پکیج آموزش آباکوس از پایه تا پیشرفته

آباکوس یکی از نرم افزارهای قدرتمند مهندسی است که به شما کمک می کند تا به وسیله کامپیوتر بتوانید به روش اجزا محدود تحلیل انجام دهید. در این قسمت از فروشگاه اینترنتی برنا اندیشان تصمیم داریم تا یکی از پکیج های آموزشی با عنوان پکیج آموزش آباکوس از پایه تا پیشرفته را در اختیار شما علاقه مندان به یادگیری نرم افزارهای مهندسی قرار دهیم.

پکیج آموزش آباکوس از پایه تا پیشرفته

شما در مجموعه کامل آموزش قدم به قدم نرم افزار آباکوس به صورت تخصصی با این نرم افزار قدرتمند آشنا شده و می توانید پیچیده ترین طراحی ها و تحلیل ها را به آسانی انجام دهید.

نرم افزار قدرتمند آباکوس

آباکوس اف ای اِی که در زبان انگلیسی به آن ABAQUS FEA گفته می شود از لغت abacus در زبان انگلیسی به معنای چرتکه و در زبان یونانی از واژه (abax (ἄβαξ به معنای تخته ای که با ماسه پوشیده شده است ریشه گرفته است.

سازنده نرم افزار آباکوس شرکت فرانسوی داسو سیستمز است که در زمینه نرم افزارهای مهندسی صاحب نام بوده و بسیاری از نرم افزارهای قدرتمند در زمینه طراحی مهندسی و صنعتی را نیز تولید کرده است.

نرم افزار آباکوس توانایی حل مسائل از تحلیل خطی ساده تا پیچیده ترین مدلسازی غیر خطی را دارد. به این صورت که به دلیل دارا بودن مجموعه المان های گسترده شما می توانید هر نوع هندسه ای را به کمک این المان ها مدل کنید.

پیشنهاد ویژه : پکیج آموزش کامل نرم افزار اتوکد

علاوه بر موارد گفته شده نرم افزار آباکوس مدل های رفتاری زیادی دارد که به شما کمک می کند تا بتوانید مدل سازی انواع مواد با خواص و رفتارهای گوناگون نظیر لاستیک ها، فلزات، بتن مسلح، پلیمرها، کامپوزیت ها، فوم های فنری و شکننده، مصالح ژئوتکنیکی مانند خاک و سنگ را انجام دهید.

چون نرم افزار آباکوس یک نرم افزار قدرتمند برای مدل سازی عمومی و گسترده است صرفا کارش به تحلیل مسائل مکانیک جامدات مثل مسئله تنش و کرنش محدود نمی شود.

شما به کمک نرم افزار بی نظیر آباکوس خواهید توانست تا موضوعاتی مانند انتقال حرارت، انتقال جرم، تحلیل حرارتی اجزا الکتریکی، اکوستیک، تراوش و پیزوالکتریک را مطالعه نمایید.

با این که نرم افزار آباکوس قابلیت ها و امکانات پیچیده و پیشرفته ای را در اختیار کاربران قرار می دهد ولی در عین حال کار با این نرم افزار بسیار آسان و ساده است شما با استفاده از نرم افزار ABAQUS می توانید پیچیده ترین مسائل را به آسانی مدل کنید. برای مثال مسائل شامل بیشتر از یک جز را می توان با ایجاد مدل هندسی هر یک از اجزا و سپس نسبت داده رفتار ماده مربوط به هر جز و بعد از آن مونتاژ اجزا مختلف مدل کرد.

یکی از نکات بسیار مهم در خصوص نرم افزار آباکوس (ABAQUS) این است که در اغلب مدل سازی ها حتی مدل های با درجه غیر خطی بالا، کاربر باید تنها داده های مهندسی مانند هندسه مسئله، رفتار ماده مربوط به آن، شرایط مرزی و بارگذاری آن مسئله را مشخص کند.

آباکوس در یک تحلیل غیر خطی، به طور خودکار میزان نمو بار و رواداری های همگرایی را انتخاب و همچنین در طول تحلیل مقادیر آنها را جهت دستیابی به یک جواب صحیح تعدیل می کند. در نتیجه کاربر به ندرت باید مقادیر پارامتر های کنترلی حل عددی مسئله را تعیین کند.

آشنایی با تاریخچه آباکوس

ایده اصلی نرم افزار آباکوس را اولین بار دیوید هبیت در سال ۱۹۷۲ در تز دکترای خودش با عنوان مکانیک محاسباتی بر پایه روش اجزای محدود در دانشگاه براون ارائه کرد. در سال ۱۹۷۸ دکتر هبیت به همراه ۲ شریک خود با نام های کارلسون و سورنسون شرکت HKS را تاسیس کردند و اولین ویرایش نرم افزار آباکوس را منتشر ساختند.

