نرمافزار آباکوس (Abaqus) از جمله نرمافزارهای قدرتمند مهندسی است که در رشته مکانیک کاربرد بسیار فراوانی دارد. نام و نشان این نرمافزار از لغت ABAQUS در زبان انگلیسی در معنای چرتکه و در زبان یونانی در معنای تخته پوشیده شده با ماسه، گرفته شده است. این نرمافزار توسط شرکت فرانسوی داسو سیستمز توسعه یافت. آباکوس از جمله نرمافزارهایی است که روش المان محدود را برای حل مسائل مکانیک جامدات مورد استفاده قرار میدهد. در دوره آموزش آباکوس دانشجویان قرار است بهصورت پروژه محور با جنبههای مختلف این نرمافزار و نحوه استفاده از آن آشنا شوند.
کاربرد آباکوس چیست؟
امروزه برای تحلیل و پیشبینی کردن نوع عملکرد سازهها و همچنین پیشبینی کردن نتایج فرآیندهای مکانیکی در رشتههای مهندسی مکانیک، عمران، هوافضا و غیره، معمولاً نرمافزارهایی را مورد استفاده قرار میدهند که از روشهای عددی برای حل معادلات، استفاده میکنند. یکی از کارآمدترین اینگونه روشها که پایهی طیف گوناگون و گستردهای از نرمافزارها بهحساب میآید، روش المان محدود است.
المان محدود (finite element)، قدرتمندترین روش عددی در حل کردن معادلات با مشتقات جزئی است. تکنیک المان محدود در حیطه زیادی از نرمافزارهای مهندسی؛ از جمله آباکوس، کامسول، مارک انسیس و ال اس داینا مورد استفاده قرارگرفته است. نکتهی مهم در رابطه با این تکنیک، قدرتمندی نرمافزار آباکوس در انجام دادن تحلیلهای غیرخطی نظیر تحلیل آسیب و تماس است.
آباکوس بهوسیله ایجاد تنوع در ابزارها و بهرهمندی از پرکاربردترین و قویترین الگوریتمهایی است که برای فعالیت در حیطههای خودرو، صنایع هوافضا، ساخت و تولید تجهیزات نیروگاهی، بنا و سازههای پیچیده عمرانی، صنایع مرتبط با علوم برق و الکترومغناطیس و غیره به کار گرفته میشود. نرمافزار آباکوس با قابليت متفاوتی که دارد نسبت به بقیهی نرمافزارها این امکان را دارد که به عنوان نرمافزاری بسيار دقيق تحقيقاتی و پرکاربرد در این صنایع نام برده شود. در نتیجه آموزش نرمافزار آباکوس از بااهمیتترین مباحث در صنعت و مشکلات مهندسی محسوب میشود. نرمافزار آباکوس اوایل با هدف بررسی دقیق رفتار فیزیکی غیرخطی مواد ارائه شد. خروجی این نرمافزار تحلیل و ارائه نتایج رفتار غیرخطی مواد است.
تاریخچه نرمافزار آباکوس
- در سال ۱۹۷۲ شخصی به نام David Hibitt، رسالهی دکترای خود را تحت عنوان مکانیک محاسباتی بر پایهی روش اجزای محدود در دانشگاه Brown ارائه کرد.
- در سال ۱۹۷۷ دکتر Hibitt پس از آن که مدتها در شرکت تحلیل و پژوهش MARK مشغول بکار بود، این شرکت را ترک و نرمافزار Abaqus را پایهگذاری کرد.
- در سال ۱۹۷۸، Hibitt به همراه دو شریک خود Karlsson و Sorensen شرکتی را به نام HKS تأسیس کردند که اولین ویرایش آباکوس را منتشر کرد.
- هدف اولیهی HKS، تولید یک نرمافزار قوی با اهداف عمومی بود که بسیاری از زمینههای مهندسی نیازهای مشتریان را برآورده میساخت. HKS همواره در راستای افزودن قابلیتهای Abaqus به دنبال آن بود تا مهندسان را قادر سازد مسائل مهم را برای شرکت خود با اطمینان کامل حل کنند. پس از طی سالها، شرکت HKS، نرمافزار اصلی اجزای محدود خود را تحت عنوان Abaqus/Standard تکمیل کرد.
