تبلیغات
سیمرغ سعادت(بانک اطلاعاتی در مورد گزارش کار،تحقیق،آموزشی،مقاله،پروژه،پایان نامه،و...) - مدل خرپا به روش فاینت المنت ( Truss model method Finite Element) (بخش 1)
----------------------------------- ---------------------------------------
پنجشنبه 22 آبان 1393

مدل خرپا به روش فاینت المنت ( Truss model method Finite Element) (بخش 1)

   نوشته شده توسط: ادریس    نوع مطلب :تحلیل با آباکوس(abaqus) ،



 
>translator
Powered by Translate
>translator
 undefined 
Bookmark and Share

در این مثال بارگذاری روی یک خرپای 2 بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. در حین انجام این تمرین شما با اصول کار با نرم افزار ABAQUS آشنا خواهید شد. با توجه به آنکه اولین تمرین این مجموعه است، سعی شده با نمایش شکلها از مراحل انجام کار، جایی از تمرین مبهم نباشد.

هندسه این تمرین مطابق شکل زیر یک خرپای 7 عضوی است. 2 گره پائینی خرپا یکی بصورت غلطکی و دیگری کاملا از نظر حرکت محدود شده است. بر گره وسط نیرویی به اندازه 10000 نیوتن در جهت عمودی به صورت استاتیکی وارد می شود.

اعضای خرپا میله هایی با مقطع دایره به شعاع 5 mm و طول 1 متر، از جنس فولاد با ویژگیهای زیر هستند.

ρ =7800 Kg/m3

E= 200 GPa

ν=0.3


Part/Sketch

گام اول در انجام مسائل اجزای محدود ایجاد هندسه مساله است. اما قبل از آغاز کار لازم است تا با بعضی صفحات و اصطلاحات رایج در نرم افزار ABAQUS آشنا شویم.

 

پس از اجرای نرم افزار Abaqus CAE اولین صفحه ای که در نرم افزار ظاهر می شود، صفحه Start Selection است. برای ایجاد یک مدل جدید گزینه Create Model Database را از این صفحه انتخاب می کنیم.

  • از صفحه Start Selection گزینه Create Model Database را انتخاب کنید تا وارد محیط نرم افزار برای ایجاد مدل جدید شویم.
  • صفحه کاری نرم افزار دارای قسمتهای مختلفی است که اسامی آنها در شکل زیر آمده است.

در ادامه کار به تدریج در تمرینهای مختلف با کاربرد و نحوه کار با هر کدام از این بخشها آشنا خواهید شد.

  • برای شروع کار از بخش Context Bar ماژول Part را برای ایجاد هندسه مدل انتخاب کنید.

یکی از ویژگیهای بارز نرم افزار مرتب و منظم بودن بخشهای مختلف نرم افزار است. در شمای کلی جهت بخشهای مختلف، ماژولهای مختلف تعریف شده است. در داخل هر ماژول ابزارهای مخصوص همان ماژول قرار دارد که هم از طریق آیکونها قابل دسترس هستند و هم از طریق منوی اصلی نرم افزار می توان از آنها استفاده کرد.

همانطور که ترتیب قرارگیری ماژولها پشت سرهم است، ترتیب قرارگیری آیکونهای نرم افزار نیز مرتب شده و به ترتیب استفاده قرار گرفته اند. لذا در اکثر مسائل با طی کردن یک روال ثابت و طی کردن یکی یکی ماژولها و آیکونهای نرم افزار می توان مساله را به انتها رساند.

با وارد شدن به ماژول Part آیکونها و منوهای مربوط به این ماژول نمایش داده می شود. طبق روالی که گفته شد نحوه استفاده از آیکونها نیز همانند ماژولها به ترتیب قرارگیری در نرم افزار می باشد. پس از نوار ابزار ماژول Part اولین آیکون part  که Create Part نام دارد را اتنخاب کنید. پنجره Create Part نمایش داده می شود.

مطابق شکل تغییرات زیر را اعمال کنید.

Name: Truss

Modeling Space: 2D Planar

Type: Deformable

Base Feature: Wire

Approximate Size: 4

با کلیک بر روی دکمه Continue صفحه کاری و ابزارهای ترسیم مدل نمایش داده می شود.

