قید مدفون در آباکوس یا embedded constraint
به وسیله قید مدفون در آباکوس یا embedded constraint قادر خواهید بود تا بخشی از یک مدل را به کمک یک ناحیه میزبان(Host) و یا تمام مدل، درون قسمتی دیگر مدفون کنید. شما می توانید با مشخص کردن ناحیه مدفون شده، ناحیه میزبان، مقدار تلرانس فاکتور وزنی (به صورت گرد شده) و مقدار صحیح تلرانس خارجی و یا مقدار اعشاری آن، این قید را تعریف کنید.
برای دسترسی و استفاده از این قید:
1) از مسیر Main Menu > Constraint > Create
و یا در ماژول Interaction ، از نوار ابزار واقع در این ماژول، آیکون مشخص شده زیر را انتخاب کنید.
2) در پنجره Create Constraint بعد از نام گذاری، در قسمت Type قید مربوطه (Embedded region) را انتخاب کنید.
3) در این مرحله می بایست ناحیه مورد نظر را با کلیک کردن روی مدل، انتخاب کنید.
اگر مدل شما شامل ترکیبی از مش و هندسه بود، در این صورت با کلیک بر روی هر یک از آنها می توانید ناحیه مورد نظر را انتخاب کنید.
4) انتخاب ناحیه میزبان (Host)
شما می توانید در نوار اعلان به دو صورت ناحیه میزبان را انتخاب کنید:
الف)اگر می خواهید ناحیه ای را بر روی مدل انتخاب کنید، گزینه Select Region را زده و بر روی قسمت مربوطه روی مدل کلیک کنید
ب) و یا اگر می خواهید ناحیه تعیین شده را در کل مدل اعمال کنید گزینه Whole Model را انتخاب کنید.
5) و در انتها بعد از پشت سر گذاشتن مراحل فوق، پنجره Edit Constraint باز می شود. بعد از اعمال مقادیر ذیل، این قید به مدل شما اعمال می شود :
- مقدار تلرانس فاکتور وزنی (به صورت گرد شده) : می توانید مقدار کوچکی را تعیین کنید که فاکتور وزنی صفر شود. بطور پیش فرض مقدار، 10-6 است.
- مقدار صحیح تلرانس خارجی : شما می توانید مقدار مطلقی را تعیین کنید که ممکن است یک گره در ناحیه مدفون شده خارج از منطقه میزبان قرار داشته باشد. اگر این پارامتر حذف شود یا مقدار آن 0.0 باشد ، مقدار اعشاری تلرانس خارجی اعمال می شود.
- مقدار اعشاری تلرانس خارجی : شما می توانید مقدار اعشاری تعیین کنید که توسط آن یک گره در ناحیه مدفون شده خارج از منطقه میزبان قرار گیرد. مقدار اعشاری بر اساس اندازه متوسط عنصر در منطقه میزبان است. مقدار پیش فرض 0.05 است.
عناصر مدفون شده (Embedded Elements)
روش عناصر مدفون شده زمانی به کار گرفته می شود که بخواهیم یک عنصر یا گروهی از آنها را در عناصر میزبان (Host) مدفون کنیم. بطور مثال، می توان برای مدل تقویت شده میلگرد از این روش استفاده کرد. نرم افزار آباکوس روابط هندسی بین گره های عناصر مدفون شده و میزبان را جستجو می کند. اگر گره عنصر مدفون شده در داخل عنصر میزبان قرار داشته باشد، درجات آزادی انتقالی (Translational Degrees of Freedom)و فشار منافذ (Pore Pressure Degree of Freedom) در گره ها حذف می شود و گره تبدیل می شود به «گره مدفون شده». درجات آزادی انتقالی و فشار منافذ گره مدفون شده، مقید به مقادیر درون یابی شده از درجات آزادی عنصر میزبان می باشند. عناصر مدفون شده مجاز به داشتن درجات آزادی چرخشی هستند اما، این چرخش ها با مدفون شدن مقید و محدود نمی شوند. لذا تعاریف بیشتری از عناصر مدفون شده نیاز است.
