تبلیغات
سیمرغ سعادت(بانک اطلاعاتی در مورد گزارش کار،تحقیق،آموزشی،مقاله،پروژه،پایان نامه،و...) - مدل کردن ایجاد و گسترش ترک(بخش 1 ) (Model for the creation and propagation of cracks)
----------------------------------- ---------------------------------------


 
>translator
Powered by Translate
>translator
 undefined 
Bookmark and Share

مدل کردن ترک در نرم افزارهای finite element به چندین روش صورت می پذیرد. به طور کلی می توان این روشها را به دو دسته روشهای سنتی و روش مدرن تقسیم بندی کرد.

روش سنتی خود شامل دو متد می باشد:

Surface-based cohesive behavior

Virtual crack closure technique

مدل کردن معیارهای آغاز و گسترش ترک در روشهای قدیمی نیازمند طراحی شبکه المانها با درنظر گرفتن احتمال رشد ترک می باشد. اگر مدل کردن گسترش و بازشدن ترک هم مد نظر باشد، کار به مراتب پیچیده تر و سخت تر خواهد بود. در این شیوه مسیر گسترش ترک از قبل باید پیش بینی شود و سطح المانها بر روی این مسیر قرار بگیرد. در این متد در محل نوک ترک singularity تعریف می شود که تعریف چنین ویژگی به خودی خود نیازمند استفاده از نوع خاصی از المانهاست.

در روش جدید که به نام XFEM یا Extended Finite Element Method شناخته می شود بسیاری از پیچیدگیها و محدودیتهای روشهای قدیمی با استفاده از غنی کردن المانها (Enriched Elements) برطرف شده است.

در این مثال به بررسی بازشدن و گسترش ترک در یک ورق فلزی با استفاده از روش XFEM خواهیم پرداخت. ورق به ابعاد 3*6 واحد است و در ابتدا ترکی به اندازه 1.5 واحد در میانه ورق وجود دارد. در دو انتهای ورق نیروهایی در جهت طولی و عرضی به ورق وارد می شود که باعث بازشدن و گسترش ترک در عرض قطعه خواهد شد.


Part/Sketch

ابتدا در ماژول Part یک قطعه دو بعدی به نام Plate ایجاد کرده و با استفاده از دستور Rectangle و تعیین ابعاد صحیح آن ورق را به اندازه 3*6  می سازیم. مجدداً در ادامه برای ایجاد ترک به ماژول Part بازخواهیم گشت.


Property

در ماژول Property ماده مورد نظر را تعریف می کنیم. مشخصات عمومی ماده را همانند مثالهای پیشین تعریف کنید.

E=200 GPa

ν=0.3

نکته حائز اهمیت در مدلهای ایجاد و گسترش ترک داشتن دانش و شناخت کافی از معیارها و عوامل موثر بر ایجاد و گسترش ترک است. در این مثال مجال پرداختن به این عوامل و معیارها وجود ندارد و هدف صرفاً آشنایی با نحوه مدلسازی ترک در نرم افزار Abqus است. یکی از معیارهای متداول برای ترک مقدار تنش ماکزیمم است. در این مثال از این معیار استفاده خواهیم کرد. مقدار 84MPa را برای آغاز ترک در نظر می گیریم. مطابق شکل تنظیمات Maxps Damage و Damage Evolution را برای Material تکمیل کنید.

تنظیمات Damage Evolution را از Suboptions انجام دهید.


Assembly

وارد ماژول Assembly شوید و یک نمونه از Plate را اسمبل کنید. محل قرارگیری ترک اولیه در قطعه نیز در همین ماژول Assembly انجام می شود. لذا لازم است تا مجدداً به ماژول Part برگشته و هندسه اولیه ترک را ایجاد کنیم.

Part جدیدی به نام Crack ایجاد کنید. خطی افقی به طول 1.5 واحد رسم کنید. اکنون داخل نمودار درختی در زیرمجموعه Part باید دو قطعه به نامهای Plate و Crack را مشاهده کنید.