پیشنهاد ویژه : پکیج آموزش کامل نرم افزار سالیدورکس

در سال ۱۹۹۱ شرکت HKS حل گر ABAQUS/Explicit را هم به مجموعه نرم افزار اضافه کردند و سپس نسخه اصلی نرم افزار را منتشر نمودند و سرانجام در سال ۱۹۹۹ اولین نسخه گرافیکی با نام ABAQUS/CAE وارد بازار شد. اولین نسخه گرافیکی این نرم افزار ABAQUS ورژن ۶.۳ بود که شامل ۹ ماژول برای مدلسازی و حل و استخراج نتایج بود.

آشنایی با بخش های مختلف آباکوس

Abaqus/CAE که شامل محیطی برای طراحی و مدل سازی (پیش پردازش) و نمایش گرافیکی نتایج حاصل از تحلیل است.

به طور کلی نرم افزار آباکوس دارای ۴ بخش است که در ادامه آن ها را توضیح می دهیم.

۱. آباکوس استاندارد و یا Abaqus/Standard که یک تحلیل گر کلی بر مبنای روش اجزای محدود می باشد و از رویکرد انتگرال گیری ضمنی استفاده می کند.

۲. آباکوس صریح یا همان Abaqus/Explicit که یک تحلیل گر خاص اجزای محدود است و از رویکرد صریح برای انتگرال گیری استفاده می کند و برای حل سیستم های غیر خطی شامل مسائل تماس و در حالت بارگذاری گذرا کاربرد دارد.

۳. Abaqus/CFD که یک نرم افزار تحلیل دینامیک سیالات است و از نسخه ۶.۰ به بعد به این مجموعه نرم افزاری اضافه شد.

۴. آباکوس الکترومغناطیسی و یا همان Abaqus/Electromagnetic که یک نرم افزار تحلیل مسائل الکترومغناطیس است.

نکته بسیار مهم در خصوص نرم افزار Abaqus این است که قابلیت برنامه نویسی و استفاده از زبان برنامه نویسی پایتون در داخل نرم افزار به خوبی پشتیبانی می شود. یکی از امکانات خوب نرم افزار آباکوس این است که چون داخل این نرم افزار امکان اسکریپت نویسی وجود دارد موجب می شود تا قابلیت مدل سازی آن چند برابر شود.

داخل نرم افزار Abaqus یک امکان جالب وجود دارد که موجب می شود تا با سایر نرم افزارهای اجزای محدود متفاوت باشد و آن هم این است که شما می توانید امکانات و کتابخانه های نرم افزار را اضافه کرده و یا آن ها را تغییر دهید که این موضوع بسیار مهم بوده و امکانات نرم افزار Abaqus را چندین برابر می کند.

پیشنهاد ویژه : پکیج آموزش جامع نرم افزار کتیا

یکی از قابلیت هایی که در نرم افزار آباکوس وجود دارد عبارت است از سابروتین نویسی که در واقع این مورد یک مجموعه کد است که توسط کاربران با استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن برای کاربرد خاصی نوشته می شود. شما به کمک قابلیت ساب روتین می توانید مواردی مانند تعریف مدل های رفتاری جدید، انجام بارگذاری های خاص و غیره را به راحتی انجام دهید.

آشنایی با مبانی نرم افزار آباکوس

برای آن که در نرم افزار Abaqus یک تحلیل کامل را انجام دهید باید سه مرحله را پشت سر بگذارید.

۱. مرحله پیش پردازش

۲. مرحله پردازش

۳. مرحله پس پردازش

پردازش ها در نرم افزار آباکوس به سه مرحله به وسیله تعدادی فایل دیگر یا هم مرتبط هستند.

مرحله پیش پردازش اولیه

در این مرحله شما می بایست مدل مسئله را ایجاد کنید و سپس یک فایل آباکوس جدید بسازید. معمولا می توان مدل را به صورت گرافیکی با استفاده از ABAQUS/CAE و یا سایر پیش پردازنده ها ایجاد نمود و یا می توان فایل ورودی آباکوس را به وسیله یک نرم افزار ویرایشگر متن مانند Notepad ایجاد کنید.

