۴ بهترین جزوه/کتاب PDF آموزش آباکوس (دانلود رایگان)

در ادامه آموزش های کاربردی نرم افزار آباکوس، بعد از حدود ۱ هفته گشت و گذار در اینترنت و از بین ده ها کتاب و جزوه، یک مجموعه ۴ تایی بی نقص و کامل  را برای یادگیری سریع این نرم افزار گلچین کرده ایم. این مجموعه کامل برای شروع از صفر و برای همه سطوح مناسب می باشد.

Abaqus یکی از نرم‌افزارهای قدرتمند مهندسی برای تحلیل اجزای محدود یا Finite Element Analysis (FEA) است. با آن می‌توان رفتار قطعات و سازه‌ها را قبل از ساخت واقعی بررسی کرد؛ مثلاً بفهمیم یک قطعه تحت نیروی مشخص چقدر تغییر شکل می‌دهد، بیشترین تنش کجاست، چه زمانی وارد ناحیه پلاستیک می‌شود یا در اثر ضربه چگونه رفتار می‌کند.

Abaqus بیشتر در مهندسی مکانیک، عمران، هوافضا، خودرو، مواد و طراحی قطعات صنعتی استفاده می‌شود و توانایی انجام تحلیل‌های خطی و غیرخطی، استاتیکی، دینامیکی، حرارتی، تماس و بسیاری از مسائل چندفیزیکی را دارد. مستندات رسمی SIMULIA نیز Abaqus/Standard را حل‌گر عمومی تحلیل‌های خطی و غیرخطی معرفی می‌کند.

مسیر کلی تقریباً تمام پروژه‌های Abaqus چنین است:

هندسه → ماده → مقطع → مونتاژ → Step → تماس → بار و قید → مش → Job → نتایج

اگر همین ترتیب را خوب یاد بگیرید، بخش بزرگی از منطق نرم‌افزار را فهمیده‌اید.

روش اجزای محدود چیست؟

فرض کنید یک صفحه فولادی دارید و می‌خواهید بدانید وقتی ۱۰ هزار نیوتن نیرو به آن وارد می‌شود، کدام قسمت بیشترین تنش را تحمل می‌کند. حل دقیق چنین مسئله‌ای برای شکل‌های پیچیده دشوار است. در روش اجزای محدود، قطعه به تعداد زیادی قسمت کوچک به نام Element تقسیم می‌شود.

نقاط اتصال این المان‌ها Node نام دارند. بنابراین:

قطعه واقعی → تقسیم به المان‌های کوچک → حل معادلات → محاسبه تنش و تغییر شکل

هرچه مدل‌سازی، مش، خواص ماده و شرایط مرزی دقیق‌تر باشند، نتیجه معمولاً قابل اعتمادتر خواهد بود.

قسمت‌های اصلی Abaqus

هنگام کار با Abaqus/CAE با چند Module اصلی سروکار دارید:

بهتر است این ترتیب را از همان ابتدا حفظ کنید، زیرا تقریباً کل فرایند تحلیل حول همین ماژول‌ها شکل می‌گیرد.

Part چیست؟

در بخش Part هندسه قطعه ایجاد می‌شود. مثلاً می‌توانید یک صفحه، شفت، تیر، مخزن یا قطعه صنعتی را بسازید.

مدل‌ها معمولاً می‌توانند به شکل سه‌بعدی، دوبعدی یا Axisymmetric باشند. برای مثال یک صفحه سه‌بعدی ساده ممکن است با این مسیر ساخته شود:

Sketch → Rectangle → Extrude

اگر قطعه پیچیده باشد، می‌توان هندسه را از نرم‌افزارهایی مانند SolidWorks، CATIA یا STEP وارد Abaqus کرد. اما برای یادگیری اولیه بهتر است چند مدل ساده را مستقیماً داخل Abaqus بسازید.