انواع عناصر مدفون شده قابل قبول
انواع مختلف عنصر را می توان در مجموعه عناصر حاوی عناصر مدفون شده و مجموعه عناصر میزبان به کار برد. با این حال، تمامی عناصر میزبان فقط می توانند درجات آزادی انتقالی و فشاری منافذ را داشته باشند. تعداد درجات آزادی انتقالی در یک گره روی عنصر مدفون شده باید با تعداد درجات آزادی انتقالی در گره عنصر میزبان برابر باشد. اگر عناصر نوع FP2D2، FP3D2[2] ، FPC2D2 و FPC3D2 فقط با درجه آزادی فشار منافذ در یک عنصر میزبان مدفون شده باشند که دارای هر دو درجه آزادی انتقالی و فشار منافذ باشند، فقط درجه آزادی فشار منافذ مشترک در گره مدفون شده محدود و مقید می شود.
انواع کلی « عناصر مدفون شده – در – عناصر میزبان » در ذیل ارائه شده است :
- مدل های دو بعدی (2D- Models) :
- تیر – در – جسم جامد
- جسم جامد – در – جسم جامد
- تیر – در – جسم جامد
- خرپا- در – جسم جامد
- لوله حاوی سیال – در – جسم جامد
- مدل های متقارن (Axisymmetric Models) :
- غشاء – در – جسم جامد (Abaqus/Standard only)
- پوسته – در – جسم جامد
- جسم جامد – در – جسم جامد
- سطح – در – جسم جامد (Abaqus/Standard only)
- مدل های سه بعدی (3D- Models) :
- تیر – در – جسم جامد
- غشاء – در – جسم جامد
- پوسته – در – جسم جامد
- جسم جامد – در – جسم جامد
- سطح – در – جسم جامد
- خرپا- در – جسم جامد
- لوله حاوی سیال – در – جسم جامد
تعیین عناصر میزبان
بصورت پیش فرض، عناصر موجود در مجاورت عناصر مدفون شده به دنبال عناصری هستند که دارای گره های مدفون شده باشند. گره های مدفون شده بعد از دریافت واکنش مثبت از جانب این عناصر میزبان، مقید و محدود می شوند. برای جلوگیری از محدود شدن برخی از عناصر در گره های مدفون شده، می توانید مجموعه ای از عناصر میزبان را تعریف کنید. جستجو به این زیر مجموعه از عناصر میزبان در مدل محدود می شود. اگر گره های مدفون شده نزدیک به ناپیوستگی های مدل (ترک ، تماس بهم و غیره) باشند ، این ویژگی اکیداً توصیه می شود.
طریقه استفاده در آباکوس (Abaqus/CAE) :
Interaction module > Create Constraint > Embedded region :
هنگام تعیین ناحیه میزبان از نوار اعلان گزینه Select Region را انتخاب کنید.
تعیین عناصر مدفون شده
شما باید عناصر مدفون شده را مشخص کنید. عناصر منفرد یا مجموعه عناصر را می توان مشخص کرد. به طور پیش فرض، آباکوس در صورت نتوانستن در قراردادن کامل تمامی عناصر مدفون شده مدنظر در عناصر میزبان ، پیام خطایی صادر می کند. به صورت اختیاری، می توانید جاسازی جزئی داشته باشید بدین ترتیب که در آن فقط گره هایی از عناصر مدفون شده که در داخل عناصر میزبان محدود می شوند، را مجاز کنید.
عنصر مدفون شده ممکن است برخی از گره ها را با عناصر میزبان به اشتراک بگذارد. هر چند که این گره ها، گره های میزبان در نظر گرفته نمی شوند.
طریقه استفاده در آباکوس (Abaqus/CAE) :
شما تنها مجاز هستید که از عناصر مدفون شده بصورت کامل استفاده کنید.
Interaction module > Create Constraint > Embedded region ناحیه مدفون شده را انتخاب کنید :
تعیین گره های مدفون شده
به صورت اختیاری، می توانید گره های مدفون شده را تعیین کنید. گره های تکی یا مجموعه گره ها را می توان تعیین کرد. بطور پیش فرض، آباکوس در صورتی که نتواند بطورکامل تمام گره های مدفون شده که از قبل مشخص شدند را در عناصر میزبان جاسازی کند، پیام خطایی صادر می کند.
