوک، شکل دهی فلزات با تغییر شکلهای زیاد، برخورد اجسام، نفوذ پرتابه در هدف و …و با داشتن تقریبا 200 نوع مدل ماده و 13 نوع معادله حالت و انواع روشهای تماس سطوح (contact), این کد را به یکی از قویترین نرم افزارهای مهندسی تبدیل کرده است که می تواند در بسیاری از مسائل انفجار و ضربه مورد استفاده قرار گیرد .

آموزش مکانیک از صفر تا صد با 4 جزوه PDF (و 7 مهارت ضروری)

قابل ذکر است علیرغم این قابلیتها، این نرم افزار همچون سایر نرم افزارهای مهندسی به تنهایی نمی تواند شناخت دقیقی از پدیده های فیزیکی بدهد.

3.1 تعریف مسئله

تغییر شکل یک بلوک آلومینیومی که روی زمین قرار گرفته است را با فشار اعمال شده به سطح فوقانی در نظر بگیرید.

3.2 آماده سازی فایل ورودی

اولین قدم ساخت شکل سه بعدی یا Mesh و مشخص کردن نقاط گره است. از آن جایی که ما تازه شروع به کار کرده ایم، شکل را فقط با 1 عنصر و 8 نقطه گره که در شکل زیر نشان داده شده است، تعریف خواهیم کرد. علاوه بر این از مقادیر پیش فرض برای بسیاری از پارامتر ها در فایل ورودی استفاده خواهیم کرد، بنابراین نیازی به وارد کردن شان نیست.

مراحل زیر باید برای ایجاد مدل المان محدود فایل ورودی انجام شود.

خط اول فایل ورودی باید با کلمه کلیدی شروع شود. این کلمه مشخص می کند که فایل به جای فرمت ‘ساختار یافته’ که می تواند مورد استفاده قرار بگیرد، فرمت “کلمه کلیدی” دارد.

از دست ندین: طراحی خودرو با سالیدورک (و 12 نکته کاربردی)

اولین بلوک ورودی برای تعریف کنترل راه حل و پارامترهای خروجی استفاده می شود . در ساده ترین حالت برای مشخص کردن زمان پایان مسئله باید از کلمه کلیدی *Control_Termination استفاده شود . ما بار فشار را به صورت شیب دار از 0 تا 70.e + 05 پاسکال در یک بازه زمانی 1 ثانیه اعمال می کنیم. بنابراین، زمان پایان 1 ثانیه است. علاوه بر این، باید از یکی از چندین گزینه خروجی برای کنترل فاصله چاپ نتایج استفاده شود. (مثل*database_binary_d3plot ) . ما نتایج را در هر 0.1 ثانیه چاپ خواهیم کرد.

*CONTROL_TERMINATION

1.

*DATABASE_BINARY_D3PLOT

.1

بلوک ورودی دوم برای تعریف شکل هندسی مدل، مِش و پارامتر های مواد استفاده می شود. توضیحات و نقشه زیر شاید به درک ساختار داده در این بلوک کمک کند. ما 1 قسمت یعنی بلوک آلومینیوم را داریم و از کلمه کلیدی *PART برای مشخص کردن مدل عنصر محدود استفاده می کنیم. کلمه کلیدی *PART داده هایی دارد که به خصوصیات دیگر این قسمت مثل ویژگی های متریال اشاره می کند . بقیه کلمات کلیدی خصوصیات دیگر را تعریف می کند. ساختار ورودی کلمه کلیدی به این صورت است:

راهنمای کاربر کلمه کلیدی LS Dyna باید این بار برای توضیحات مربوط به کلمات کلیدی مورد استفاده در بالا بررسی شود. در ادامه توضیحات مختصری در مورد کلمات کلیدی آمده است:

*PART : ما 1 قسمت را با Part Identification مشخص کرده ایم .(PID=1) این قسمت ویژگی هایی دارد که با Section Identification یا (SID=1) و Identication‌Material یا (MID=1) مشخص شده است.

*SECTION_SOLID : قسمت های مشخص شده با (SID=1) به عنوان 8 عنصر گره بلوکی با کشش ثابت با این کلمه کلیدی تعریف شده اند.

*MAT_ELASTIC : قطعات مشخص شده با (mid=1) به عنوان یک ماده الاستیک با چگالی  ، ضریب کشسانی E و ضریب پواسون  تعریف می شوند.

*ELEMENT_SOLID : هشت المان گره بلوکی توپر مشخص شده با Element Identification‌ یا (EID=1) ویژگی های (PID=1) را دارند و با Node List‌ یا (NID)‌تعریف می شوند.

*NODE : گره مشخص شده توسط (NID) مختصات x ،y ، z دارد.

مدل عنصر محدود ما از 1 عنصر، 8 گره و 1 متریال تشکیل شده است. با توجه به موارد فوق، ورود داده برای این بلوک به این شکل است:

بلوک ورودی سوم برای تعریف شرایط مرزی و منحنی های بار وابسته به زمان استفاده می شود. ما بار 70.e + 50 پاسکال را روی سطح فوقانی بلوکی که با گره های 5-6-7-8 مشخص شده اعمال می کنیم. در یک بازه زمانی 1 ثانیه بار را از 0 پاسکال به 70.e+05 پاسکال می رسانیم.

توجه داشته باشید که اولین ورود داده ها در کلمه کلیدی *LOAD_SEGMENTمربوط به شماره شناسایی منحنی بار یا (LCID = 1) است که به منحنی بار تعریف شده توسط کلمه کلیدی *DEFINE_CURVEبا همان شماره شناسایی (LCID) اشاره دارد.

آخرین خط در پرونده ورودی باید کلمه کلیدی END* داشته باشد.

3.3- راه حل LS-DYNA

مقدارجا به جایی عمودی و افقی گره 7، که توسط LS Dyna محاسبه شده در 2 نمودار زیر نشان داده شده است. جواب این مسئله ساده می تواند به صورت تحلیلی محاسبه شود. جواب LS Dyna دقیقا با جواب تحلیلی مقایسه می شود.

جا به جایی عمودی به خاطر فشار 70.0e+05‌ فشار پاسکال می تواند اینطور محاسبه شود:

جا به جایی عمودی به خاطر فشار 70.0e+05‌ فشار پاسکال می تواند ینطور محاسبه شود:

آموزش نرم افزار Latex و نکات کاربردی برای مبتدی ها

ویدیوی آموزش این نرم افزار