Property و تعریف جنس قطعه

بعد از ساخت هندسه باید مشخص کنید قطعه از چه ماده‌ای ساخته شده است. در بخش Material می‌توانید ویژگی‌هایی مانند این موارد را وارد کنید:

• Elasticity
• Plasticity
• Density
• Thermal Properties
• Damage
• Hyperelasticity

برای یک تحلیل ساده فولاد معمولاً حداقل به این دو مقدار نیاز دارید:

Young's Modulus

و

Poisson's Ratio

مثلاً به‌طور آموزشی:

E = 210 GPa
ν = 0.3

اما این اعداد را نباید برای تمام فولادها بدون بررسی استفاده کرد. مشخصات ماده باید از دیتاشیت، آزمایش یا منبع معتبر گرفته شود.

Section چیست؟

فقط تعریف Material کافی نیست. باید مشخص کنید این ماده به کدام قطعه یا ناحیه تعلق دارد. ابتدا یک Section می‌سازید و سپس با Section Assignment آن را به قطعه اختصاص می‌دهید.

یکی از اشتباهات رایج مبتدی‌ها همین است؛ ماده را تعریف می‌کنند اما Section را به هندسه اختصاص نمی‌دهند.

Assembly چیست؟

در ماژول Assembly قطعات وارد محیط مونتاژ می‌شوند. حتی اگر فقط یک Part داشته باشید، معمولاً باید از آن یک Instance بسازید.

اگر چند قطعه داشته باشید، مثلاً پیچ + مهره + صفحه در Assembly محل قرارگیری آن‌ها نسبت به یکدیگر تعیین می‌شود. ابزارهای Translate و Rotate برای جابه‌جایی Instanceها کاربرد دارند.

Step چیست؟

Step مشخص می‌کند چه نوع اتفاق فیزیکی قرار است تحلیل شود. مثلاً:

• Static General
• Dynamic
• Frequency
• Buckling
• Heat Transfer

اگر یک قطعه را آرام تحت فشار قرار می‌دهید، معمولاً Static General مناسب است. اگر مسئله برخورد یا ضربه سریع دارید، تحلیل دینامیکی می‌تواند مناسب‌تر باشد.

انتخاب Step اشتباه می‌تواند حتی با وجود مدل درست، نتیجه نامناسب تولید کند.

Abaqus Standard و Explicit چه تفاوتی دارند؟

این یکی از مهم‌ترین مفاهیم Abaqus است. Abaqus/Standard از روش حل Implicit استفاده می‌کند و برای بسیاری از تحلیل‌های استاتیکی، تنش، انتقال حرارت و مسائل عمومی مناسب است.

Abaqus/Explicit بیشتر برای مسائل گذرا و بسیار غیرخطی مانند برخورد، Crash، سقوط، انفجار، تغییر شکل شدید و تماس‌های پیچیده استفاده می‌شود. مثلاً:

فشار آرام روی تیر → Standard

برخورد خودرو → Explicit

البته این قانون مطلق نیست و بعضی مسائل شبه‌استاتیکی پیچیده نیز با Explicit حل می‌شوند. SIMULIA امکان انتقال و ادامه بعضی تحلیل‌ها بین Standard و Explicit را نیز فراهم کرده است.

Interaction چیست؟

اگر چند قطعه با یکدیگر تماس داشته باشند، باید مشخص کنید رابطه آن‌ها چیست. برای مثال اگر یک پیچ روی صفحه فشار وارد می‌کند، Abaqus باید بداند سطوح می‌توانند از هم جدا شوند یا روی هم بلغزند. در این بخش با مفاهیمی مانند:

• Contact
• Tie
• Coupling
• Constraint

سروکار خواهید داشت. برای Contact معمولاً دو رفتار مهم داریم Normal Behavior  و  Tangential Behavior

در Tangential Behavior ممکن است ضریب اصطکاک تعریف شود. مدل‌سازی اشتباه تماس یکی از دلایل رایج عدم همگرایی تحلیل‌های غیرخطی است.

