دانلود,بررسی پاورپوینت مقايسه رفتار قاب فولادي با مهاربندي ضد كمانش و مهاربندي معمولي,pptx
 
 
بخشی از مطلب 
 
روش اجزاء محدود یا روش المان‌های محدود (Finite Element Method) که به اختصار FEM نامیده می‌شود، روشی عددی برای حل تقریبی معادلات دیفرانسیل جزئی و نیز حل انتگرال ها می باشد. اساس کار این روش با حذف کامل معادلات دیفرانسیل یا ساده سازی آنها به معادلات دیفرانسیل معمولی، که با روشهای عددی مثل اویلر حل می‌شوند، می‌باشد. در حل معادلات دیفرانسیل جزئی مسئله مهم این است که به معادله ساده‌ای که از نظر عددی پایداراست به این معنا که خطا در داده‌های اولیه و در حین حل آنقدر نباشد که به نتایج نا مفهوم منتهی شود  دست پیدا کنیم. روشهایی با مزایا و معایب مختلف برای این امر وجود دارد، که روش اجزاء محدود یکی از بهترین آنهاست. این روش درحل معادلات دیفرانسیل جزئی روی دامنه‌های پیچیده (مانند وسائل نقلیه و لوله‌های انتقال نفت)، یا هنگامی که دامنه متغییر است، یا وقتی که دقت بالا در همه جای دامنه الزامی نیست و یا اگر نتایج همبستگی و یکنواختی کافی را ندارند، بسیار مفید می‌باشد. پیدایش روش اجزاء محدود به حل مسائل پیچیده الاستیسیته و تحلیل سازه‌ها در مهندسی عمران و هوا فضا بر می گردد. این روش حاصل کارالکساندرهرنیکوف (1941) و ریچارد کورانت (1942) می‌باشد. با این که روش کار این دو دانشمند کاملاٌ متفاوت بود، اما یک ویژگی مشترک داشت و آن تقسیم یک دامنه پیوسته (ماده) به یک سری زیردامنه (قطعات کوچکتر ماده) به نام المان یا جزء بوده است.
4-3- معرفی اجمالی نرم افزار اجزای محدود Abaqus
نرم افزار Abaqus از جمله نرم افزاری های قدرتمند اجزای محدود در بازار است. اسم و نشان این نرم افزار از لغت abacus در زبان انگلیسی به معنای چرتکه و abax در زبان یونانی به معنای تخته پوشیده شده با ماسه، گرفته شده است. این نرم افزار قابليت حل مسايل از يك تحليل خطي ساده تا پيچيده ترين مدلسازي غيرخطي را دارا مي باشد. اين نرم افزار داراي مجموعه المان هاي بسيار گسترده اي مي باشد كه هر نوع هندسه اي را مي توان توسط اين المان ها مدل كرد. همچنين داراي مدل هاي رفتاری بسيار زيادي است كه در مدلسازي انواع مواد با خواص و رفتار گوناگون نظير فلزات، لاستيك ها، پليمرها، كامپوزيت ها، بتن مسلح، فومهاي فنري و نيز شكننده و همچنين مصالحی ژئوتکنیکی نظير خاك و سنگ، قابليت بالايي را ممكن مي سازد. نظر به اينكه Abaqus يك ابزار مدلسازي عمومي و گسترده مي باشد، استفاده از آن تنها محدود به تحليل مسائل مكانيك جامدات (یعنی مسئله تنش - کرنش) نمي شود. با استفاده از اين نرم افزار مي توان مسايل مختلفي نظير انتقال حرارت، نفوذ جرم، تحليل حرارتي اجزاء الكتريكي، اكوستيك، تراوش و پيزو الكتريك را مورد مطالعه قرار داد. نرم افزار Abaqus با وجود اينكه مجموعه قابليت هاي بسيار گسترده‌اي را در استفاده از نرم افزار در اختيار كاربر قرار مي دهد، كار کردن با آن نسبتا ساده مي باشد. به کمک این نرم افزار پيچيده ترين مسايل را مي توان به آساني مدل كرد. به عنوان مثال مسايل شامل بيش از يك جزء را مي توان با ايجاد مدل هندسي هر جزء و سپس نسبت داده رفتار ماده مربوطه به هر جزء و سپس مونتاژ اجزاء مختلف مدل كرد. در اغلب مدلسازي ها، حتي مدلهاي با درجه غير خطي بالا، كاربر لازم است تنها داده هاي مهندسي نظير هندسه مساله، رفتار ماده مربوط به آن، شرايط مرزي و بارگذاري آن مساله را تعيين كند. نرم افزار در يك تحليل غير خطي، به طور اتوماتيك ميزان نمو بار و رواداری های همگرايي را انتخاب کرده و همچنين در طول تحليل مقادير آنها را جهت رسیدن به يك جواب صحيح تعديل مي‌كند. در نتيجه كاربر به ندرت مي بايست مقادير پارامترهاي كنترلي  برای حل عددي مساله را تعيين كند. ایده اصلی نرم افزار در تز دکترای Hibitt در سال 1972 میلادی، تحت عنوان مکانیک محاسباتی بر پایه روش اجزای محدود در دانشگاه Brown ارائه شد. در سال 1978 آقای Hibitt به همراه دو نفر از شرکای خود Karlsson و Sorenson شرکت HKS را تاسیس کردند و اولین ویرایش نرم افزار اجزای محدود ABAQUS را منتشر کردند. در سال 1991 این شرکت بسته ABAQUS/Explicit را هم به مجموعه نرم افزاری خود اضافه کرد و نرم افزار اصلی خود را منتشر نمود. سرانجام در سال 1999 اولین نسخه گرافیکی تحت عنوان ABAQUS/CAE به بازار عرضه شد. اولین نسخه گرافیکی ABAQUS 6.3 بود که شامل 9 ماژول برای مدلسازی، حل و استخراج نتایج بود.