- در سال ۱۹۹۱،Abaqus/Explicit بر مبنای روش حل دینامیکی Explicit منتشر شد.
- در سال ۱۹۹۹، Abaqus/CAE برای انجام عملیات پیشپردازش و پس پردازش تکمیلشده و به بازار عرضه شد.
ویژگیهای برتری آباکوس نسبت به سایر نرمافزارهای FEM
همانطور که در دوره آموزش آباکوس نیز به آن اشاره شده است، آباکوس نسبت به رقبای خود ویژگیها و مزیتهای قابلتوجهی دارد که این مزیت و ویژگیها بهصورت فهرست موارد زیر است.
- محیط کاربری بسیار جذاب و مورد پسند کاربران
- محیط مدلسازی دوبعدی و سهبعدی بسیار پیشرفته و در عین حال قابل درک
- ارتباط جامع و کامل با نرمافزارهای طراحی تراز اول دنیا مثل کتیا (CATiA) و سالیدورکس (SOLIDWORKS)
کدهای حلگر قدرتمند و دقیق غیرخطی
- قابلیت توسعه به کمک اسکریپتهای پایتون (Python)
- فایل متنی ورودی (.inp)
- قابلیت ایجاد GUI
- امکان کاربری زیر برنامههای زبان فرترن (FORTRAN)
- قابلیت تحلیل به روش پردازش موازی
- مقبولیت بسیار بالا در جوامع دانشگاهی
- گامهای حل مسئله در آباکوس
نحوه کار آباکوس
آباکوس بهعنوان یکی از پیشگامان تراز اول دنیای شبیهسازی و تحلیل عددی، هر سه مرحله پیشپردازش، تحلیل و پس پردازش (مشاهده نتایج) را در یک محیط گرافیکی قرار داده است و این فرایند در دوره آموزش آباکوس نیز آموزش داده شده است. نرمافزار Abaqus قادر است تا با در اختیار داشتن ماژول های آباکوس مختلف، مجموعه وظایف سهگانه فوق را در بالاترین سطح انجام دهد. کاربران بایستی 9 مرحله را گام به گام تا مشاهده نتایج حل در ABAQUS طی کنند که این ٩ مرحله عبارتاند از:
- ترسیم هندسه مسئله در آباکوس
- تعریف ماده و تخصیص آن به قطعات در ABAQUS
- مونتاژ و جایابی قطعات
- قلب تپنده تحلیل: انتخاب حلگر مناسب
- تعیین برهمکنش بین قطعات در حل
- بارگذاری و اعمال شرایط مرزی و اولیه در آباکوس
- شناخت دقیق المانها، فرمولبندی حاکم، الگوریتم مشزنی
- پس پردازش و مشاهده نتایج حل
- سابروتین نویسی در آباکوس
آموزش آباکوس (abaqusd) از مقدماتی تا پیشرفته
دوره آموزش آباکوس مکتب خونه توسط استاد امیرحسین آقا سید میرزا بزرگ در قالب ٢٨ ساعت محتوای آموزشی ارائه شده است و بهصورت پروژه محور این نرمافزار را مورد آموزش قرار میدهد. این دوره در قالب ٢٨ ساعت محتوای آموزشی هماکنون در اختیار کاربران قرار دارد و کاربران با ثبتنام در آن میتوانند به محتوای دوره دسترسی داشته باشند. دوره آموزش آباکوس مکتب خونه یکی از بهترین دورههای آموزشی برای این نرمافزار در سطح وب فارسی است.
دوره آموزش آباکوس برای چه کسانی مناسب است؟
دوره آموزش آباکوس برای تمام کسانی که در رشتههای مهندسی مکانیک، عمران، هوافضا و مابقی رشتههای مربوطه مشغول به تحصیل هستند از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و آشنایی با این نرمافزار به پیش برد اهداف تحصیلی و شخصی آنها بسیار کمک میکند.
پیشنیاز دوره آموزش آباکوس چیست؟
از آنجایی که خود تکنیک المان محدود نیز در حد مقدماتی و تا میزانی که نیازهای دوره را مرتفع نماید، در ابتدای دوره آموزش داده شده است، در نتیجه تنها آشنایی مقدماتی با مفاهیم علم مکانیک جامدات نظیر علم استاتیک و مقاومت مصالح برای طی نمودن این دوره، کفایت میکند.
