Giới Thiệu về những loại sản phẩm của Abaqus và tổng quan về chiêu thức thành phần hữu hạnTrước khi khám phá sâu về ứng dụng Abaqus, tìm hiểu và khám phá về những mẫu sản phẩm trong Abaqus là việc không hề bỏ lỡ. Sau đây, tất cả chúng ta sẽ xem qua một cách tổng quan về những loại sản phẩm trong Abaqus .
I. Những sản phẩm của Abaqus:
Abaqus bao gồm 2 sản phẩm phân tích chính: Abaqus/Standard (Abaqus/ Tiêu chuẩn) và Abaqus/Explicit (tạm dịch “Abaqus/Rõ ràng”). Ngoài ra còn có 4 sản phẩm phân tích bổ trợ với mục đích chuyên biệt cho Abaqus/Standard: ABAQUS/Aqua, ABAQUS/Design, ABAQUS/AMS, và ABAQUS/Foundation. Ngoài ra, Giao diện Abaqus của MOLDFLOW và MSC.ADAMS là giao diện tương ứng của các phần mềm MOLDFLOW và ADAMS/Flex. Hơn nữa, ABAQUS cũng cung cấp các trình dịch chuyển đổi các dữ liệu từ các bộ tiền xử lý (preprocessors – Các phần mềm chia lưới (Tiền xử lí)) của bên thứ ba thành đầu vào cho các phân tích ABAQUS và chuyển đổi đầu ra từ các phân tích ABAQUS thành các dữ liệu cho các bộ hậu xử lý bên thứ ba (Matlab, Mathematica, Maple,…). ABAQUS / CAE là môi trường ABAQUS hoàn chỉnh bao gồm các khả năng tạo mô hình (Modeling) ABAQUS, gửi và mô phỏng ABAQUS cũng như đánh giá kết quả. ABAQUS / Viewer là một tập hợp con của ABAQUS / CAE chỉ bao gồm chức năng xử lý, hiển thị kết quả. Mối quan hệ giữa các sản phẩm này được thể hiện trong hình sau:
1.ABAQUS/Standard
ABAQUS / Standard là một loại sản phẩm nghiên cứu và phân tích đa năng, hoàn toàn có thể xử lý một loạt những yếu tố tuyến tính và phi tuyến tương quan đến tĩnh học, động lực học, nhiệt học và trường điện từ của những chi tiết cụ thể .
2.ABAQUS/Explicit
ABAQUS / Explicit là mẫu sản phẩm xử lí chuyên biệt cho những yếu tố sử dụng công thức explicit dynamic finite element ( Tạm dịch “ thành phần hữu hạn động rõ ràng ” ). Sản phẩm này rất tương thích với những bài toán mô phỏng những sự kiện xảy ra với thời hạn ngắn như những bài toán va chạm, nổ, …. Hơn nữa, loại sản phẩm cũng rất mạnh trong việc xử lí những yếu tố phi tuyến tương quan đến việc biến hóa những điều kiện kèm theo tiếp xúc ví dụ điển hình như mô phỏng hình thành ( forming simulations ) .
3.ABAQUS/CAE
ABAQUS / CAE ( Môi trường ABAQUS hoàn hảo ) là một thiên nhiên và môi trường đồ họa, tương tác cho ABAQUS. Nó được cho phép những quy mô được tạo ra một cách nhanh gọn và thuận tiện bằng cách tạo ra hoặc nhập quy mô để nghiên cứu và phân tích và phân tách mô hình thành những vùng hoàn toàn có thể chia lưới ( Mesh ) được. Các đặc tính vật lý và vật tư hoàn toàn có thể được gán cho quy mô, cùng với tải trọng và điều kiện kèm theo biên. ABAQUS / CAE chứa những tùy chọn rất can đảm và mạnh mẽ để chia lưới hình học và kiểm tra hiệu quả. Sau khi hoàn tất quy mô, ABAQUS / CAE hoàn toàn có thể gửi, giám sát và trấn áp những việc làm nghiên cứu và phân tích. Mô-đun Hình ảnh hóa ( Visualization module ) sau đó hoàn toàn có thể được sử dụng để diễn giải tác dụng. Chỉ có mô-đun Hình ảnh hóa của ABAQUS / CAE ( ABAQUS / Viewer ) được đề cập trong hướng dẫn này. Nếu muốn học cách sử dụng những góc nhìn khác của Abaqus thì bạn hoàn toàn có thể tham gia những khóa học nâng cao .
4.ABAQUS/Viewer
ABAQUS / Aqua là một tập hợp những năng lực tùy chọn hoàn toàn có thể được thêm vào ABAQUS / Standard. Nó được phong cách thiết kế để mô phỏng những khu công trình ngoài thềm lục địa, ví dụ điển hình như dàn khoan dầu. Một số năng lực tùy chọn gồm có tác động ảnh hưởng của tải trọng và sức nổi của sóng và gió .
5.ABAQUS/Design
ABAQUS / Design là một tập hợp những năng lực tùy chọn hoàn toàn có thể được thêm vào ABAQUS / Standard để triển khai những thống kê giám sát độ nhạy của phong cách thiết kế ( nghiên cứu và phân tích độ nhạy ) .
6.ABAQUS/AMS
ABAQUS / AMS là năng lực tùy chọn hoàn toàn có thể được thêm vào ABAQUS / Standard. Nó sử dụng eigensolver ( Bộ giải giá trị riêng / vector riêng ) đa cấp cấu trúc con ( AMS ) tự động hóa trong quy trình khai thác giao động tự nhiên .
7.ABAQUS/Foundation
ABAQUS / Foundation cung ứng năng lực truy vấn hiệu suất cao hơn vào công dụng nghiên cứu và phân tích động học và tĩnh học tuyến tính trong ABAQUS / Standard .
8.ABAQUS Interface for MOLDFLOW (Giao diện của MOLDFLOW trong ABAQUS)
Giao diện ABAQUS cho MOLDFLOW dịch thông tin quy mô thành phần hữu hạn từ nghiên cứu và phân tích dòng chảy khuôn để tạo ra một phần tệp nguồn vào ABAQUS
9.ABAQUS Interface for MSC.ADAMS (Giao diện của MSC.ADAMS trong phần mềm ABAQUS)
Giao diện ABAQUS cho MSC.ADAMS được cho phép những quy mô thành phần hữu hạn ABAQUS được đưa vào như những thành phần linh động trong dòng mẫu sản phẩm MSC.ADAMS. Giao diện dựa trên công thức tổng hợp chính sách thành phần của ADAMS / Flex .
10.ABAQUS translators (Trình dịch ABAQUS)
ABAQUS phân phối những trình dịch sau :
- abaqus fromnastran dịch tệp dữ liệu đầu vào của NASTRAN sang tệp đầu vào ABAQUS.
- abaqus frompamcrash dịch tệp đầu vào PAM-CRASH thành tệp đầu vào ABAQUS.
- abaqus toOutput2 dịch tệp cơ sở dữ liệu đầu ra ABAQUS sang định dạng tệp NASTRAN Output2.
- abaqus tozaero cho phép bạn trao đổi dữ liệu khí đàn hồi giữa các sản phẩm phân tích ABAQUS và ZAERO.
II. Tổng quan về phương pháp phần tử hữu hạn:
Phần này chúng ta sẽ xem lại những điều cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn. Một ví dụ đơn giản về giàn, được ràng buộc ở một đầu và được tải ở đầu kia như thể hiện trong hình dưới. Mục tiêu của phân tích là tìm chuyển vị của đầu tự do của giàn, ứng suất trong giàn và phản lực ở đầu bị ràng buộc của giàn.
Bước tiên phong của bất kể mô phỏng thành phần hữu hạn nào là rời rạc hóa hình học trong thực tiễn của cấu trúc bằng cách sử dụng tập hợp những thành phần hữu hạn. Mỗi thành phần hữu hạn đại diện thay mặt cho một phần rời rạc của cấu trúc. Các thành phần hữu hạn được nối với nhau bởi những nút dùng chung. Số thành phần trên một đơn vị chức năng chiều dài, diện tích quy hoạnh hoặc thể tích trong một lưới được gọi là tỷ lệ lưới. Trong nghiên cứu và phân tích ứng suất, chuyển vị của những nút là những biến cơ bản mà ABAQUS đo lường và thống kê. Khi đã biết những chuyển vị nút, ứng suất và biến dạng trong mỗi thành phần hữu hạn hoàn toàn có thể được xác lập một cách thuận tiện .
Sau khi mô hình hóa và chia lưới ta có hình sau:
Biểu đồ phần thân tự do cho mỗi nút trong mô hình được thể hiện trong hình dưới. Nói chung, mỗi nút sẽ mang tải trọng bên ngoài tác dụng lên mô hình, P và nội lực trong, I, gây ra bởi ứng suất trong các phần tử gắn với nút đó. Để một mô hình ở trạng thái cân bằng tĩnh, lực tác dụng lên mỗi nút phải bằng 0; tức là nội lực và ngoại lực tại mỗi nút phải cân bằng lẫn nhau. Đối với nút a, phương trình cân bằng này có thể nhận được như sau.
Giả sử rằng sự biến hóa chiều dài của thanh là nhỏ, thì biến dạng trong thành phần 1 được cho bởi công thức :
Giả sử rằng vật tư đàn hồi, ứng suất trong thanh được tính bằng biến dạng nhân với môđun đàn hồi E :
Lực dọc trục công dụng lên nút cuối tương tự với ứng suất trong thanh nhân với diện tích quy hoạnh mặt cắt ngang của nó, A. Do đó, mối quan hệ giữa nội lực, đặc tính vật tư và chuyển vị thu được :
Do đó, trạng thái cân đối tại nút a hoàn toàn có thể được viết là :
Cân bằng tại nút b phải tính đến nội lực công dụng từ cả hai thành phần tham gia tại nút đó. Nội lực từ thành phần 1 lúc này đang tác động ảnh hưởng ngược chiều và do đó trở thành âm. Phương trình tác dụng :
Các phương trình cân bằng này cần được giải đồng thời để có được chuyển vị của tất cả các nút. Yêu cầu này đạt được tốt nhất bằng kỹ thuật ma trận; vì vậy chúng ta sẽ viết hệ phương trình dưới dạng ma trận. Nếu tính chất và kích thước của hai phần tử giống nhau, phương trình cân bằng có thể được đơn giản hóa như sau:
Chúng tôi quan tâm đến việc có được lời giải cho phương trình cân bằng trong đó các lực tác dụng bên ngoài, P, cân bằng với các lực sinh ra bên trong, I. Khi thảo luận về phương trình này sẽ liên quan đến hội tụ và phi tuyến, chúng ta có:
Do đó, đối với cấu trúc hai phần tử, ba nút hoàn chỉnh, chúng tôi sửa đổi các dấu hiệu và viết lại phương trình cân bằng dưới dạng
Sau đó, hệ phương trình này hoàn toàn có thể được giải để nhận những giá trị của ba biến chưa biết :, và ( được chỉ rõ trong bài toán là 0,0 ). Khi đã biết những chuyển vị, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể quay lại và sử dụng chúng để tính ứng suất trong những thành phần giàn .
