آیا تحلیل خستگی با آباکوس امکان پذیر است؟

ژوئن, 2020 بدون نظر آموزش, انرژی, بازرسی, خدمات, خودروسازی, دریایی, ریل و راه آهن, ساختمان, مهندسی پزشکی, نساجی, نفت و گاز, هوافضا
  • ویرایش اول- 99/03/28

در این مطلب سعی می کنیم به سوالی که ذهن خیلی ها را مشغول کرده، پاسخ بدهیم. خیلی از دوستان می پرسند که تحلیل خستگی با آباکوس چطور انجام می شود؟  اگر بخواهیم به این سوال جواب درستی بدهیم باید اینطور بگوییم که به طور کل اباکوس به تنهایی برای تحلیل خستگی زیاد استفاده نمی شود.  تحلیل خستگی و چرخه ای برای هر متریال و هر رژیم بارگذاری داستان خودش را دارد. در این مطلب، چند نرم افزار، پلاگین و افزونه مناسب برای تحلیل خستگی با آباکوس و برای مواد کامپوزیتی، فلزی، جوش،  الاستومرها و حتی بتن پیشنهاد می کنیم. حالا در ادامه همراه ما باشید تا روش های حل خستگی در آباکوس را مرور کنیم.

تحلیل خستگی فقط با آباکوس

تحلیل خستگی فقط با آباکوس و بدون کمک هیچ نرم افزار دیگری فقط برای فلزات و برای رژیم بارگذاری کم چرخه یا Low Cycle امکان پذیر است و یک مثال در هلپ اباکوس وجود دارد که برای تحلیل خستگی دمایی قابل استفاده است. روش مورد استفاده در اباکوس برای این تحلیل Direct Cyclic هست که مزیت آن پایداری در هر چرخه از بارگذاری می باشد.

اگر مساله شما، شبیه به این هست می توانید از همین الگو بگیرید و شبیه سازی را انجام دهید.

نکته: البته در برخی مراجع عنوان شده است که از این روش برای تحلیل های خستگی پرچرخه استفاده شده است.

نرم افزارهای تخصصی تحلیل خستگی fe-safe و MSC-Fatigue

برای بارگذاری پرچرخه یا High Cycle بهتر هست از نرم افزارهای جانبی تخصصی خستگی مثل fe-safe و MSC-Fatigue استفاده کنید. این نرم افزارها کتابخانه ای از مدل های مختلف بارگذاری و مواد را پوشش می دهند و معمولا کاربر از استفاده از این نرم افزارها راضی هست.

حل یک مساله خستگی به کمک fe-safe (ماژول حل خستگی در پکیچ نرم افزار آباکوس)

برای حل مسائل خستگی با MSC-Fatigue هم تقریبا کار خیلی راحت هست. این نرم افزار کاملا تخصصی و شاید پیشروترین نرم افزار آنالیز عددی خستگی موجود در بازار باشد. برای کار با این نرم افزار فایل *.odb حاصل از تحلیل آباکوس در این نرم افزار مورد استفاده قرار می گیرد و با توجه به نوع بارگذاری خستگی و انتخاب مدل خستگی و … تحلیل بینظیری از خستگی ارائه می شود. در زیر تحلیل خستگی یک توربین باد را با استفاده از این نرم افزار مشاهده می کنید.

 

تحلیل خستگی با آباکوس برای مواد کامپوزیتی به کمک Helius

برای متریال هایی که جدیدتر مورد استفاده قرار می گیرند مثل کامپوزیت ها پلاگین های تخصصی دیگری هم مثل هلیوس (Helius) وجود دارد که خود من از کار کردن با این پلاگین خیلی راضی هستم. مدل ها و معیارهای خرابی مختلفی در این پلاگین هست و بر اساس نمودار S-N ماده تخمین عمر و آسیب را انجام می دهد. از روش خوب و جدیدی هم برای پیش بینی آسیب استفاده می کند که برگ برنده اش در میان نرم افزارهای مشابه هست.

 

تحلیل خستگی با آباکوس برای الاستومرها چطور؟

برای رابرها (Rubbers) و الاستومر ها هم از اثر مولینز Mullins Effect موجود در خود نرم افزار برای بارگذاری های چرخه ای می شود استفاده کرد. اگر کسی به دنبال نرم افزار تخصصی برای بارگذاری چرخه ای لاستیک ها هست Endurica  را پیشنهاد می کنم. این نرم افزار با اکثر نرم افزارهای FEAخوب کوپل می شود و کاملا تخصصی در این زمینه در حال توسعه و استفاده در صنایع دنیاست.

نمونه مثال حل بارگذاری چرخه ای به کمک نرم افزار Endurica در Abaqus

شرکت داسو سیستمز از حلگر اندوریکا برای افزونه ای به نام fe-safe/Rubber استفاده کرده است تا پاسخگوی مشتریان خود در زمینه تحلیل خستگی الاستومر ها باشد. این افزونه به نرم افزار fe-safe اضافه می شود و تحلیل های مربوط به خستگی را به کمک حلگر Endurica انجام می دهد.

