” تیر” یکی از سازههای بسیار پرکاربرد در حوزه علوم مهندسی به شمار میرود که وظیفه اصلی آن تحمل تنشهای حاصل از نیروی برشی و لنگر خمشی ناشی از بارهای وارد بر آن و وزن خود تیر است. از نقطه نظر مصالح میتوان تیرها را در سه گروه عمده فولادی، بتنی و چوبی و از زاویه شرایط تکیهگاهی در سه گروه اصلی تیر دوسرگیردار، تیر ساده و تیر طره (یکسر درگیر) تقسیمبندی کرد.
با توجه به پرکاربرد بودن موضوع، تصمیم گرفتیم تا در اولین پست از مجموعه مثالهای کاربردی نرمافزار Abaqus به سراغ تحلیل سه بعدی یک تیر برویم. اگر مجموعه مطالب آموزشی سایت را دنبال کرده باشید، متوجه شدهاید که راههای گوناگونی برای تحلیل اجزای محدود یک تیر وجود دارد. پیشتر و در بخش معرفی جهت برای یک المان تیر (تعریف Beam orientation در آباکوس)، شما را با یکی از این روشهای متداول آشنا کردیم. همراه شدن با ما در ادامه این آموزش، بر دانش شبیهسازی شما در خصوص این سازه خواهد افزود.
تذکر: در تاریخ 5 آذر 95 پستی تحت عنوان ” آموزش آباکوس مهندسی عمران” در سایت قرار گرفت که دلیل انتخاب آباکوس در مهندسی عمران، اصول مسائل مهندسی عمران در آباکوس، آموزش تحلیل مسائل سازه، ژئوتکنیک، تیرها، ستونها و انواع اتصالات جوش (Weld) در آباکوس ویژه مهندسی عمران مورد بحث قرار گرفته است.
شرح مسئله تحلیل تیر سه بعدی در آباکوس:
تیری فولادی با مدول یانگ 200 گیگاپاسکال، نسبت پواسون 0.3 و سطح مقطع T شکل را در نظر بگیرید که تحت بار عمودی قرار گرفته است. چنانچه تنش تسلیم سازه 400 مگاپاسکال در نظر گرفته شود، کانتور تنش را در این تیر بدست آورید.
- ◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – عمران
- ◄ پیشنیازها: نحوه تعیین پارامترهای خروجی تحلیل؛ ترسیم نمودار خروجی در آباکوس
حل مسئله تحلیل تیر سه بعدی با آباکوس:
مدلسازی تیر سه بعدی و تعیین خواص مکانیکی
با توجه به تأکید در مدلسازی سه بعدی تیر مورد نظر، از ماژول Part گزینه 3D و Deformable را انتخاب کرده و به ایجاد ترسیمه مطابق با ابعاد شکل فوق بپردازید. سپس مطابق شکل زیر، طول تیر را برابر با 1.5 متر در نظر بگیرید.
در ادامه، جهت وارد کردن خواص مکانیکی و تعریف سطح مقطع مورد نظر به ماژول Property رفته و مطابق با تصاویر زیر عمل کنید.
با اختصاص دادن سطح مقطع تعریف شده به تیر مورد نظر، کار در ماژول Property خاتمه مییابد.
مونتاژ تیر و تعیین گام زمانی حل در آباکوس
سپس، در محیط Assembly نسبت به مونتاژ قطعه اقدام کرده و برای ایجاد مراحل تحلیل وارد ماژول Step شوید. از آنجایی که بارگذاری مورد نظر استاتیکی است (شناخت بارگذاری استاتیک، شبهاستاتیک و دینامیک)، گزینه Static را در بخش پایین انتخاب میکنیم و در ادامه، Nlgeom را به On تغییر میدهیم تا نرمافزار اجازه تغییر شکلهای بزرگ را بدهد (Nlgeom در آباکوس چیست؟).
در زبانه Incrementation نیز مقادیر Initial و Maximum در گامهای حل را برابر 0.1 در نظر بگیرید تا علاوه بر تعیین حد نهایی نموها به میزان 0.1 ، دقت حل نیز افزایش پیدا کند.
اعمال شرایط مرزی، بارگذاری و مشبندی تیر سه بعدی در آباکوس
گام بعدی در روند حل، اعمال شرایط مرزی و بارگذاری مورد نظر بر تیر است. در محیط Load یک انتهای تیر را در تمامی جهات مقید کنید و بر سطح بالایی آن نیز فشاری معادل 1000 پاسکال اعمال نمایید.
در گام آخر از آماده سازی مسئله، وارد محیط Mesh شوید و با انتخاب عدد 0.025 در مقابل عبارت Approximate global size به ایجاد شبکه اجزای محدود در تیر بپردازید (تکنیک های مش بندی در آباکوس). سپس در بخش Element type المانهای مرتبه دو را برای حل در نظر بگیرید.
با اتمام مراحل فوق، ماژول Job پذیرای مدل شما جهت حل اجزای محدود خواهد بود. کانتور تنش ایجاد شده پس از تحلیل را در شکل زیر مشاهده میکنید.
ali
با سپاس بیکران از جناب مهندس سروری که وقت گرانبها یشان را صرف آموزش جوانان مشتاق علم این مرزوبوم میکنند.زکات علم نشرآن است.
یونس سروری(مدیر CAE)
سپاس از لطف شما
سارا
سلام.
من یه تیر رو داخل آباکوس مدل کردم (یه مدل ساده: تیر یه سر درگیر و یه نیرو انتها)
الان نیاز دارم تو بخش نتایج چند تا چیز رو ببینم
1 – خیز (که اینو دیدم)
2 – مشتق خیز نسبت به زمان (اینو بلد نیستم)
البته تیر تغییر شکل بزرگ هست و با المان تیر مدل شده و سه بعدی نیست.
میشه راهنمایی بکنید چه طور مشتق زمانی خیز رو پیدا کنم.
سارا
یه سوال الان به ذهنم رسید اون UR ای که تو آباکوس تعریف میشه
rational displacemeny
اون مشتق نسبت به مکان هست دیگه؟
یونس سروری(مدیر CAE)
UR دوران را نشون میده، مشتق مکانی نیست
سارا
ممنون
راستش این اولین کار دینامیکیه منه. باید سوال اولمو تصحیح کنم که سرعت رو میخوام.
یک کم تو اینترنت سرچ کردم دیدم باید تو مرحله «استپ» بگم تا بعدا بهم سرعت رو بده.
الان درست متوجه شدم؟
یونس سروری(مدیر CAE)
بله
درباره نحوه خروجی گرفتن از آباکوس در همین سایت مطلب موجوده؛ میتونید مطالعه کنید
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
به نظر میرسه باید خودتون اسکریپت نویسی کنید
mostafa
باسلام
مهندس دو سوال دارم ممنون میشم پاسخ بدید
اول اینکه ایا میشه از چارت کلی یک تیر سه بعدی برای تحلیل یک استخوان استفاده کرد؟
سوال دوم برای انتخواب محدوده که نیرو وارد میشود ایا روشی بهتر از روش سه نقطه در محیط cellوجود داره؟اگه میشه چارت و ماژول مورد نظرتون رو به بنده اعلام کنید.
ممنون
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
منظورتون از چارت چیه؟
سپهر تاتلاری
با سلام و عرض خسته نباشید
بنده در حال یادگیری آباکوس از طریق آموزش ویدیویی شما هستم و ازتون سپاسگزارم.
در مرحله پارت از طریق اکسترود، تیر آی شکل مدل کردم … تیر مورد نظر در مسئله بنده دارای سوراخهایی در بال فوقانی (یعنی صفحه xz هست) و به شکل نامنظم و در برخی نقاط … میخواستم بپرسم که چگونه میتوانم در صفحه xz تغییراتی در شکل ایجاد کنم ؟
پیشاپیش از توجه شما تشکر میکنم
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
از حسن اعتماد و توجه شما سپاسگزارم
در ماژول part از طریق گزینه cut extrude میتونید اقدام کنید
ابتدا از شما خواسته میشه صفحه مورد نظر را انتخاب کنید و در گام بعد هم یک لبه از جسم را انتخاب میکنید تا به صفحه رسم sketch منتقل بشید و سوراخها را ایجاد کنید
سپهر تاتلاری
باز هم از راهنماییتون بسیار سپاسگزارم
سبحان
سلام آقای مهندس. ممنون از سایت خوبتون
من می خواهم یک تیر سه بعدی را مدل کنم و یک نقطه روی سر تیر انتخاب کنم و جابجایی اولیه در دو جهت x و y به آن نقطه اعمال کنم و نهایتا نمودار جابجایی-زمان را برای آن نقطه رسم کنم.
برای تعریف جابجایی اولیه می توانم از create boundary condition استفاده کنم؟ فکر میکنم مقادیر U1 و U2 را باید برابر یک قرار دهم ولی برای قسمت Amplitude نمیدانم چه گزینه ای را انتخاب کنم. لطفا در این زمینه راهنمایی بفرمایید.
فرضیات: برای حل این سیستم از dynamic-implicit استفاده کرده ام و مش را هم به صورت dependent و برای part (نه assembly) فرض کرده ام. بنظر شما این فرضیات درست است؟
مجددا خیلی ممنونم
یونس سروری(مدیر CAE)
سلام
بله؛ میتونید از Boundary Condition استفاده کنید؛ مقادیر U1 و U2 هم همان مقادیر جابجایی ها هستند