مرحله پردازش

معمولا پردازش به صورت یک فرایند در پس زمینه اجرا می شود. در این مرحله ABAQUS استاندارد یا صریح مسئله عددی تعریف شده در مدل را حل می کند. مثال ‌هایی از خروجی تحلیل تنش عبارت است از تغییر مکان ها و تنش هایی که در فایل ‌های باینری ذخیره می شود و برای مرحله پس از پردازش مورد استفاده قرار می گیرد. بسته به پیچیدگی مسئله ‌ای که باید تحلیل شود و قدرت کامپیوتری که تحلیل را انجام می دهد، زمان تحلیل می تواند بین چند ثانیه تا چند روز به طول بینجامد.

مرحله پس پردازش

بعد از آن که مرحله پردازش (تنش ها، تغییر مکان ها و سایر متغیرهای اساسی) محاسبه شدند می توانیم ارزیابی نتایج را انجام دهیم. ارزیابی معمولاً با استفاده از مدول بصری یا سایر پس پردازنده ها انجام میشود. مدول بصری داده های فایل خروجی باینری را می خواند و گزینه های متفاوتی مانند کانتور های رنگی، انیمیشن، فرم تغییر شکل یافته یا نمایش داده ها را به صورت نمودار برای نمایش نتایج نشان می دهد،

نرم افزارهای مجموعه آباکوس

وقتی که شما نرم افزار آباکوس را روی کامپیوتر خود نصب می کنید یک سری نرم افزار دیگر شامل abaqus/cae، abaqus/viewer و abaqus/command نیز به همراه آن نصب می شوند.

معرفی نرم افزار abaqus/cae

باید بدانید که این نرم افزار اصلی ترین نرم افزار آباکوس است که باید اشاره شود cae مخفف عبارت Complete Abaqus Environment است. شما با استفاده از این نرم افزار می توانید به صورت گرافیکی یا همان ویژوال مدلسازی هایتان را انجام دهید. یک محیط گرافیکی به شما کمک می کند تا بتوانید خیلی سریع و آسان فرایند مدل سازی را انجام دهید.

روش های حل آباکوس

برای آنکه بتوانیم مسائل مهندسی را حل کنیم می توانیم از روش های تحلیلی، تجربی و عددی استفاده کنیم.

این نرم افزار دارای ۹ محیط است که در اصطلاح به هر از آن ها ماژول گفته می شود. به طوری که وقتی کاربر از یک ماژول به ماژول دیگر می رود Menu Bar موجود در بالای صفحه نرم افزار نیز تغییر می کند و این کار به این معناست که تغییرات فقط در ماژول انجام شده است.

ماژول پارت

در این ماژول شما می توانید قطعاتی که قصد دارید تحلیل شان کنید را طراحی کنید. البته به یاد داشته باشید که ابزارهای موجود در این ماژول هرگز به گستردگی ابزارهای موجود در نرم افزارهای سالیدورکس و کتیا نیست و اگر شما نتوانید قطعه مورد نظر را در نرم افزار آباکوس طراحی کنید باید از نرم افزارهای کتیا و سالیدورکس کمک بگیرید و بعد از انجام طراحی فایل مجموعه مونتاژی را برای تحلیل به نرم افزار آباکوس منتقل یا همان import کنید.

ماژول پراپرتی

در این ماژول شما خواهید توانست تا موادی که به وسیله آن قطعه ساخته می شود را تحلیل کنید. چون نرم افزار ABAQUS کتابخانه مواد ندارد باید خودتان ثوابت فیزیکی مد نظر را وارد کنید. همچنین شما باید در این ماژول از ماده تعریف شده سکشن یا بخش ایجاد کنید و سپس آن را به پارت مربوطه اختصاص دهید. تعریف پروفایل مقطع (profile) برای المان های تیر (beam) و تعریف دستگاه مختصات محلی برای موادی که ایزوتروپیک (isotopic) نیستند هم باید در این ماژول انجام شود.

ماژول اسمبلی

شما به کمک این ماژول می توانید قطعاتی که در ماژول پارت طراحی شده اند را بر روی هم مونتاژ کنید. به همین دلیل ابزارهایی در این ماژول قرار گرفته تا شما بتوانید فرایند مونتاژ را به راحتی انجام دهید. به عبارتی شما در این ماژول وضعیت اولیه سیستم قبل از بارگذاری و یا قبل از اعمال شرایط اولیه را مشخص می کنید.

ماژول استپ

در ماژول استپ شما نوع تحلیل هایی که باید بر روی مجموعه مونتاژی انجام شود را مشخص می کنید. برای انجام این کار باید یک استپ و یا چندین استپ ایجاد کنید.