موارد مورد آموزش در دوره آموزش نرم افزار آباکوس مقدماتی تا پیشرفته
در دوره آموزش آباکوس موارد زیر به صورت تخصصی مورد بررسی قرار خواهند گرفت:
- مقدمهای بر روش المان محدود (Finite Element)
- معرفی نرم افزار آباکوس و قابلیت های آن
- تحلیل استاتیکی (Static Analysis)
- آشنایی با انواع المان ها در آباکوس
- تحلیل تماسی به صورت استاتیکی و دینامیکی
- مش بندی و پارتیشن بندی
- خروجی گرفتن از آباکوس
- تحلیل دینامیکی
- آشنایی با انواع روش های کدنویسی در آباکوس
- تحلیل شبه استاتیکی
- و غیره
موارد استفاده از نرم افزار اباکوس
تکنیکهای قابل استفاده در ارائه سازههای محکم مورد استفاده قرار دادن تکنیکهای ساده و غیرخطی تحلیل و مدلسازی المان محدود است. تکنیک المان محدود به عنوان یک ابزار محاسباتی به شیوه وسیعی در صنعت دریایی مورد استفاده قرار میگیرد.
شرکتهای نفت و گاز به دنبال راه کارهایی برای بهبودبخشیدن و بهینه سازی طرحها و پروژهها خود میباشند که از استخراج تا پردازش و تحویل هیدروکربنها را دارا است، به این علت که بهبود طراحی پلتفرمهای دریایی در جهت افزایش محکم سازی سازهها در مقابل شرایط سخت محیط زیست و پرداختن به چالشهای تولید در شرایط جغرافیایی مختلف امری مهم به شمار میرود.
برای دستیابی به این موفقیت مهندسین با تکیه بر شبیهسازی شرایط و سازههای گوناگون و بررسی کردن شرایط اندرکنشهای گوناگون به دنبال این هستند تا تاثیر دینامیک سیالات و رفتار حرارتی گوناگون را در پروسه کشفیات، تولید و پردازش مورد نقد و ارزیابی خود قرار دهند.
با توجه به پیشرفت گسترده ارتباطات لزوم مورد استفاده قرار دادن تکنولوژیهای با ارزش تر در حیطه صنعت دریایی، مهندسی کشتی سازی، حمل و نقل و انتقال انرژی بسیار حائز اهمیت است.
استفاده کردن از فناوری شبیهسازی در زمینه بهبودبخشیدن بهرهوری و کم کردن هزینههای طراحی امروزه هم از بهترین تکنیکها برای مقابله کردن با چالشهای آزمایش فیزیکی مهندسی در صنعت دریایی است.
طراحی مدل المان محدود از کشتیها و سازههای دریایی از چالشهایی است که حائز اهمیت برای مهندسین دریایی امروز است. برخورداری و استفاده کردن از مصالح کمتر و بهبود بخشیدن فرآیند تولید مانند جوشکاری و غیره میتواند تا حدود گسترده ای از هزینههای تولید کاهش دهد.
ساخت طرحی دقیق و مهندسی در زمینه استفاده از برترین طرح و بهینهترین مصالح و نیز مدلسازی بارگذاری گوناگون و محکم سازی سازهها در زمینه افزایش دادن ایمنی و طول عمر سازه و اندرکنش موجود در سازه موارد قابل توجهی است که با استفاده از نرم افزار آباکوس المان محدود به آن دستیابی پیدا کرد.
آباکوس در مهندسی عمراب در مواردی مانند: تجزیه و تحلیل ساختار دال بتنی، قابهای ساختمانی، برج ها و سولهها، دکلها و همینطور سازههای متفاوت با پوسته نازک و سازههای و تشکیل شده از سطوح هندسی گوناگون مورد استفاده قرار خواهد گرفت.
بارهای انفجار و مشکلاتی در رابطه با تحلیل آن در سازههای گوناگون را میتوان با استفاده کردن از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و نرم افزار اباکوس المان محدود تشریح کرد.
