خواص مکانیکی مواد برای شبیه سازی مهندسی
یکی از مهمترین گام های طراحی، محاسبات و شبیه سازی مهندسی دسترسی به خواص مکانیکی مواد مهندسی است. با توجه به کاربرد محصول/قطعه و تحلیل های مورد نیاز که لازم است در نرم افزار هایی مثل آباکوس، انسیس، ال اس داینا یا موارد مشابه انجام شود، باید به خواص مکانیکی مواد سازنده محصول دسترسی داشته باشیم تا بتوانیم تحلیل های درستی داشته باشیم. تحلیل هایی نظیر
- تحلیل دمایی و انتقال حرارت
- تحلیل تنش و استحکام
- کمانش و پس کمانش
- دوام و خستگی
- آسیب و شکست
- ضربه و انفجار
- مولتی فیزیک و …
دسترسی به خواص مکانیکی مواد با تست، هندبوک، مقاله، کالیبراسیون؟
ما به عنوان مهندس CAE برای انجام یک شبیه سازی درست و قابل اعتماد نیاز به پارامترها و ثوابت ماده داریم که غالبا از تست آزمایشگاهی ، هندبوک ها و گاهی از مقاله ها به دست می آید. اما در این بین با چالش های مختلفی برای ورود اطلاعات مواد به نرم افزارهای CAE مواجه هستیم. مثلا
- عدم وجود خواص غیرفیزیکی در هندبوک های مهندسی که باید با برازش منحنی، کالیبراسیون و مهندسی معکوس به دست آید.
- خطای انسانی در ورود اطلاعات به نرم افزار- مثل عدم رعایت واحدهای مهندسی و …
- عدد سازی یا تغییر اجباری یا سهوی اطلاعات مواد در مقالات (که در مقالات غیر اروپایی و امریکایی به کررات دیده می شود)
- و کلی چالش دیگر!
تست های آزمایشگاهی
راهکار مرسوم در ایران تست های مکرر آزمایشگاهی است که کلی ایراد دارد. مثل هزینه های بالا، زمان زیاد انجام تست ها و خطاهایی که در ضمن تست به دلایل مختلف در نتایج تاثیرگذار هست.
هندبوک
هندبوک ها منابع خوبی برای دسترسی به خواص مواد هستند. مثلا نمودار تنش کرنش یا نمودار S-N برای تحلیل خستگی. اما معمولا در همین حد خواص الاستیک، پلاستیک و خستگی کاربرد دارند و مثلا برای استفاده از مدل های پلاستیسته (Plasticity) و آسیب (Damage)، شکست (Fracture) و کلی خواص دیگر باید به دنبال روش های دیگر بود.
هندبوک های کاربردی (در حال بروزرسانی)
خواصی نظیر استحکام کششی، elongation، نمودار تنش-کرنش، مدول الاستیسیته، استحکام ضربه، نمودار S-N، استحکام خستگی و نمودار stress rupture دیده می شود. آلومینیوم، فولاد زنگ نزن، سوپرآلیاژها، فولادهای آلیاژی، آلیاژهای مس، تیتانیوم، مواد پلیمری و پلاستیک های تقویت شده از جمله دسته بندی های موجود در این هندبوک است.
استفاده از مقالات برای تعیین خواص مکانیکی مواد
یک کار دیگه که بیشتر توسط دانشجویان انجام می شود، استفاده از اطلاعات مقالات مشابه موضوع پروژه هست. خب این هم ایرادات زیادی دارد که بیشترین چیزی که با آن برخورد می کنیم، عددسازی ها در مقالات بخصوص غیر غربی است.
در این روش متناسب با نوع تحلیل و ماده، مقالات و منابع مشابه جستجو می شود و در قسمت Numerical analysis یا عناوین مشابه به دنبال جداول خواص مکانیکی باید گشت.
کالیبراسیون داده های آزمایشگاهی
اما راهکار بهتر کالیبراسیون یا مهندسی معکوس هست. اگر با کدنویسی آشنایید این کار برای شما راحت تر است. اما اگر نیستید نگران نباشید! کلی پلاگین و افزونه جانبی برای این کار به صورت رایگان و غیر رایگان پیدا می شود.
در بنوموسی به دلیل اهمیت موضوع، محصولات مختلفی توسعه داده شده مثل:
MatLib: کتابخانه ای از خواص مکانیکی مواد مهندسی – شامل پایگاه داده ای با بیش از 1400 متریال در 23 گروه
پلاگین Plastic Curve Generator که در تعیین ثوابت پلاستیک روابط جانسون-کوک و هولومون و … خیلی کمک می کند. در این پلاگین به کمک نمودار تنش کرنش، خواص پلاستیک، ضرایب و پارامترها تعیین می شود. برعکس این مسیر هم امکان پذیر است.
پلاگین Nitinol که برای کالیبراسیون نیتینول توسط سیمولیا توسعه داده شده و به صورت رایگان از سایت بنوموسی قابل دانلود است.
پلاگین Johnson-Cook هم به صورت رایگان در فروشگاه بنوموسی قابل دانلود است.
پلاگین MicroMechanics به صورت رایگان در فروشگاه قابل دانلود است.
و اخیرا هم که پلاگین Anisotropy Calculator که توسعه داده شده. پلاگین برای تخمین پارامترهای ناهمسانگردی بر اساس مدل های زیر استفاده میشود.
1️⃣Hill-48,
2️⃣Hill-90,
3️⃣Hill-93,
4️⃣Barlat-89,
5️⃣Barlat-91,
6️⃣Barlat-2005 (YLD2004-18P)
✅و به زودی مدل پرکابرد Chaboche-Lemaitre هم به پلاگین اضافه خواهد شد.
برای دریافت لایسنس یک ساله تماس بگیرید.
ابزاری نیاز دارید که پیدا نمی کنید؟ بنوموسی می تواند برای شما تهیه کند.