طریقه استفاده در آباکوس (Abaqus/CAE) :
گره های مدفون شده در آباکوس پشتیبانی نمی شود.
تعریف تلرانس های هندسی
برای اینکه مشخص شود چه مقدار می تواند گره مدفون شده خارج از ناحیه عناصر میزبان در مدل قرار داشته باشد، از تلرانس هندسی استفاده می شود. بطور پیش فرض، گره های مدفون شده باید در فاصله محاسبه شده که حاصلضرب اندازه متوسط تمام عناصر مدفون نشده در داخل مدل در 0.05 است، قرار گیرند. با این حال ، می توانید این تلرانس را تغییر دهید.
شما می توانید تلرانس هندسی را به عنوان کسری از اندازه متوسط همه عناصر مدفون نشده در مدل تعریف کنید. و به همین صورت می توانید تلرانس هندسی را به عنوان فاصله مطلق و دقیق در واحدهای طولی انتخاب شده برای مدل تعریف کنید. در صورت تعیین کردن هر دو تلرانس خارجی ، آباکوس از تلرانسی که ضریب اطمینان بیشتری دارد استفاده می کند. اندازه متوسط تمام عناصر مدفون نشده در قسمت بیرونی عدد (اعشاری) محاسبه و ضرب می شود، سپس برای تعیین تلرانس با ضریب اطمینان بیشتر بین این دو با مقدار صحیح تلرانس خارجی مقایسه می شود. در شکل زیر ، تلرانس خارجی عناصر مدفون شده در عناصر میزبان بصورت ناحیه های سایه زده نشان داده شده است.
اگر گره مدفون شده در داخل منطقه تلرانس گذاری شده باشد، گره محدود به عناصر میزبان می شود. موقعیت این گره بطوریکه گره دقیقاً به عناصر میزبان منتقل شود، تنظیم می شود. اگر گره مدفون شده بیرون از ناحیه تلرانس گذاری شده قرار گیرد، نرم افزار اخطار می دهد.
طریقه استفاده در آباکوس (Abaqus/CAE) :
Interaction module > Create Constraint > Embedded region > Fractional exterior tolerance or Absolute exterior tolerance
تنظیم موقعیت گره های مدفون شده
اگر یک گره مدفون شده نزدیک به یک لبه یا وجه یک عنصر در یک عنصر میزبان قرار داشته باشد، از نظر محاسباتی انجام یک تنظیم کوچک در موقعیت گره مدفون شده کاملا امکان پذیر و موثر است تا گره دقیقاً روی لبه یا وجه عنصر میزبان قرار بگیرد. زمانی یک تلرانس کوچک معنا پیدا می کند که در آن فاکتورهای وزنی گره ها، روی یک عنصر میزبان مرتبط با یک گره مدفون شده صفر می شود. فاکتورهای کوچک وزنی متناسب با وزن اولیه آن ها به گره های دیگر موجود در عنصر میزبان توزیع می شوند و موقعیت گره مدفون شده بر اساس فاکتورهای وزن جدید تنظیم می شود. این تنظیم فقط در ابتدای تجزیه و تحلیل انجام می شود و هیچ گونه فشاری در مدل ایجاد نمی کند. این عمل، جهت ایجاد تنظیمات کوچک برای قرار دادن گره های مدفون شده در لبه یا وجه یک عنصر میزبان بسیار مفید است. اگر برای ایجاد تغییرات قابل توجه در موقعیت گره های مدفون شده از مقدار عددی بزرگ تلرانس (بصورت غیر پیش فرض) استفاده می شود، باید مشی را که پس از تنظیم به دست آمده با دقت مرور کنید.
طریقه استفاده در آباکوس (Abaqus/CAE) :
Interaction module > Create Constraint > Embedded region > Weight factor roundoff tolerance
استفاده با قید های حرکتی چندگانه
اگر گره مدفون شده ای نیز توسط چند نقطه، معادله، کوپلینگ حرکتی، قیدهای مبتنی بر سطح یا قیدهای صلبی مقید شود، محدودیت بیش از حد معرفی می شود و پیام خطایی صادر می شود. اگر یک شرط مرزی به گره مدفون شده اعمال شود، تعریف عنصر مدفون شده همیشه اولویت دارد. شرط مرزی نادیده گرفته می شود، و یک پیام هشدار دهنده صادر می شود.
