نحوه استفاده از روش SPH در آباکوس
برای اینکه نحوه استفاده از روش SPH در آباکوس بدانیم ابتدا این سوال مطرح میشود که روش SPH چیست ؟
SPH مخفف عبارت Smoothed Particle Hydrodynamics، یک روش عددی بدون نیاز به مش در شبیه سازی المان محدود است. به عبارت دیگر، در این روش نیازی به تعریف المان مانند روشهای معمول نیست و تنها مجموعهای از نقاط، جسم را تعریف میکنند. در روش SPH نقاط را ذره یا شبه ذره مینامند.
جهت مشاهده ادامه مقاله روش SPH چیست بر روی اینجا کلیک نمائید.
عناوین مهم این مقاله
فعال سازی بخش SPH در نرم افزار آباکوس
تبدیل المانها به ذرات به طور پیش فرض فعال نیست لذا ابتدا مدلسازی معمول در المان محدود انجام و سپس در ماژول مش، قسمت نوع المان، گزینه تبدیل به ذرات تایید میشود. پس از تبدیل المانها به ذرات، به بررسی سایر تنظیمات این بخش پرداخته میشود.
Mesh module: MeshElement Type: Conversion to particles: Yes
انتخاب معیار تبدیل در آباکوس
برای شروع عملیات تبدیل المانها به ذرات میتوان زمان خاصی را مشخص کرد که در این صورت باید گزینه Time در قسمت Criterion انتخاب و در قسمت Threshold مقدار زمان وارد شود. به طور مثال، اگر زمان صفر وارد شود، از ابتدای تحلیل، المانها به ذرات تبدیل خواهد شد. مثال کاربردی برای این گزینه، شبیه سازی برخورد سیال به جسم صلب میتواند باشد.
علاوه بر زمان، میتوان تبدیل به ذرات را وابسته به حداکثر تنش و حداکثر کرنش نیز در نظر گرفت. مثلاً حین تغییر شکل در شبیه سازی، اگر مقدار مطلق حداکثر کرنش بیشتر از مقدار تعیین شده در Threshold شود، تبدیل المانها به ذرات آغاز میشود. برای وابسته به تنش نیز همین روال صادق است. مثال کاربردی برای این گزینه شامل شبیه سازی انفجار است.
تعداد ذرات در هر ضلع (PPD)
به طور پیش فرض، هر ذره از هر المان اولیه تولید می شود. امّا تعداد ذرات تولید شده در جهت ایزوپارامتری المان ها (PPD)، قابل کنترل است. تعداد کل ذرات تولید شده در هر المان به نوع المان اولیه که در حال تبدیل است بستگی دارد. PPD یا همان تعداد المانها در جهت ایزوپارامتری در قسمت Element Type اعداد 1 تا 7 قابل انتخاب است.
به طور مثال، اگر عدد 3 انتخاب شود، تبدیل المانها به ذرات به صورت یکی از موارد زیر میانجامد:
- زمانیکه المان اولیه C3D8R باشد، 27 عدد ذره از هر المان تولید میشود.
- زمانیکه المان اولیه C3D6 باشد، 18 عدد ذره از هر المان تولید میشود.
- زمانیکه المان اولیه C3D4 باشد، 10 عدد ذره از هر المان تولید میشود.
نوع تابع
در قسمت Kernel نوع تابع کرنل انتخاب میشود. عموماً در شبیه سازیها گزینه Cubic انتخاب میشود چون در این حالت، ذرات منظمتر و یکنواخت تر در کنار هم قرار میگیرند.
محدودیت های روش SPH در نرم افزار آباکوس
تبدیل المان ها به ذرات در روش SPH محدودیتهایی دارد:
- فقط المانهای پیوسته کاهش یافته C3D8R ، C3D6 و C3D4 قابلیت تبدیل به ذرات را دارند. بنابراین در حالت سه بعدی گزینه تبدیل به ذرات وجود دارد و برای مدلسازی دوبعدی امکان پذیر نیست.
- بارهای سطحی که بر روی سطح المان های اولیه اعمال میشوند، پس از تبدیل المانها به ذرات دیگر اثری نخواهند داشت. به عنوان مثال، در شبیه سازی قطعات متقارن نمیتوان صفححه تقارن تعریف کرد لذا باید کل آن مدلسازی شود و یا بارهای توزیع شده مانند فشار را میتوان به سایر سطوح المانهایی که تبدیل نمیشوند اعمال کرد (به عنوان مثال، روی یک سطح پیستون) که میتواند از طریق تماس و برخورد به ذرات فشار وارد کند. (مانند مایع تحت فشار پیستون)
- زمانیکه اجسام مدلسازی شده با استفاده از sectionهای یکسان تعریف نشده باشند، بین بخشهای تبدیل شده از اجسام با یکدیگر تعامل وجود نخواهد داشت. به عنوان مثال، اگر در جسم A و جسم B المانها به ذرات تبدیل شوند، امّا المانها با sectionهای تعریف شده مختلف با هم مرتبط هستند. پس از تبدیل، ذرات برهم کنش نخواهند داشت.
- زمانیکه یک جسم صلب مدلسازی شده باشد، نمیتوان برای بخشی از آن نیروی جاذبه و یا mass scale تعریف کرد. در واقع این دو ویژگی باید به کل جسم اعمال شود.
- تبدیل تدریجی المانها به ذرات SPH در حین تجزیه و تحلیل (بر اساس معیار کرنش، تنش) باید فقط در شبیه سازیهایی که تحت اینرسی هستند یا در تحلیلهایی که انرژی کرنشی درصد کمی از انرژی کل سیستم است، استفاده شود. به طور مثال، تبدیل تدریجی فقط باید در تحلیلهایی شامل تغییر شکل زیاد مانند ضربه شدید، انفجار و مشابه آن استفاده شود.
دیدگاهتان را بنویسید