نرم افزار آباکوس شامل ۴ بخش کلی به شرح ذیل می باشد:
1-    Abaqus/CAE که شامل محیطی برای طراحی و مدلسازی (پیش پردازش) و نمایش گرافیکی نتایج حاصل از تحلیل است.
2-    Abaqus/CFD که یک نرم افزار تحلیل دینامکی سیالات است و از نسخه ۶٫۰ به بعد به این مجموعه نرم افزاری اضافه شد.
3-    آباکوس/استاندارد که یک تحلیل گر کلی بر مبنای روش اجزای محدود می‌باشد و از رویکرد انتگرال گیری ضمنی استفاده می‌کند.
4-    Abaqus/CFD که یک تحلیل گر خاص اجزای محدود می باشد و از رویکرد صریح برای انتگرال گیری استفاده می‌کند و برای حل سیستم های غیرخطی شامل مسائل تماس و در حالت بارگذاری گذرا کاربرد دارد.
همچنین این نرم افزار از زبان برنامه نویس منبع باز Python برای برنامه نویسی در داخل نرم افزار پشتیبانی می‌کند. وجود امکان اسکریپت نویسی در داخل نرم افزار، قابلیت های مدلسازی آن را دو چندان می کند. یکی از مهمترین قابلیت های نرم افزار اجزای محدود Abaqus نسبت به سایر نرم افزارهای اجزای محدود موجود در بازار، امکان تغییر و اضافه کردن به امکانات و کتابخانه های نرم افزار است. قابلیتی تحت عنوان «ساب روتین» نویسی که ابزاری بسیار قدرتمند برای کاربران حرفه ای می باشد. ساب روتین در واقع مجموعه ای از کد هایی است که توسط کاربر با استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن برای کاربرد خاصی نوشته می شود. با استفاده از این قابلیت می‌توان مواردی نظیر تعریف مدل های رفتاری جدید، انجام بارگذاری های خاص و غیره را انجام داد.
يك تحليل كامل در برنامه ABAQUS معمولا از سه مرحله تشكيل شده است:
1-    مرحله پيش پردازش: در اين مرحله شما بايد مدل مسئله را ساخته و يك فايل ورودي ABAQUS ايجاد كنيد. مدل را معمولا مي توان به صورت گرافيكي با استفاده از ABAQUS/CAE و يا ساير پيش پردازنده ها ايجاد كرد و يا می توان فايل ورودي ABAQUS را با استفاده از يك ويرايشگر متن مثل Notepad ساخت.
2-    مرحله پردازش: پردازش كه معمولا به صورت يك پروسه در پس زمينه اجرا مي شود، مرحله اي است كه در آن ABAQUS استاندارد و يا صريح مساله عددي را كه در مدل تعريف شده حل مي‌كند. مثالهايي از خروجي تحليل تنش عبارت است از تغييرمكان ها و تنش هايي كه در فايل‌هاي باينري ذخيره مي شود و براي مرحله پس از پردازش مورد استفاده قرار مي گيرد. بسته به پيچيدگي مسئله اي كه بايد تحليل شود و قدرت كامپيوتري كه تحليل را انجام مي دهد، زمان تحليل مي تواند بين چند ثانيه تا چند روز طول بكشد.
3-    مرحله پس پردازش: ارزيابي نتايج را مي توان بعد از اتمام مرحله پردازش يعني وقتي كه تنش ها تغييرمكان ها و ساير متغيرهاي اساسي محاسبه شده اند انجام داد. ارزيابي معمولا با استفاده از مدول بصری يا ساير پس پردازنده ها انجام مي شود. مدول بصری داده هاي فايل خروجي باينري را مي خواند و گزينه هاي متفاوتي مانند كانتورهاي رنگي، انيميشن، فرم تغييرشكل يافته و يا نمايش داده ها به صورت نمودار براي نمايش نتايج دارد.
4-4- فرآیند مدلسازی در نرم افزار اجزای محدود Abaqus
مدلسازی در نرم افزار اجزای محدود Abaqus شامل 9 مرحله اساسی می باشد که در این قسمت از پایان نامه مروری اجمالی بر این مراحل صورت می گیرد.