فضای کار در نرم افزونه fe-safe/Rubber
وضعیت صنعت کشور در زمینه تحلیل خستگی الاستومرها

در این سال ها زیاد ندیدم در صنعت و دانشگاه ایران به دنبال حل مسائل خستگی الاستومر ها باشند با اینکه در دنیا خیلی این مساله مهم است. شاید هنوز در صنایع ایران این مساله احساس نیاز نشده است. البته با وجود کارخانه های مختلف تایر سازی و قطعه سازی مختلف مورد استفاده در صنعت نفت و گاز و خودرو این مساله خیلی عجیب هست. به دانشجویان تحصیلات تکمیلی پیشنهاد می کنم اگر هنوز در مرحله ارائه پروپزال پایان نامه هستید این موضوع رو هم جدی بگیرید.

تحلیل خستگی با آباکوس برای بتن هم امکان پذیر هست؟!

نکته دیگر اینکه برای مصالح ساختمانی مثل بتن هم مدل آسیب پلاستیک CDP (Concrete Damage Plasticity) موجود در اباکوس ضعف هایی برای بارگذاری چرخه ای دارد. مثلا محاسبات مربوط به پینچینگ (Pinching) انجام نمی شود. برای این موارد هم باید از سابروتین های V/UMAT در نرم افزار آباکوس کمک بگیرید.

جمع بندی

بنابراین کلیت تحلیل خستگی با آباکوس به این صورت بود. دیدید که حل مسائل خستگی بدون استفاده از نرم افزارهای جانبی در آباکوس زیاد رایج نیست. اما اگر هم متریال و شرایط مساله طوری بود که در هیچکدام از این نرم افزار ها موجود نبود، باید آستین ها را بالا بزنید و از سابروتین و اسکریپت نویسی استفاده کنید که اگر تازه کار باشید کار زمان بری هست. چون علاوه بر تسلط بر زبان های فرترن و پایتون باید با اصول کدنویسی و از همه مهمتر تئوری های خستگی و نحوه پیاده کردن آنها در کد مسلط باشید. شاید حداقل یک تا دو سال برای افراد تازه کار این مورد زمان بخواهد. به اینها صحت سنجی های مختلف جهت اطمینان از عملکرد کد را هم اضافه کنید.

حالا اگر بخواهیم جمع بندی داشته باشیم شاید جدول زیر بهتر از همه این صحبت ها بتواند برای تصمیم گیری در مورد روش و نرم افزار مورد استفاده تحلیل خستگی کمک کند. توجه داشته باشید که جدول زیر بر مبنای استفاده از نرم افزار اباکوس تهیه شده است. برای نرم افزارهای دیگر مثل انسیس هم می تواند قابل توسعه باشد.

متریال رژیم بارگذاری نرم افزار نرم افزار جانبی توضیحات
کامپوزیت کم چرخه و پر چرخه آباکوس هلیوس/Helius دارای معیارهای مختلف خرابی
فلزات کم چرخه آباکوس قابل استفاده برای رفتارهای shakedown و Ratcheting  پلاستیک
فلزات کم چرخه و پر چرخه آباکوس fe-safe/MSC-Fatigue
جوش کم چرخه و پر چرخه آباکوس fe-safe/MSC-Fatigue
بتن کم چرخه آباکوس تنها مدل CDP قابل استفاده استفاده است که آن هم در محاسبات پینچینگ ناتوان می باشد.
الاستومر کم چرخه و پر چرخه آباکوس fe-safe/Rubber/ Endurica برای تجمع آسیب اثر مولینز موجود است.

 

چند نکته و کلام آخر:

  1. معمولا به بالای 10000 چرخه، پرچرخه گفته می شود.
  2. معمولا تحلیل کم چرخه بر اساس کرنش کنترل و تحلیل پرچرخه براساس تنش کنترل است.
  3. در تحلیل های پرچرخه، سطح تنش بسیار کمتر از تنش تسلیم ماده است و کرنش قابل ملاحظه ای در هر سیکل نشان نمی دهد. برعکس در تحلیل کم چرخه در هر سیکل مقدار کرنش الاستیک قابل توجه است.
  4. معمولا تست های خستگی پرچرخه براساس استاندارد ASTM E466 انجام می شود.
  5. برای تحلیل های کم چرخه در بعضی موارد از ابزار امپلیتیود (Amplitude) هم در خود نرم افزار اباکوس می شود استفاده کرد. اما این کار برای تعداد سیکل زیاد خیلی هزینه محاسباتی بالایی خواهد داشت. برای تا حدود 20 و در بعضی موارد 100 سیکل شاید این کار بد نباشد.
  6. پروتکل های تست خستگی به صورت های
    • تست خستگی محوری
    • تست خستگی خمش 3 نقطه
    • و تست خستگی خمش 4 نقطه می باشد.

باتشکر از همراهی شما تا پایان این مطلب. امیدوارم مورد استفاده شما باشد. سوالات و نظراتتان را از ما دریغ نکنید! همین زیر کامنت بذارید جواب می دهیم…

تگ ها

ارسال نظر شما

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

×

Hello!

Click one of our representatives below to chat on WhatsApp or send us an email to info@banumusagr.com

سلام، مسئول مربوطه را انتخاب کنید تا هم اکنون در واتساپ شما را راهنمایی کند. یا با شماره 05135424520 تماس بگیرید.

×