جهت رسم هندسه خرپا راههای مختلفی وجود دارد. می توانید مختصات گره های خرپا را به صورت دستی وارد کنید. اما راه ساده تری که در ایجا پیشنهاد می شود به این طریق است. با استفاده از آیکون WirePoint ، Line، شکل کلی خرپا را بدون توجه به ابعاد دقیق آن رسم کنید.

جهت رسم شکل کلی خرپا توجه داشته باشید که یک خط را بیش از یک بار رسم نکنید. جهت رسم خطوط پیوسته می توان پشت سر هم چند خط رسم کرد، اما برای برداشتن قلم از روی صفحه و آغاز رسم یک خط در محل دیگری از صفحه حتما از کلید Esc و یا آیکون cancel در ناحیه Prompt Area استفاده کنید. آنگاه جهت رسم خط مجددا روی آیکون WirePoint  کلیک کنید.

به منظور کامل کردن مدل و اندازه گذاری دقیق نمونه به یکی از اضلاع اندازه 1 m می دهیم. برای این کار از آیکون Add Dimension استفاده کرده و طول ضلع را در ناحیه Prompt Area برابر 1 تعین کنید.

برای تکمیل ساخت هندسه مدل خرپا کافی است طول تمام اضلاع با هم مساوی و برابر با 1 متر شود. پس از نوار ابزار آیکون sketch ، Add Constraint، را انتخاب کنید. از پنجره Add Constraint گزینه Equal Length را انتخاب نمائید.

برای راحتتر کار کردن با نرم افزار در استفاده از هر دستور به عبارتی که در پائین صفحه، Prompt Area، نمایش داده می شود دقت و طبق آن عمل کنید.

همانطور که در Prompt Area ذکر شده است خط هایی را که می خواهیم طول برابر داشته باشند را با درگ کل شکل انتخاب می کنیم. پس از انتخاب کل قطعه روی کلید Done کلیک کنید.


Property

پس از تکمیل مدل آیکون Done را انتخاب کنید تا از محیط رسم خارج شویم. با اتمام ساخت هندسه مدل در ماژول Part، طبق روال وارد ماژول بعدی یعنی Property می شویم.

طبق روال به ترتیب آیکونهای ماژول Property را اجرا می کنیم. از نوار ابزار اولین آیکونmaterial،Create Material ،را انتخاب کنید. در پنجره Edit Material نام ماده را به Steel تغییر دهید و مشخصات مکانیکی ماده شامل ضریب الاستیسیته، ضریب پواسون و چگالی را وارد کنید.

برای وارد کردن ضریب الاستیسیته و ضریب پواسون مطابق شکل مسیر زیر را انتخاب کنید.

Mechanical / Elasticity / Elastic

در جدول Data ضریب الاستیسیته و پواسون را وارد کنید.

برای راحتی کار بجای وارد کردن 9 صفر مقابل 200 از عبارت E9 در مقابل عدد 200 استفاده شده است.

برای وارد کردن چگالی در مسیر زیر مقدار 7800 را به عنوان چگالی ماده وارد و Ok کنید.

General / Density

طبق روال جهت ایجاد مقطع اعضای خرپا از آیکون بعدی نوار ابزار،section،Create Section ،استفاده می شود. در پنجره Create Section نام مقطع را به Truss Section تغییر داده، Beam را از Category انتخاب کرده و از پنجره Type گزینه Truss را انتخاب کرده و روی Continue کلیک کنید

پنجره Edit Section که نمایش داده می شود، Steel را به عنوان ماده ای که قبلاً ساخته ایم انتخاب کنید و در مقابل Cross-Section Area مقدار 1.963e-5 را به عنوان سطح مقطع اعضای خرپا وارد کرده و Ok کنید.

تا اینجای کار ماده مورد نظر که فولاد است را ساخته ایم؛ مقطع اعضای خرپا را که مساحتی برابر 1.963e-5 متر مربع است را ایجاد کرده ایم؛ اما هنوز این موارد به هیچ بخشی از مدل نسبت داده نشده است. برای نسبت دادن ماده و مقطع ایجاد شده از آیکون بعدی نوار ابزار  ، Assign Section، استفاده می شود. با توجه به عبارتی که در Prompt Area ظاهر می شود تمام اعضای خرپا را انتخاب کنید.

