مدلسازی خرپای دو بعدی در نرم افزار آباکوس

نرم افزار آباکوس یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین نرم افزارهای اجزاء محدود می­باشد. محیط گرافیکی بسیار خوب و کاربردی و امکان حل بسیاری از مسائل در محیط نرم افزار بدون نیاز به کدنویسی باعث محبوبیت بالای نرم افزار آباکوس بین مهندسین شده است. در این بخش خرپای تحلیل شده در بخش 3 با استفاده از نرم افزار آباکوس تحلیل می­شود و خروجی­ های مورد نیاز استخراج و نتایج با تحلیل برنامه کامپیوتری بخش پیشین مقایسه می­شود.

مدل­سازی خرپا در نرم افزار آباکوس طی مراحل زیر انجام می­شود:

1. رسم ترسیمه خرپای دوبعدی در زبانه part
2. تعریف خواص مواد و مقطع و اختصاص آن در زبانه property
3. مونتاژ خرپا در زبانه assembly
4. تعیین نوع حل و خروجی­های مورد نیاز در زبانه step
5. اعمال بار و شرایط مرزی در زبانه load
6. مش­بندی در زبانه mesh
7. حل مسئله در زبانه job
8. استخراج و تحلیل نتایج در زبانه visualization

خرپا شکل 14 به صورت دوبعدی با مقطع یکسان برای تمامی اعضا و مدول یانگ GPa200 رسم شده است. نوع مقطع اختصاص داده شده به اعضاء  می­باشد. نوع حل static,general و جابجایی گره­ها، نیروهای تکیه گاهی، تنش و کرنش به عنوان خروجی انتخاب شده اند.

بار N10000 و شرایط مرزی گره­های 1 و 10 مطابق شکل 14 اعمال شده اند. شرایط بارگذاری و مرزی در شکل 15 نشان داده شده است.

شکل 15 شرایط بارگذاری و شرایط مرزی خرپای دوبعدی

اعضای خرپا، عضوهای دو نیرویی هستند و شرایط مرزی و نیرو باید در مفاصل اعمال شوند. بنابراین در مش­بندی خرپا مفاصل همان گره­ ها و اعضای خرپا همان المان­ها هستند. یعنی بین هر دو مفصل باید یک المان باشد. از المان­های T2D2 (2 node linear 2-D truss) برای مش­بندی خرپا استفاده شده است. نحوه مش­بندی خرپا در شکل 16 مشاهده می­شود.

شکل 16مش­بندی خرپا دوبعدی

همانطور که درشکل 16 مشخص است، نحوه شماره­ گذاری گره­ ها و المان­ها با نحوه شماره­ گذاری در شکل 14 متفاوت است. بنابراین در استخراج نتایج در نرم افزارآباکوس باید به این تفاوت در نحوه شماره­ گذاری دقت شود. 

بعد از مراحل بالا مسئله را حل و نتایج استخراج شده اند. مقادیر جابجایی گره­ ها در جدول 7 و مقادیر نیروی تکیه گاهی در جدول 8 آورده شده اند.

جدول 7مقادیر گره­ای جابجایی ­ها در دستگاه مختصات کلی حاصل از مدل­سازی آباکوس

جدول 8 - نیروهای تکیه­ گاهی حاصل از مدل­سازی آباکوس

مقادیر تنش، کرنش و نیرو در المان­ها در جدول 9 گزارش شده است.

جدول 9 مقادیر تنش، کرنش و نیرو در المان­ها حاصل از مدل­سازی آباکوس

در شکل 17 تا 19 کانتور­های تنش و کرنش حاصل از مدل­سازی آباکوس نشان داده شده اند.

شکل 17 کانتور تنش در مدل­سازی آباکوس برا خرپای دوبعدی

شکل 18 کانتور کرنش در مدل­سازی آباکوس برا خرپای دوبعدی

مقایسه نتایج برنامه کامپیوتری با نتایج نرم افزارآباکوس

مقادیر گره­ای جابجایی حاصل از برنامه کامپیوتری و نرم افزار آباکوس در جدول 10 مشاهده می­شود.

مقادیر نیروهای تکیه گاهی حاصل از برنامه کامپیوتری و نرم افزار آباکوس در جدول 11 مشاهده می­شود.

جدول 11مقایسه نیروهای تکیه ­گاهی حاصل از مدل­سازی آباکوس و برنامه کامپیوتری

مقایسه مقادیر تنش، کرنش در جدول 12 مشاهده می­شود.

جدول12 مقایسه مقادیر تنش و کرنش حاصل از برنامه کامپیوتری و آباکوس

همانطور در جداول 10 تا 12 مشاهده می­شود نتایج به دست آمده از تحلیل خرپای دوبعدی با استفاده از برنامه کامپیوتری در نرم افزار MATLAB بسیار نزدیک به نتایج حاصل از تحلیل با نرم افزار ABAQUS می­باشد. در واقع نتایج یکسانی از دو تحلیل بدست آمده است.