به ماژول Assembly بازگشته و قطعه crack را به مجموعه اضافه کنید. دقت کنید که بیش از یک بار قطعات را اسمبل نکرده باشید. برای کنترل این امر در نمودار درختی و زیر مجموعه Assembly نباید بیش از دو instance داشته باشید.

 اگر قطعات را درست اسمبل کرده باشید باید شکل شما شبیه شکل زیر باشد.


>



برچسب ها: مدل کردن ترک در نرم افزارهای finite element به چندین روش صورت می پذیرد. به طور کلی می توان این روشها را به دو دسته روشهای سنتی و روش مدرن تقسیم بندی کرد. روش سنتی خود شامل دو متد می باشد: Surface-based cohesive behavior Virtual crack closure technique مدل کردن معیارهای آغاز و گسترش ترک در روشهای قدیمی نیازمند طراحی شبکه المانها با درنظر گرفتن احتمال رشد ترک می باشد. اگر مدل کردن گسترش و بازشدن ترک هم مد نظر باشد ، کار به مراتب پیچیده تر و سخت تر خواهد بود. در این شیوه مسیر گسترش ترک از قبل باید پیش بینی شود و سطح المانها بر روی این مسیر قرار بگیرد. در این متد در محل نوک ترک singularity تعریف می شود که تعریف چنین ویژگی به خودی خود نیازمند استفاده از نوع خاصی از المانهاست. در روش جدید که به نام XFEM یا Extended Finite Element Method شناخته می شود بسیاری از پیچیدگیها و محدودیتهای روشهای قدیمی با استفاده از غنی کردن المانها (Enriched Elements) برطرف شده است. در این مثال به بررسی بازشدن و گسترش ترک در یک ورق فلزی با استفاده از روش XFEM خواهیم پرداخت. ورق به ابعاد 3*6 واحد است و در ابتدا ترکی به اندازه 1.5 واحد در میانه ورق وجود دارد. در دو انتهای ورق نیروهایی در جهت طولی و عرضی به ورق وارد می شود که باعث بازشدن و گسترش ترک در عرض قطعه خواهد شد. Part/Sketch ابتدا در ماژول Part یک قطعه دو بعدی به نام Plate ایجاد کرده و با استفاده از دستور Rectangle و تعیین ابعاد صحیح آن ورق را به اندازه 3*6 می سازیم. مجدداً در ادامه برای ایجاد ترک به ماژول Part بازخواهیم گشت. Property در ماژول Property ماده مورد نظر را تعریف می کنیم. مشخصات عمومی ماده را همانند مثالهای پیشین تعریف کنید. E=200 GPa ν=0.3 نکته حائز اهمیت در مدلهای ایجاد و گسترش ترک داشتن دانش و شناخت کافی از معیارها و عوامل موثر بر ایجاد و گسترش ترک است. در این مثال مجال پرداختن به این عوامل و معیارها وجود ندارد و هدف صرفاً آشنایی با نحوه مدلسازی ترک در نرم افزار Abqus است. یکی از معیارهای متداول برای ترک مقدار تنش ماکزیمم است. در این مثال از این معیار استفاده خواهیم کرد. مقدار 84MPa را برای آغاز ترک در نظر می گیریم. مطابق شکل تنظیمات Maxps Damage و Damage Evolution را برای Material تکمیل کنید. تنظیمات Damage Evolution را از Suboptions انجام دهید. Assembly وارد ماژول Assembly شوید و یک نمونه از Plate را اسمبل کنید. محل قرارگیری ترک اولیه در قطعه نیز در همین ماژول Assembly انجام می شود. لذا لازم است تا مجدداً به ماژول Part برگشته و هندسه اولیه ترک را ایجاد کنیم. Part جدیدی به نام Crack ایجاد کنید. خطی افقی به طول 1.5 واحد رسم کنید. اکنون داخل نمودار درختی در زیرمجموعه Part باید دو قطعه به نامهای Plate و Crack را مشاهده کنید. به