مدل‌سازی یک مته

معرفی

در این مثال دو فرکانس طبیعی اول یک مته موردبررسی قرار می‌گیرد. هدف از انجام این مثال علاوه بر آشنایی بیشتر با آنالیز مودال آشنایی با دو قابلیت دیگر نرم‌افزار تحت عنوان AdjactionRegion

و Archive Model است. کاربرد قابلیت Adjaction Region در مدل‌های پیچیده است.

به‌عنوان‌مثال دو بخش از یک مدل را در نظر بگیرید که به‌صورت جداگانه ساخته‌شده‌اند و در مرز مشترک شبکه‌بندی آن‌ها, محل گره‌ها با یکدیگر تطابق نداشته باشد و به کمک دستور Merge نیز نتوان این دو بخش را باهم یکپارچه نمود. برای حل این مشکل در ANSYS قابلیت Adjaction Region

پیش‌بینی‌شده است. روش کار آن به این صورت است که پس از معرفی گره‌های مرز مشترک مدلی که قرار است به مدل دوم بچسبد و سپس انتخاب المان‌های مرز مشترک مدل دوم، نرم‌افزار ANSYS

به کمک میانیانی جابجایی با اضافه نمودن یکسری معادلات سازگاری به ماتریس سختی، به یکپارچه‌سازی مدل می‌پردازد. بدیهی است، توزیع جابجایی مرز مشترک پیوسته خواهد بود اما دلیلی برای پیوستگی توزیع تنش در ناحیه مرزی وجود ندارد.

در این مثال قصد داریم دو بخش مته (مارپیچ و سروته) را به‌صورت جداگانه با المان‌های سازه‌ای 8 گره‌ای شبکه‌بندی نموده و باوجود عدم تطابق گره‌ها و المان‌های مرز مشترک دو قسمت، به کمک قابلیت Adjaction Region مرز مشترک را یکپارچه کنیم. قابل‌ذکر است که کل مراحل مدل‌سازی در محیط ANSYS انجام می‌شود. یکی دیگر از قابلیت‌های نرم‌افزار که در این مدل مورداستفاده قرارگرفته است Archive Model است. همان‌طور که ازنام آن معلوم است، به‌عنوان آرشیو و بایگانی مدل است. به‌عنوان نمونه دو مدل پیچ و مهره را در نظر بگیرید که به‌صورت جداگانه در دو فایل مختلف ساخته‌شده‌اند مقصد داریم این مدل‌ها (پیچ و مهره) را درکنار هم و در یک مدل واحد داشته باشیم. برای این کار با ذخیره‌سازی یکی از مدل‌ها به‌عنوان‌مثال مهره در آرشیو مدل‌ها وباز خوانی آن در محیطی که فایل مربوط به پیچ قرارگرفته است، می‌توان این دو مدل را درکنار هم قرارداد. در این مثال نیز دو بخش مته (مارپیچ وسر مته) به‌طور جداگانه در دو فایل مختلف ساخته و به کمک

روش Archive Model آن دو را درکنار هم قرار می‌دهیم و سپس با روش AdjactionRegion مرز مشترک را یکپارچه می‌کنیم.

قطر مته 16mm و طول مارپیچ 60*(160/220)mm و طول سر مته 40 mm است. خواص ماده مته به‌صورت چگالی 8000 و مدول الاستیک 200E9 و نسبت پوا سون 0.3 می‌باشد حل مسئله با توجه به سیستم متریک انجام می‌شود.

مفصل و فنر درانسیس

معرفی

این آموزش با استفاده از ANSYS 12 ساخته‌شده است.

این آموزش عناوین زیر را معرفی خواهد کرد:

- استفاده از عناصر متعدد درANSYS

- عناصر COMBIN7 (اتصالات) وCOMBIN14 (فنرها)

- به دست آوردن و یا ذخیره‌سازی اطلاعات عددی و ذخیره آن‌ها به‌عنوان پارامتر همان‌طور که در شکل زیر نشان داده‌شده است.

یک‌بار عمودی 1000 نیوتونی به یک منجنیق (سنگ‌انداز)اعمال خواهد شد.

زبان طراحی پارامتری انسیس

معرفی

این آموزش با استفاده از انسیس 12 تکمیل‌شده است. هدف این آموزش این است که کاربر را با زبان طراحی پارامتری انسیس آشنا کند. این‌یک معرفی بسیار پایه‌ای از APDL خواهد بود؛ که مواردی مثل تعریف متغیر و حلقه‌ی ساده را دربرمی گیرد. کاربران با زبان برنامه‌نویسی پایه آشنا می‌شوند و احتمالاً APDL را برای استفاده آسان می‌یابند. برای یادگیری بیشتر درباره APDL و مشاهده‌ی مثال‌های پیچیده‌تر لطفاً راهنمای برنامه‌نویس APDL در فایل کمکی را مشاهده کنید. این آموزش مرحله پردازش ساخت هندسه خرپا را در برمی‌گیرد متغیرها شامل طول,ارتفاع و تعداد قسمت‌های خرپا که خواسته‌شده است وAPDL کد هندسه را خواهد ساخت.

Substructuring

معرفی

این آموزش با استفاده ازانسیس 12 کامل شده است. هدف این آموزش این است که چگونگی استفاده از Substructuring درانسیس رانشان دهد. Substructuring یک روشی است که گروهی از المان‌ها را متراکم و تبدیل به سوپر المان می‌کند.