در زمینه شبیهسازی منتشر کردن امواج انفجار در یک محیط، برای شبیهسازی فشارهای ناشی از انفجار بر ساختمانهای با اشکال غیر معمول، برای شبیهسازی نشت با استفاده از دهانه به ساختمانها، برای شبیهسازی انفجار داخلی و برای شبیهسازی در نزدیکی میدان اثر انفجار هر کجا که لازم باشد، میتوان CFD و FEM را به عنوان یک جایگزین برتر برای تکنیکهای معمول مورد استفاده قرار گیرد.
از مزیتهای این گونه تحلیلها میتوان به مواردی مانند موارد زیر اشاره کرد:
- نوآوری گستردهتر
- بهبودبخشیدن به کیفیت
- اتوماسیون فرایند
- چرخههای تولید کوتاهتر
- طراحی برای طول عمربیشترسازهها
- کم کردن پیش نمونههای فیزیکی ساخته شده
- و هوافضا اشاره کرد.
استفاده کردن از دینامیک سیالات محاسباتی CFD و المان محدود FEM در صنایع هوافضا به صورت وسیعی گسترش یافته است. این استراتژی به عنوان جایگزین مناسبی برای آزمایشهای تونل باد به کار میرود، CFD به عنوان یک ابزار قدرتمند و خلاق برای طراحی کارآمد مهندسی کشف شده است.
قابلیتهای نرم افزار اباکوس
- حل مسائل استاتیکی و دینامیکی
- مدلسازی و تحلیل تیرهای بتنی
- مدلسازی و تحلیل قابهای خمشی(خمش سه نقطه)
- تحلیل سازههای بتنی و فولادی، تحلیل دینامیکی سازهها و قطعات.
- مدل کردن تغییر شکلهای بزرگ در حالتهای دو بعدی و سه بعدی
- دارای مجموعه کاملی از المانهای پیوسته، المان Plate ،Shell ،Beam و …
- امکان مدل کردن تماس یا برخورد
- کتابخانه پیشرفته مواد شامل جامدهای الاستیک پلاستیک، فوم بتن، خاک، مواد پیزو الکتریک و…
- بهبود کیفیت مشبندی و استحکام سطح
- رابط کاربری پیشرفته برای کنترل درجهبندی مش محلی و چگالی
- حاوی مجموعه ابزارهای ویرایش هندسی است که برای ایجاد لایه میانی قطعات نازک و محکم جهت کارآمدتر کردن شبیهسازیها
- ایجاد ویژگیهای هندسی پیچیده و ساخت موتورهایی با چند شاخه اگزوز، یا فریمهای پنجره در سازههای هوا فضا
- آنالیز غیرخطی و تخمین میزان تخریب اجزا یک سازه
- بهینهسازی طراحی با در نظر گرفتن تحلیل کمانش تحت فشار
- آنالیز توزیع ترک در پنلهای بدنه هواپیما
- تحلیل پرچها
نرمافزار آباکوس (ABAQUS) مجموعهای بسیار توانمند از برنامههای مدلسازی، تحلیل و شبیهسازی است که بر پایه روش اجزاء محدود (FEM) شکل گرفته است و توانایی حل طیف گستردهای از مسائل علمی و صنعتی شامل مسائل ساده و دارای تحلیل خطی تا مباحث پیچیده مدلسازی غیرخطی را دارا است. محیط کاربرپسند و جذاب در کنار کتابخانه قوی پیشبینی رفتار مواد مهندسی (از قبیل فلزات، لاستیکها، مواد پلیمری، کامپوزیتها، مصالح عمرانی مثل بتنهای تقویتشده، فومهای فنری، سنگ و خاک) از آباکوس نرمافزاری کارآمد و مورد توجه محققین ساخته است.
نرم افزار مهندسی Abaqus معمولا برای تحلیل انواع طراحی صنعتی کاربرد دارد. این نرم افزار به طور گسترده در صنایع اتومبیل سازی، هوافضا و ساخت کالاهای صنعتی و سایر پروژه های مرتبط با آموزش مهندسی مکانیک مورد استفاده قرار خواهد گرفت. دوره آموزش آباکوس با این هدف در دسترس کاربران قرار داده شده است و برای یادگیری این نرم افزار نقطه شروع خوبی است.