Load چیست؟

در بخش Load نیروها و شرایط اعمال‌شده به مدل مشخص می‌شوند. مثلاً:

• Force
• Pressure
• Moment
• Gravity
• Temperature

اگر فشار ۵ مگاپاسکال روی سطحی وارد می‌شود، باید سطح مناسب را انتخاب و Pressure را تعریف کنید. همیشه جهت بار را بررسی کنید. یکی از خطاهای ساده اما رایج، اعمال نیرو در جهت اشتباه است.

Boundary Condition چیست؟

شرایط مرزی مشخص می‌کنند چه قسمت‌هایی از مدل اجازه حرکت دارند. مثلاً انتهای تیر ممکن است کاملاً ثابت باشد. در این صورت می‌توان از Encastre استفاده کرد.

اما ثابت‌کردن بیش از حد مدل می‌تواند رفتار واقعی را تغییر دهد. هدف این نیست که مدل را فقط طوری ببندید که تحلیل اجرا شود؛ بلکه شرایط مرزی باید تا حد امکان رفتار واقعی اتصال را شبیه‌سازی کنند.

مفهوم Degree of Freedom

هر Node می‌تواند درجات آزادی یا DOF داشته باشد. مثلاً در فضای سه‌بعدی:

• U1 حرکت در X
• U2 حرکت در Y
• U3 حرکت در Z

در بعضی Elementها دوران نیز وجود دارد:

• UR1
• UR2
• UR3

بنابراین اگر U1 را صفر کنید، حرکت در جهت X را محدود کرده‌اید. درک DOF برای تعریف صحیح Boundary Condition بسیار مهم است.

Mesh چیست؟

مش‌بندی یکی از مهم‌ترین مراحل تحلیل اجزای محدود است. قطعه به تعداد زیادی Element کوچک تقسیم می‌شود. به‌طور کلی:

مش خیلی درشت → سریع ولی احتمالاً کم‌دقت

مش بسیار ریز → دقیق‌تر ولی سنگین‌تر

اما ریزکردن بی‌نهایت مش همیشه راه‌حل نیست. باید Mesh Convergence را بررسی کنید. یعنی چند تحلیل با اندازه مش مختلف انجام دهید و ببینید نتیجه مهم، مثلاً بیشترین تنش، چه زمانی تقریباً ثابت می‌شود.

Element Type چیست؟

همه Elementها یکسان نیستند. چند گروه مهم:

• Solid
• Shell
• Beam
• Truss

برای یک قطعه حجیم معمولاً Solid مناسب است. برای ورق نازک ممکن است Shell بسیار کارآمدتر باشد.

برای تیرهای بلند نیز Beam می‌تواند مناسب باشد. استفاده از Solid برای هر مسئله‌ای الزاماً تصمیم خوبی نیست.

در مستندات Abaqus راهنماهای جداگانه‌ای برای Elementها، Materials، Interactions و Constraints وجود دارد که اهمیت انتخاب صحیح این موارد را نشان می‌دهد.

C3D8R یعنی چه؟

در پروژه‌های سه‌بعدی احتمالاً نام‌هایی مانند C3D8R را زیاد خواهید دید. به‌صورت ساده:

• C یعنی Continuum
• 3D یعنی سه‌بعدی
• 8 یعنی المان دارای ۸ Node
• R یعنی Reduced Integration

اما انتخاب Element Type باید متناسب با هندسه، نوع تحلیل، ماده و رفتار مورد انتظار انجام شود. برای شروع لازم نیست تمام کدهای Elementها را حفظ کنید.

Job چیست؟

بعد از تکمیل مدل باید تحلیل را اجرا کنید. در بخش Job یک Job جدید ساخته و سپس Submit را انتخاب می‌کنید. Abaqus محاسبات را انجام می‌دهد.

در هنگام اجرا می‌توانید وضعیت تحلیل را بررسی کنید. اگر Job متوقف شود، باید پیام‌های Warning و Error را بررسی کنید.