این مسئله زمان موردنیاز محاسبه را کاهش می‌دهد وهم چنین امکان حل مسئله‌های بسیار بزرگ را فراهم می‌کند. یک مثال ساده برای توضیح گام‌های موردنیاز، نشان داده خواهد شد. بااین‌وجود لطفاً توجه کنید که این مدل مدلی نیست که به استفاده از Substructuring نیاز داشته باشد. این مثال شامل یک بلوک چوبی (E=10 GPa v =0.29) است که متصل می‌شود به بلوک سیلیکونی (E=2.5MPa, v=0.4) که محکم به زمین متصل شده است. یک نیرو بر روی سازه باید به کار گرفته همان‌طور که در شکل زیر نشان داده‌شده است یک نیرو بر روی سازه باید به کار گرفته شود. برای این مثال از بلوک چوبی استفاده خواهد شد.

المان های تماسی

-مقدمه

این آموزش با استفاده از انسیس 10 کامل شده که هدف آن توصیف چگونگی تماس المان ها برای شبیه سازی واکنش دو تیر است زمانی که آنها در تماس با یکدیگر هستند.

تیرها به صورت زیر نشان داده شده است: 100mm طول و 10mm*10mm سطح مقطع آن هاست.مدول یانگ آن ها 200GPa است و دو تیر در دو انتها ثابت شده اند.بار 10KN به مرکز تیر بالایی اعمال می شود که باعث خم شدن و تماس به تیر پایینی می شود.

استفاده از المان هایی با توابع حالت کثیر الجمله (p- element)

-مقدمه

این آموزش با استفاده از انسیس 10 کامل شده و مراحل لازم برای حل یک مدل مش بندی شده را شرح می دهد.

روش دستی چند درجه ای از توابع شکل المان محدود برای تقریب زدن راه حل واقعی استفاده می شود.

بنابراین به جای افزایش تعداد مش بندی(تعداد المان ها),درجه ی توابع شکل برای رسیدن به نتایج درست می تواند افزایش پیدا کند,که با این روش زمان محاسبات به حداقل می رسد.

یک بار یکنواخت در سمت راست هندسه ی نشان داده شده ی زیر وارد می شود.نمونه فولاد با مدول الاستیکGPa 200  طبق شکل زیر مدل شده است.

کوپل حرارتی

-       مقدمه

این آموزش با استفاده از انسیس 16 کامل شده که هدف آن تجزیه و تحلیل ساده کوپل حرارتی ,ساختاری است.یک تیر فولادی با تنش های داخلی بین دو ساختار جامد در دمای مرجع صفر درجه(273کلوین)پین شده است.یکی از ساختارهای جامد تا دمای 75درجه (348کلوین)گرم شده است .حرارت از این تکیه گاه جامد به تیر فولادی منتقل می شود.تیر باید منبسط شود اما از آنجایی که تیر به دوطرف پین شده این اتفاق نمی افتدوباعث ایجادتنش درتیرمی شود.

در تیر مورد نظر فقط یک تغییر دمای 75 درجه خواهیم داشت.تیر از جنس فولاد با مدول الاستیک200GPaو هدایت حرارتیW/m*k  60.5 و ضریب انبساطیe-6/k 12 است.

بهینه سازی طراحی برای کاهش حجم یک تیر تحت بار قسمت 2

دیدن نتایج:

1-    دیدن پارامتر های نهایی

Utility Menu > Parameters > Scalar Parameters...

احتمالا اندازه ی عرض و ارتفاع این اعداد خواهند بود: width=13.24 mm, height=29.16 mm همچنین تنش 199.83 MP و حجم نیز 386100mm² خواهد بود.

بهینه سازی طراحی برای کاهش حجم یک تیر تحت بار قسمت 1

مقدمه: این آموزش بر مبنای نرم افزار ansys 7.0 تهیه شده است. هدف این آموزش معرفی یک روش برای حل مساله ی بهینه سازی طراحی با استفاده از نرم افزار ansys  است. این آموزش شامل ساخت پارامترهای هندسی یکه شده برای تمام متغیر ها، تصمیم گیری برای اینکه کدام متغیرها برای طراحی استفاده شوند، و کدام متغیر ها به عنوان متغیر حالت و هدف انتخاب شوند و تنظیم تلورانس درست  برای مساله برای بدست آوردن یک حل دقیق و همگرا در کمترین زمان. استفاده از نقاط کلیدی یا گره (hardpoints) که برای اعمال کردن نیروها در وسط خطوط محدودیت ایجاد می کنند در این حل مد نظر قرار خواهد گرفت.

یک نیروی1000 نیوتنی به تیری مطابق شکل زیر اعمال شده است. هدف این مساله ی طراحی، کاهش وزن تیر بدون افزایش مقدار تنش های مجاز است. برای کاهش دادن جرم تیر یه حداقل  ممکن باید cross sectional dimensions پیدا شوند. هر چند عرض و ارتفاع تیر نمی توانند از 10 mm کمتر شوند. تنش حداکثر در هر نقطه ای از تیر نمی تواند بیش از 200MPa باشد. همچنین تیر از فولاد با مدول الاستیسیته ی 200GPa ساخته شده است.

نوجه: به دلیل حجم بالای این مثال امکان ارائه ی آن در یک مطلب وجود ندارد و در نتیجه ادامه این مثال در بهینه سازی طراحی 2 آمده است.