مرحله اول: ایجاد هندسه مدل
در این قسمت از فرآیند مدلسازی هندسه مورد نظر برای مدل ترسیم می گردد. به همین منظور ابتدا باید نوع هندسه مدل به صورت یکی از حالت های سه بعدی، دوبعدی و متقارن محوری ایجاد گردد. سپس نوع رفتار عضو از نظر شکل پذیری و یا صلب بودن تعیین می گردد. در صورتی که جسم به صورت صلب ایجاد گردد دو گزینه در اختیار ما قرار می گیرد که شامل Discrete و Analytical می باشند. در صورتی که جسم صلب از نوع Discrete انتخاب شده باشد، عضو مورد نظر باید مش بندی شود ولی درصورتیکه از گزینه Analytical استفاده گردد نیازی به مش بندی نخواهد بود. در تحقیق حاضر برای مدلسازی صفحه تکیه گاهی خرپا از صفحات صلب استفاده شده است. با ایجاد هندسه هر عضو در محیط نرم افزار یک Base Feature برای آن ایجاد می گردد که با ایجاد آن استفاده از یکی از روش های ترسیم موجود در نرم افزار امکان پذیر می گردد. در این قسمت امکانات جامعی برای مدلسازی اشکال مختلف هندسی به صورت سه بعدی، دوبعدی و یک بعدی وجود دارد.
مرحله دوم: تعریف خصوصیات مصالح
 خواص مربوط به مصالح تشکیل دهنده مدل در این مرحله تعیین و اختصاص داده می شود. با استفاده از امکانات موجود در این مرحله ابتدا حواص مکانیکی، حرارتی و . . . برای هر یک از مصالح تعریف می گردد. پس از تعیین خواص ماده یا مواد، لازم است که برای هر یک از مواد یک Section که در بردارنده خواص ماده مورد نظر است، ایجاد گردد. سپس هر یک از این Section ها به قطعه و یا قطعات مورد نظر اختصاص داده می شود. برای ایجاد قطعاتی نظیر لوله ها، میله ها، تیرها و نظایر آن روند صحیح مدلسازی به این صورت است که ابتدا یک خط به عنوان محور طولی عضو رسم می گردد و سپس با استفاده از قابلیت Profile سطح مقطع مورد نظر تعریف و در امتداد طولی میله اختصاص داده می شود.
مرحله سوم: مونتاژ اجزای تشکیل دهنده
در صورتیکه مدل از چندین قطعه تشکیل شده باشد، هر یک از آنها به صورت مجزا ترسیم خواهد شد. در این صورت در این مرحله قطعات وارد صفحه شده و در مختصات مورد نظر جایگذاری می گردد. سپس این اجزا به وسیله قیدهایی مناسب به یکدیگر متصل می گردند. همچنین در این مرحله امکاناتی برای ویرایش مدل تعبیه شده که شکل گیری مدل نهایی را امکان پذیر می سازد. اگر مدل از یک جز تشکیل شده باشد، در این صورت نیز باید جزء مورد نظر وارد صفحه شده و در موقعیت مورد نظر نسبت به دستگاه مختصات قرار داده شود.
مرحله چهارم: تعیین مراحل حل
در این مرحله با توجه به نوع مسئله و نتایج خروجی، مراحل مورد نیاز برای تحلیل عددی تعریف می گردد. در این قسمت امکان انتخاب انواع مختلف تحلیل عددی نظیر استاتیکی، شبه استاتیکی، دینامیکی و غیره در دسترس می باشد. همچنین در این مرحله نوع و چگونگی نتایج خروجی مشخص می گردد. نوع نتایج خروجی به طور پیش فرض توسط نرم افزار انتخاب و ذخیره می گردد ولی برای جلوگیری از طولانی تر شدن مسئله و دستیابی به نتایج خاصی که مد نظر می باشد لازم است که تنها نتایج موردنیاز در نرم افزار انتخاب گردد.
مرحله پنجم: تعیین شرایط تماسی
در این مرحله رفتارهای مختلف تماسی بین اجزای تشکیل دهنده مدل شامل رفتارهای تماسی مکانیکی و حرارتی تعریف و اختصاص داده می شود. همچنین در این مرحله قیدها و اتصالات مدل نیز تعریف و اعمال می گردد. تعیین دقیق ضرایب و درجات آزادی برای حصول رفتار واقعی مدل بسیار مهم می باشد. به همین دلیل در این قسمت عمدتا از نتایج تجربی و اطلاعات آزمایشگاهی مشابه استفاده می گردد.
مرحله ششم: اعمال شرایط مرزی و بارگذاری
در این مرحله شرایط مرزی و بارگذاری برای مدل تعریف می گردد. برای اختصاص شرایط مرزی ابتدا نوع شرایط مرزی نظیر جابجایی، سرعت، شتاب و غیره انتخاب گردیده و سپس ناحیه مورد نظر برای اعمال شرایط مرزی انتخاب می گردد. با این کار شرایط مرزی انتخاب شده به ناحیه موردنظر اختصاص داده می شود. همچنین برای اعمال بارگذاری ابتدا نوع بارگذاری نظیر بارگذاری مکانیکی، حرارتی و غیره انتخاب شده و سپس ناحیه بارگذاری انتخاب می شود. بدین ترتیب بارگذاری مورد نظر به ناحیه انتخاب شده اعمال خواهد شد.