تعریف سطوح روی عناصر مدفون شده
صرف نظر از اینکه عناصر به صورت کامل یا جزئی مدفون شده باشند، رویه های عناصر مدفون شده، بخش مدنظر از سطح کلی که به طور خودکار برای اعمالی که روی مدل بصورت تماسی برقرار هستند (Interaction) ، نمی باشند. علاوه بر این ، هر تعریفی از سطح مبتنی بر این عناصر باید مشخص کننده رویه (سطح) بصورت واضح باشد.
محدودیت ها
برای روش عنصر مدفون شده محدودیت های زیر وجود دارد :
- عناصر دارای درجه آزادی چرخشی (به جز عناصر متقارن (بصورت پیچ و تاب خورده)) نمی توانند به عنوان عناصر میزبان استفاده شوند.
- چرخش ، دما ، فشار صوتی و درجات آزادی بالقوه الکتریکی در یک گره مدفون شده محدودیتی ندارند.
- عناصر میزبان نمی توانند خودشان مدفون شوند.
- ماده تعریف شده عنصر میزبان در یک مکان مشترک از نقطه ادغام با ماده تعریف شده عنصر مدفون شده جایگزین نمی شود.
- جرم و سختی اضافی ناشی از عناصر مدفون شده به مدل اضافه می شود.
- اگر از عناصر چهار ضلعی اصلاح شده به عنوان عناصر میزبان استفاده شود، فقط گره های موجود در گوشه برای مقید کردن گره های مدفون شده استفاده می شوند.
مثال
مثالی را که در شکل زیر نشان داده شده است،در نظر بگیرید. عناصر 3 (خرپا) و 4 (غشا) در عناصر 1 و 2 نهفته است. عنصر 1 توسط گره های a ، b ، c ، d ، e ، f ، g و h تشکیل شده است. عنصر 2 توسط گره های e ، f ، g ، h ، i ، j ، k و l تشکیل شده است. عنصر 3 توسط گره های A و B تشکیل شده است. و عنصر 4 توسط گره های C ، D ، E و F تشکیل می شود. اگر مجموعه عناصر میزبان شامل عناصر 1 و 2 باشد و مجموعه عناصر مدفون شده به ترتیب شامل عناصر 3 و 4 باشد ، آباکوس سعی خواهد کرد که اگر گره های مدفون شده ( A ،B ، C، D، E ،F ) در عناصر میزبان 1 یا 2 قرار داشته باشند، را پیدا کند. اگر مشخص شود گره A نزدیک به وجه a-b-f-e از عنصر 1 قرار دارد ، تمام درجات آزادی در گره A محدود به گره های a ، b ، f ، و e ، با فاکتورهای وزنی مناسب بر اساس موقعیت هندسی گره A در عنصر 1 تعیین می شود. به ترتیب ، اگر مشخص شود گره B درون عنصر 1 قرار دارد و گره E نزدیک به لبه g – k از عنصر 2 قرار دارد، به همین ترتیب، تمام درجات آزادی در گره B محدود به گره های a ، b ، c ، d ، e ، f ، g و h و تمام درجات آزادی در گره E به محدود به گره های g و k ، با فاکتورهای وزنی مناسب بر اساس مکان هندسی گره B در عنصر 1 و موقعیت هندسی گره E در لبه g-k از عنصر 2 تعیین می شوند.
شما باید اطمینان حاصل کنید که تمام گره های موجود در عناصر مدفون شده مورد نظر به درستی محدود به گره های عناصر میزبان باشند. این را می توان با انجام تجزیه و تحلیل بررسی داده ها تأیید کرد. برای هر گره مدفون شده لیستی از گره هایی که برای محدود کردن این گره استفاده می شود و فاکتورهای وزن مربوط به آن در هنگام تجزیه و تحلیل داده ها که به پرونده داده منتقل می شوند، وجود دارد. اگر گره مدفون شده قیدی نداشته باشد و بطورکامل جاسازی شده باشد، پیام خطا صادر می شود.
دیدگاهتان را بنویسید