به طور کلی در نرم افزار آباکوس (ABAQUS) به ۲ دسته کلی تقسیم می شوند :

۱. استپ هایی که تحلیل های خطی را انجام می دهند.

۲. استپ هایی که تحلیل های غیر خطی انجام می دهند.

زمانی که شما استپ را مشخص می کنید در واقع حل گر مدل تان را تعیین می کنید. حلگر تمام استپ های خطی، abaqus/standard است و تعداد استپ هایی که حلگر آن‌ها abaqus/standard است، به مراتب بیشتر از تعداد استپ هایی است که حلگر آنها abaqus/explicit است و یک تحلیل می تواند شامل یک استپ و یا بیشتر باشد.

نوع مساله و استراتژی مدل سازی مشخص می کند که تعداد استپ ها چقدر باشد. شما در این ماژول می بایست تا خروجی های مدل را تعیین کنید. در نرم افزار آباکوس شما می توانید ۲ نوع خروجی تعیین کنید : ۱. Field output و ۲. History output. همچنین شما در این ماژول میتوانید تنظیمات مرتبط با حل گر های غیر خطی آباکوس را تغییر دهید و یا قابلیت مرتبط با sequential analysis یا تکنیک ALE را فعال نماید.

در نرم افزار Abaqus  برخلاف فیزیک (که از نیرو به تنش و سپس به کرنش می رسیم) با محاسبه شتاب گره ها و مشتق گیری به سرعت و از سرعت به جابجایی و از جابجایی به کرنش و از کرنش به تنش و نیرو می رسیم. تفاوت تحلیل explicit و implicit در نحوه محاسبه شتاب گره ها است.

ماژول اینتراکشن

در این ماژول، شما میتوانید اندر کنش ها(مانند تماس)، فیزیک حاکم بر اندرکنش ها(مانند با اصطکاک یا بدون اصطکاک بودن) و قیدهای موجود در مساله (صلب بودن برخی از پارت ها) را تعریف نمایید. همچنین تعریف ترک اولیه، درز (seam) و یا جرم نقطه ای در این ماژول باید انجام شود.

ماژول لود

در این ماژول، شما باید شرایط مرزی، بارگذاری ها و شرایط اولیه (نظیر سرعت اولیه یا دمای اولیه) را تعریف نمایید.

ماژول مش

در این ماژول، شما باید تمامی پارت های موجود در مجموعه مونتاژی را مش بزنید (به غیر از پارت‌های به صورت analytical rigid که احتیاجی به مش ندارند). علاوه بر این شما باید فرمولاسیون و فیزیکی که المان های مربوط حل می کنند را هم تعیین نمایید.

ماژول بهینه سازی

این ماژول برای مسایل شامل بهینه سازی مورد استفاده قرار میگیرد. البته قابلیت های موجود در این ماژول گسترده نیست و در صورت نیاز به بهینه سازی مساله ای که در حل مدل المان محدود آن، از نرم افزار آباکوس استفاده میشود، از روش های دیگری استفاده میشود.

ماژول جاب

در این ماژول شما باید از مدل ایجاد شده، اصطلاحا یک جاب یا وظیفه برای آباکوس تعریف کنید. سپس شما می توانید با صدور فرمان حل (اصطلاحا submit کردن جاب تعریف شده) به آباکوس دستور دهید تا حل را آغاز کند. در این ماژول می توانید تعیین کنید تا چه میزان از توان سخت افزاری سیستم مورد استفاده (لپ تاپ،  PC یا سوپر کامپیوتر) شامل RAM و CPU درگیر حل مدل شود.

ماژول ویژوالیزیشن

شما برای مشاهده نتایج میتوانید از این ماژول استفاده کنید. بسته به تنظیمات مربوط به اخذ خروجی ها در ماژول استپ، شما می توانید نتایج ثبت شده تا هر لحظه از انجام تحلیل را مشاهده کنید. این ماژول به طور مستقل نیز در مجموعه نرم افزارهای آباکوس (Abaqus) نصب می‌شود و همان abaqus/viewer است.

نرم افزار abaqus/command

استفاده از این نرم افزار اختیاری است. شما با استفاده از آن نیز می توانید مدل ایجاد شده در محیط آباکوس cae را اجرا کنید. البته این بار، این کار از طریق استفاده از فایل با پسوند inp انجام میشود. به طور کلی، اصلی ترین مزیت حل مدل از طریق این نرم افزار، به هنگام حل مدل های همراه با سا ‌روتین است. تنها از طریق این نرم افزار است که خطاهای نوشتاری و دستوری موجود در فایل ساب ‌روتین شما، به شما اعمال می شود.