فقط اجرای موفق Job به معنی درست بودن تحلیل نیست. ممکن است تحلیل بدون Error تمام شود اما مدل فیزیکی اشتباه باشد.

Visualization و مشاهده نتایج

بعد از پایان تحلیل وارد ماژول Visualization می‌شوید. در اینجا می‌توانید نتایجی مانند تغییر شکل، تنش و کرنش را مشاهده کنید. یکی از معروف‌ترین خروجی‌ها:

S, Mises

است که تنش Von Mises را نمایش می‌دهد. برای تغییر مکان معمولاً با U سروکار دارید. مثلاً:

U, Magnitude

مقدار کلی جابه‌جایی را نشان می‌دهد.  راهنمای رسمی Getting Started نیز روند ساخت مدل با Abaqus/CAE، تحلیل آن با Standard یا Explicit و بررسی نتایج در Visualization را به‌صورت یک مسیر آموزشی معرفی می‌کند.

تغییر شکل بزرگ روی صفحه همیشه واقعی نیست

وقتی Abaqus شکل تغییر یافته قطعه را نمایش می‌دهد، ممکن است برای اینکه تغییر شکل دیده شود آن را چند برابر بزرگ‌تر نمایش دهد. مثلاً تغییر شکل واقعی فقط:

0.2 mm

است، اما در تصویر بسیار زیاد دیده می‌شود. بنابراین به شکل ظاهری Deformation اعتماد نکنید و مقدار Deformation Scale Factor و اعداد واقعی خروجی را بررسی کنید.

دانلود جزوه PDF

 

 دانلود هر ۴ جزوه PDF

 حجم: ۲۰ مگابایت

 سطح: از صفر تا صد

 نسخه آموزش داده شده: مناسب برای همه نسخه های نرم افزار

برای دانلود رایگان آموزش های ویدیویی این نرم افزار کلیک کنید!

معرفی نرم افزار آباکوس 

آباکوس یک نرم‌افزار مهندسی معماری و ساختمانی است که برای تجزیه و تحلیل سازه‌های ساختمانی، مکانیک سیالات، مکانیک سازه، انتقال حرارت و موارد مشابه استفاده می‌شود. این نرم‌افزار یکی از محبوب‌ترین و قدرتمندترین ابزارهای مهندسی مکانیک و ساختمانی است و به کاربران امکان مدل‌سازی، تجزیه و تحلیل سازه‌های پیچیده را می‌دهد.

از قابلیت‌های آباکوس می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. مدل‌سازی سازه‌ها: این نرم‌افزار به کاربران امکان می‌دهد تا سازه‌های مختلف را به دقت مدل‌سازی و تعریف کنند، از جمله سازه‌های فلزی، بتنی، چوبی و مواد مرکب.
2. تجزیه و تحلیل سازه‌ها: آباکوس قابلیت تحلیل دینامیکی و استاتیکی سازه‌ها را دارد، از جمله تحلیل ارتعاشات، تحلیل تنش، تحلیل انفجار و...
3. مدل‌سازی و تحلیل سیستم‌های سیالاتی: آباکوس قابلیت تحلیل مسائل مربوط به جریان سیالات، انتقال حرارت و انتقال جرم را فراهم می‌کند.
4. انتقال حرارت و دینامیک سیالات: این نرم‌افزار امکان مدل‌سازی و تحلیل مسائل مربوط به انتقال حرارت و جریان سیالات را فراهم می‌کند.
5. بهینه‌سازی سازه‌ها: آباکوس به کمک ابزارهای مختلفی امکان بهینه‌سازی سازه‌ها را در مقیاس‌های مختلف فراهم می‌کند.

به طور کلی، آباکوس یک نرم‌افزار بسیار کارآمد و تخصصی در زمینه مهندسی مکانیک و ساختمانی است که توسط مهندسین و محققین در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
هر گونه سوالی در زمینه این مطلب دارید در بخش نظرات مطرح کنید تا به آن پاسخ دهیم.