ماژول Assembly بازگشته و قطعه crack را به مجموعه اضافه کنید. دقت کنید که بیش از یک بار قطعات را اسمبل نکرده باشید. برای کنترل این امر در نمودار درختی و زیر مجموعه Assembly نباید بیش از دو instance داشته باشید. اگر قطعات را درست اسمبل کرده باشید باید شکل شما شبیه شکل زیر باشد. Step وارد ماژول Step شوید و یک گام تحلیلی Static General تعریف کرده و Nlgeom را on کنید. Interaction وارد ماژول Interaction شوید. تعریف ترک در این ماژول نرم افزار Abaqus صورت می پذیرد. از منوی اصلی نرم افزار مسیر زیر را اجرا کنید. Special / Crack / Create یک ترک با نام دلخواه ایجاد کنید. در پنجره create crack گزینه XFEM را انتخاب نمائید. در خصوص مفهوم و روشهای XFEM در مطلبی دیگر بیشتر بحث خواهیم کرد. XFEM در مقایسه با سایر مفاهیم مورد استفاده در روش اجزای محدود روش جدیدی محسوب می شود که از ورژن 6.9 در نرم افزار Abaqus برای اولین بار کدنویسی شده است. این مفهوم به المانها ویژگیهای جدیدی از جمله قابلیت تقسیم و تکه شدن اضافه کرده و در اصطلاح المانها را غنی (Enrich) می کند. در پنجره edit crack کل ورق را به عنوان Region و خط ترک را در مقابل crack location به نرم افزار معرفی کنید. می توانید برای لبه های ترک ویژگیهای تماسی نیز تعریف کنید که در این مثال نیازی به این کار نیست. محدوده غنی شده و ترک اولیه با علامتهای ضربدر سبزرنگ در مدل مشخص خواهد شد. Load وارد ماژول Load شوید. در این مثال بر خلاف مثالهای پیشین بجای اعمال نیرو بر روی قطعه اعمال جابجایی خواهیم کرد. قبل از اعمال جابجائیها به منظور راحت تر و قابل فهم تر شدن مدل برای نواحی مهم قطعه set تعریف خواهیم کرد. از منوی اصلی مسیر زیر را اجرا کنید. Tools / Set / Create نام set را upper گذاشته و type را Geometry انتخاب کنید. لبه بالائی قطعه را انتخاب کنید. به روش مشابه بک set به نام lower نیز برای لبه پائینی قطعه تعریف کنید. Create boundary condition را اجرا کنید. Displacement/Rotation را انتخاب کنید و با استفاده از کلید sets… که در prompt area قرار دارد upper را که قبلاً تعریف کرده بودید انتخاب کنید. مطابق شکل زیر برای جابجائیهای طولی و عرضی مقادیر 0.00135- و 0.00081+ را وارد کنید. به طور مشابه برای lower مقادیر 0.00135+ و 0.00081- را وارد کنید. Mesh Plate را در ماژول Mesh با سایز 0.1 شبکه بندی کنید. در Assign Element Type کنترل کنید که نوع المانهای ورق از خانواده Plane strain باشد. قطعه crack نیازی به المان بندی ندارد. Job در ماژول Job مدل را تعریف و submit کنید. Visualization برای مشاهده نتایج results را اجرا کنید و وارد ماژول Visualization شوید. به منظور مشاهده بهتر نتایج و دیدن نحوه گسترش ترک ضریب نمایش را در common options زیاد کنید. انیمیشن زیر روند گسترش ترک در عرض قطعه و مقدار تنش Mises را نشان می دهد. تعداد فریم های مد نظر جهت مشاهده در فایل خروجی را در ماژول step در تنظیمات Field Output می توانید تنظیم کنید. می توانید فایلهای cae و inp این مثال را از بخش زیر دانلود کنید. دانلود ،

 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر