ماژول load آباکوس - راهنمای جامع و گام به گام
مقدمه
پس از مشخص کردن نوع و مشخصات حلگر در ماژول step آباکوس، نوبت به تعیین شرایط مرزی و بارهای وارد شده بر مدل، با استفاده از امکانات ماژول load آباکوس می رسد.
ماژول load آباکوس جزو ماژول هایی هست که در همه پروژه ها حتما با آن سر و کار خواهیم داشت. هنگامی که در ادامه این مقاله، وظایف ماژول load آباکوس را با هم مرور کنیم، متوجه دلیل این موضوع خواهید شد. (برای مشاهده بسته های جامع آموزش آباکوس کلیک کنید.)
وظایف اصلی ماژول load آباکوس
1 – تعریف شرایط مرزی و شرایط اولیه: همان طور که پیش از این بیان شد، نرم افزار آباکوس، یک نرم افزار مبتنی بر تئوری المان محدود است. المان محدود هم روشی است که برای حل معادلات دیفرانسیل استفاده می شود.
در معادلات دیفرانسیل، پس از به دست آوردن جواب، با ثوابتی مواجه می شدیم که مقدار آنها با توجه به شرایط مرزی و شرایط اولیه مربوط به معادله تعیین می شد. (در بخش پاسخ اختصاصی و پاسخ عمومی معادله)
پس وقتی قصد انجام یک پروژه در آباکوس را هم داریم، باید همه شرایط مرزی و اولیه مربوط به آن را هم مشخص کنیم تا معادلات دیفرانسیل حاکم بر مدل به درستی به جواب برسند.
2- اعمال بارهای دلخواه: برای مشخص کردن بارهایی که بر مدل وارد می شود باید از امکانات ماژول load آباکوس استفاده کنیم. وقتی نام بار و load به میان می آید، ممکن است ذهن ما صرفا سمت بارهای مکانیکی برود.
اما بسته به نوع مسئله، بارهای وارد شده می توانند انواع بسیار متفاوتی داشته باشند. مثلا بارهای مکانیک مثل نیرو و گشتاور و فشار، بارهای حرارتی، بارهای مغناطیسی و …
حتی می توانیم انواع بارها را به صورت ترکیبی به مدل اعمال کنیم. مثلا از یک سمت بارهای حرارتی و از سمت دیگر بارهای مکانیکی مثل نیروی کشش به مدل اعمال شود.
از آنجایی تعریف یک مسئله بدون اینکه شرایط مرزی و بارهای وارد به آن مشخص باشد، اساسا بی معنی است، در همه پروژه های آباکوس حتما از ماژول load استفاده می کنیم.
بارگذاری بر روی مدل
همان طور که پیش از این بیان شد، در ماژول load آباکوس می توانیم انواع بارهای متفاوت و متنوع را بر روی مدل اعمال کنیم. از جمله بارهای مکانیکی، بارهای حرارتی، بارهای الکتریکی، بارهای سیالاتی و …
در تصویر زیر، انواع این بارها به خوبی دسته بندی شده اند.
برای تعریف یک بار جدید، بر روی گزینه Create Load در ماژول load آباکوس کلیک می کنیم.
در نتیجه پنجره Create Load باز می شود. در این پنجره ابتدا باید نام باری را که می خواهیم تعریف کنیم، وارد کنیم. مثلا اگر یک نیرو در راستای z قرار است تعریف کنیم، می توانیم نام آن را Force_z بگذاریم.
در گام بعدی باید Step ی که بار تعریف شده در آن Step به جسم وارد می شود را از بین همه Step های ایجاد شده انتخاب نماییم. توجه کنید که در این قسمت، گزینه Initial را انتخاب نمی کنیم. چون پیش از شروع شبیه سازی، بار به جسم اعمال نمی شود.
در بخش Category با توجه به نوع حلگر مربوط به Step انتخاب شده، برخی گزینه ها فعال می شوند که با توجه به ماهیت مسئله خود، باید یکی از آنها را انتخاب کنیم.
از آنجا که می خواهیم مسئله ای از نوع استاتیکی را حل کنیم، گزینه Mechanical را انتخاب می کنیم. انواع بارهایی که در زیرمجموعه دسته Mechanical قرار می گیرند، در بخش سمت راست ظاهر می شوند. می توانیم نوع بار مد نظر را از این بخش انتخاب کنیم.
فرض کنید می خواهیم یک نیروی متمرکز به بخشی از جسم وارد شود. در این صورت باید گزینه Concentrated Force را انتخاب کنیم و سپس گزینه Continue را بزنیم.
پیغامی در پایین صفحه ظاهر می شود که در آن باید نقطه ای را انتخاب کنیم که قرار است بار متمرکز بر آن وارد شود. دقت کنید که اگر نوع بار دیگری غیر از نیروی متمرکز انتخاب کرده بودیم، ممکن بود به جای انتخاب یک نقطه، نیاز به انتخاب یک خط یا سطح باشد.
یکی از نقاط روی جسم را انتخاب می کنیم تا نیروی در آن نقطه وارد شود.
اگر نقطه مدنظر ما جزو نقاط اصلی جسم نبود (مثلا نقطه وسط یکی از اضلاع، مدنظر ما بود.)، باید قبل از این مرحله، نقطه فوق را ایجاد می کردیم تا در این مرحله آن را انتخاب کنیم.
(نقاط زرد، نقاطی هستند که قابلیت انتخاب دارند و نقطه قرمز، نقطه است که با کلیک بر روی آن، انتخاب شده است.)
در مرحله بعدی پنجره Edit Load باز می شود. مشخصات مربوط به Load در بالای این پنجره ظاهر می شود.
در قسمت بعدی پنجره ابتدا باید دستگاه مختصاتی را که مولفه های بار نسبت به آن وارد می شود مشخص کنیم. به صورت پیش فرض دستگاه مختصات Global انتخاب شده است.
با استفاده از گزینه هایی که در مقابل آن وجود دارد می توانیم از بین دستگاه های دیگری که خودمان ایجاد کرده ایم، دستگاه مد نظر را انتخاب کنیم.
در قسمت Distribution باید نحوه توزیع بار را مشخص کنیم که به صورت پیش فرض بر روی Uniform تنظیم شده است اما می توانیم با کلیک بر روی f(x) در مقابل آن، توزیع را طبق یک تابع دلخواه وارد کنیم.
در سه کادر پایینی باید اندازه نیرو را به ترتیب در راستای x و y و z وارد نماییم. همان طور که پیش از این گفتیم، آباکوس واحدها را کنترل نمی کند و بنابراین باید خودمان به صحت آنها توجه کنیم.
اگر در مراحل قبلی پروژه از واحدهای متریک استفاده کرده ایم، در این قسمت هم می توانیم از واحد نیرو را نیوتون در نظر بگیریم.
فرض کنید قصد داریم نیرو در راستای z و در جهت پایین و به اندازه 50 نیوتون به جسم وارد شود. اطلاعات را به صورت زیر وارد می کنیم و OK را می زنیم.
همان طور که در تصویر زیر هم مشاهده می شود، نیروی تعریف شده به صورت یک بردار نمایش داده می شود:
درباره گزینه های Distribution و Amplitude در ادامه بحث خواهیم کرد.
با انجام همین مراحل می توانیم بارهای گوناگونی را تعریف کنیم و هر کدام را در محل مورد نظر بر جسم وارد کنیم. توجه کنید که بارهای تعریف شده، نسبت به هم اولویت زمانی ندارند و هر کدام طبق تعریف، در Step مربوط به خود به جسم وارد می شوند.
برای ویرایش یا تغییر اسم یا حذف کردن یک یا چند بار از بین بارهای تعریف شده باید بر روی گزینه Load Manager در ماژول Load آباکوس کلیک کنیم. لیست همه بارها نمایش داده می شود و با استفاده از گزینه هایی که در اطراف پنجره موجود است می توانیم عملیات مدنظر را بر روی نیروها اعمال کنیم.
همچنین اگر بر روی تیک سبز کنار هر کدام از نیروهای تعریف شده کلیک کنیم، به صورت یک ضربدر قرمز رنگ در می آید و در این حالت نیروی فوق غیرفعال می شود. برای فعال سازی مجدد، باید بر روی ضربدر قرمز رنگ کلیک کنیم.