Truss Section را به عنوان Section انتخاب کرده و Ok کنید. اعضایی که Section به آنها نسبت داده شده است به رنگ سبز روشن تغییر رنگ می دهد. اگر به اشتباه بیش از یک بار ماده ای به قطعه نسبت داده شود به رنگ زرد تغییر رنگ خواهد داد.

در نرم افزار ABAQUS جهت ویرایش کردن در مقابل اکثر آیکونهای نوار ابزار یک Manager وجود دارد. اگر به اشتباه بیش از یک بار ماده ای به قطعه نسبت داده شده است با استفاده از Manager مقابل sectionAssign  موارد اضافی را حذف کنید. در واقع Section Assignment Manager شما نهایتاً باید به این شکل باشد.


Assembly

با اتمام مراحل مربوط به ماده وارد ماژول بعدی، Assembly، شوید. در این ماژول نمونه ای از خرپای ساخته شده در ماژولهای قبل را وارد صفحه کاری نرم افزار می کنیم. برای این کار طبق روال با استفاده از اولین آیکون نوار ابزار، Instance Part، استفاده می شود. در پنجره Create Instance قطعه Truss را انتخاب کرده و نوع نمونه را Independent تعیین کنید.

سایر ابزارهای موجود در ماژول Assembly در مواقعی که نیاز به تغییر مکان نمونه و یا ایجاد چندین نمونه از قطعه باشد مورد استفاده قرا می گیرد و در مثالهای بعدی به آنها خواهیم پرداخت.

دقت کنید که بیش از یک نمونه از قطعه اسمبل نکنید. جهت کنترل کردن تعداد نمونه های وارد شده در ماژول Assembly عدد مقابل Instances در نمودار درختی زیر شاخه Assembly را چک کنید.


Step

  • وارد ماژول Step شوید. در این ماژول یک Step (گام) استاتیک ایجاد خواهیم کرد. به تدریج و در مثالهای بعدی با مفهوم Step بیشتر آشنا خواهید شد؛ اما در اینجا برای روشنتر شدن مفهوم آن به این مثال توجه کنید.

فرض کنید در همین مثال خرپا، بار 10 kN برای مدت 3 ثانیه روی قطعه وارد می شود. پس از 3 ثانیه این بار حذف شده و بار دیگری برای مدت 5 ثانیه روی گره دیگری اعمال شود. بعد از این 5 ثانیه بار دوم هم حذف شده و بار سومی به گره دیگری برای مدت 10 ثانیه اعمال شود. برای تعریف چنین مساله ای به ازای هر کدام از این مراحل یک Step جدید تعریف می شود.

برای ساخت یک گام استاتیک از اولین آیکون نوار ابزار،step، Create Step، استفاده می شود. یک گام با نام Step-1 و از نوع Static, General بسازید و روی دکمه Continue کلیک کنید.

پنجره Edit Step را بدون هیچ تغییری Okکنید.

با دستورهای بعدی ماژول Step و تنظیمات آنها در مثالهای بعد بیشتر آشنا می شویم.


Load

وارد ماژول Load شوید. طبق روال از اولین آیکون نوار ابزار،load ،Create Load، جهت اعمال نیروی 10 kN استفاده می کنیم. در پنجره Create Load تنظیمات زیر را انجام دهید.

Name: Load-1

Step: Step-1

Category: Mechanical

Types For Selected Step: Concentrated Force

با کلیک بر روی Continue طبق آنچه در Prompt Area توضیح داده شده است باید نقطه اعمال نیرو را روی شکل مشخص کنید.

این کار را انجام دهید و Done کنید. در پنجره Edit Load تنظیمات زیر را انجام دهید.

CF1: 0

CF2: -10e3

در نرم افزار CF1 معادل نیرو در راستای محور X و CF2 معادل نیرو در راستای محور Y می باشد.

برای اعمال شرایط مرزی از آیکون بعدی نوار ابزار،Create Boundary Condition، استفاده می شود. در پنجره Create Boundary Condition تنظیمات زیر را برای اعمال شرایط مرزی گره سمت چپ انجام دهید.

Name: BC-1

Step: Step-1

Category: Mechanical

Types For Selected Step: Displacement/Rotation

با کلیک بر روی Continue طبق عبارت نمایش داده شده در Prompt Area عمل کرده و گره سمت چپ خرپا را انتخاب نمائید. در پنجره Edit Boundary Condition به منظور تعریف تکیه گاه درگیر مقادیر U1 و U2 و UR3 را صفر کنید. شبه آنچه در اعمال نیرو داشتیم، U1 معادل جابجایی در راستای محور X، U2 معادل جابجایی در راستای محور Y و UR3 معادل چرخش حول محور Z است.

  • مشابه مراحل فوق را برای تکیه گاه سمت راست مدل نیز انجام داده ولی این بار برای مدل کردن تکیه گاه غلطکی فقط U2 را صفر کنید و سایر قیدها را تغییر ندهید.



>



برچسب ها: در این مثال بارگذاری روی یک خرپای 2 بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. در حین انجام این تمرین شما با اصول کار با نرم افزار ABAQUS آشنا خواهید شد. با توجه به آنکه اولین تمرین این مجموعه است ، سعی شده با نمایش شکلها از مراحل انجام کار ، جایی از تمرین مبهم نباشد. هندسه این تمرین مطابق شکل زیر یک خرپای 7 عضوی است. 2 گره پائینی خرپا یکی بصورت غلطکی و دیگری کاملا از نظر حرکت محدود شده است. بر گره وسط نیرویی به اندازه 10000 نیوتن در جهت عمودی به صورت استاتیکی وارد می شود. اعضای خرپا میله هایی با مقطع دایره به شعاع 5 mm و طول 1 متر ، از جنس فولاد با ویژگیهای زیر هستند. ρ =7800 Kg/m3 E= 200 GPa ν=0.3 Part/Sketch گام اول در انجام مسائل اجزای محدود ایجاد هندسه مساله است. اما قبل از آغاز کار لازم است تا با بعضی صفحات و اصطلاحات رایج در نرم افزار ABAQUS آشنا شویم. پس از اجرای نرم افزار Abaqus CAE اولین صفحه ای که در نرم افزار ظاهر می شود ، صفحه Start Selection است. برای ایجاد یک مدل جدید گزینه Create Model Database را از این صفحه انتخاب می کنیم. از صفحه Start Selection گزینه Create Model Database را انتخاب کنید تا وارد محیط نرم افزار برای ایجاد مدل جدید شویم. صفحه کاری نرم افزار دارای قسمتهای مختلفی است که اسامی آنها در شکل زیر آمده است. در ادامه کار به تدریج در تمرینهای مختلف با کاربرد و نحوه کار با هر کدام از این بخشها آشنا خواهید شد. برای شروع کار از بخش Context Bar ماژول Part را برای ایجاد هندسه مدل انتخاب کنید. یکی از ویژگیهای بارز نرم افزار مرتب و منظم بودن بخشهای مختلف نرم افزار است. در شمای کلی جهت بخشهای مختلف ، ماژولهای مختلف تعریف شده است. در داخل هر ماژول ابزارهای مخصوص همان ماژول قرار دارد که هم از طریق آیکونها قابل دسترس هستند و هم از طریق منوی اصلی نرم افزار می توان از آنها استفاده کرد. همانطور که ترتیب قرارگیری ماژولها پشت سرهم است ، ترتیب قرارگیری آیکونهای نرم افزار نیز مرتب شده و به ترتیب استفاده قرار گرفته اند. لذا در اکثر مسائل با طی کردن یک روال ثابت و طی کردن یکی یکی ماژولها و آیکونهای نرم افزار می توان مساله را به انتها رساند. با وارد شدن به ماژول Part آیکونها و منوهای مربوط به این ماژول نمایش داده می شود. طبق روالی که گفته شد نحوه استفاده از آیکونها نیز همانند ماژولها به ترتیب قرارگیری در نرم افزار می باشد. پس از نوار ابزار ماژول Part اولین آیکون part که Create Part نام دارد را اتنخاب کنید. پنجره Create Part نمایش داده می شود. مطابق شکل تغییرات زیر را اعمال کنید. Name: Truss Modeling Space: 2D Planar Type: Deformable Base Feature: Wire Approximate Size: 4 با کلیک بر روی دکمه Continue صفحه کاری و ابزارهای ترسیم مدل نمایش داده می شود. جهت رسم هندسه خرپا راههای مختلفی وجود دارد. می توانید مختصات گره های خرپا را به صورت دستی وارد کنید. اما راه ساده تری که در ایجا پیشنهاد می شود به این طریق است. با استفاده از آیکون WirePoint ،

 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر