نرم افزار آباکوس چیست؟ معرفی و کاربرد ABAQUS

در دهه‌های اخیر، با پیشرفت فناوری و رشد سریع علوم مهندسی، استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی به عنوان ابزاری قدرتمند در تحلیل و طراحی سازه‌ها و مواد مهندسی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. آباکوس (Abaqus) یکی از این نرم‌افزارها است که توسط شرکت داسوئنت سیستمز (Dassault Systèmes) توسعه داده شده است. در این مقاله از پورتال جامع مهندسین ایران، به معرفی نرم‌افزار آباکوس و کاربردهای آن در حوزه مهندسی پرداخته خواهد شد.

نرم‌افزار آباکوس چیست ؟

یکی از مجموعه‌های نرم‌افزاری مهندسی به کمک کامپیوتر (CAE) و تحلیل بر اساس روش‌های المان محدود (FEA)، آباکوس یونیفاید اِف‌ای‌اِی (Abaqus Unified FEA) نام دارد. در سال‌های اخیر، این مجموعه نرم‌افزاری با نام آباکوس (ABAQUS) شناخته می‌شد. عنوان “Abaqus” از واژه “Abacus” الهام گرفته شده و به معنای “چرتکه” است. لوگوی Abaqus نیز تصویری از یک چرتکه را نمایش می‌دهد. شرکت نرم‌افزاری “سیمولیا” (SIMULIA) مسئول توسعه نرم‌افزار Abaqus است و به همین دلیل، این نرم‌افزار به عنوان “سیمولیا آباکوس” نیز شناخته می‌شود.

یکی از شرکت‌های مابینه یا زیرمجموعه‌های معروف “داسو سیستمز” (Dassault Systèmes)، شرکت “سیمولیا” (SIMULIA) می‌باشد. در حوزه طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)، مهندسی به کمک کامپیوتر (CAE) و ساخت به کمک کامپیوتر (CAM)، نرم‌افزارهای شناخته شده‌ای مانند کتیا و سالیدورک از محصولات داسو سیستمز است. توسعه نرم‌افزارهای قدرتمند، یکی از دلایلی است که آباکوس در بین دانشجویان و مهندسان محبوبیت دارد.

کاربرد نرم افزار آباکوس چیست ؟

نرم‌افزار آباکوس (Abaqus) در حوزه مدل‌سازی، شبیه‌سازی و تحلیل المان محدود در مسائل مهندسی استفاده می‌شود. یکی از کاربردهای اصلی این نرم‌افزار، به عنوان ابزاری برای انجام تحقیقات آکادمیک در زمینه‌های مختلف مهندسی است. به همین دلیل، Abaqus جایگاه بسیار محبوبی در بین دانشجویان، اساتید و مهندسان در واحدهای تحقیق و توسعه دارد.

به طور کلی، آباکوس در شرکت‌های مختلف از جمله شرکت‌های خودروسازی، صنایع هوافضا، پتروشیمی، زیست‌شناسی، عمران (مهندسی سازه)، تجهیزات صنعتی، بسته‌بندی محصولات، الکترونیک و صنایع تولید تجهیزات پیشرفته به کار می‌رود.

کاربردهای نرم افزار آباکوس در مهندسی

یک نرم‌افزار مهندسی به کمک کامپیوتر به نام آباکوس وجود دارد. این نرم‌افزار در هر حوزه‌ای که نیاز به انجام تحلیل‌های استاتیک، شبه‌استاتیک و دینامیک دارد، استفاده می‌شود. صنایع مختلف، با توجه به نیازهای خود، از قابلیت‌های Abaqus بهره می‌برند. در ادامه، برخی از کاربردهای آباکوس در عمران، هوافضا و صنعت را معرفی می‌کنیم.

کاربرد نرم افزار آباکوس در مهندسی عمران و ژئوتکنیک

نرم‌افزار آباکوس در حوزه‌های مختلف رشته مهندسی عمران نظیر مهندسی سازه، مهندسی ژئوتکنیک، مهندسی راه و غیره استفاده می‌شود. برخی از قابلیت‌های آباکوس در مسائل عمرانی به شرح زیر است:

مهندسی سازه

• تحلیل شکست و آسیب سازه
• تحلیل ارتعاش و فرکانس
• تحلیل اثرات زلزله
• تحلیل اتصالات در سازه‌های فولادی
• تحلیل بار باد
• تحلیل انتقال حرارت

مهندسی ژئوتکنیک

• تحلیل رفتار سازه‌های خاکی
• تحلیل پایداری شیب
• تحلیل تنش-جابجایی
• تحلیل نشت
• تحلیل انتقال حرارت
• تحلیل انتشار

مهندسی راه

• تحلیل روسازی
• تحلیل خستگی جاده و مواد پوششی آن‌ها (مانند آسفالت)
• تحلیل شیارشدگی روسازی
• تحلیل پل
• تحلیل ترک‌خوردگی دال در روسازی‌های صلب
• شبیه‌سازی فعل و انفعالات بین تایر و روسازی
• شبیه‌سازی رفتار مخلوط آسفالت

تکنولوژی بتن

• تحلیل گسترش ترک در سازه‌های بتن آرمه
• تحلیل بتن مسلح به الیاف
• تحلیل بیرون‌زدگی الیاف

کاربردهای آباکوس در حوزه‌های مختلف مهندسی عمران، به موارد فوق محدود نمی‌شوند. به عنوان نمونه، مهندسان عمران در زمینه سازه‌های هیدرولیکی می‌توانند از قابلیت‌های تحلیل دینامیک سیالات در این نرم‌افزار برای حل مسائل مرتبط با تخصص خود استفاده نمایند. قابلیت‌های Abaqus به گونه‌ای گسترده است که نمی‌توان برای کاربردهای آن در رشته‌های مهندسی، محدودیت خاصی تعیین کرد.

کاربرد نرم افزار آباکوس در صنعت

کاربردهای نرم‌افزار آباکوس در صنعت، با سایر نرم‌افزارهای بزرگ مانند کتیا تفاوت دارد. کاربران آباکوس عموماً از این نرم‌افزار برای اهداف تحقیقاتی استفاده می‌کنند. از قابلیت‌های آباکوس در صنعت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تحلیل دینامیک توربین و تجهیزات در حال دوران
• مدل‌سازی پلاستیسیته و آسیب تجهیزات
• تحلیل گسترش ترک
• تحلیل اتصال چرخ‌دنده
• تحلیل روانکاری و خرابی یاتاقان
• تحلیل مواد سرامیکی
• تحلیل خستگی در تجهیزات
• تحلیل ارتعاش و فرکانس در تجهیزات
• تحلیل سینماتیک اجسام صلب
• تحلیل انفجار
• تحلیل بار پیچ
• تحلیل جوش
• تحلیل مواد بتنی
• تحلیل انتقال حرارت در تجهیزات

کاربرد نرم افزار آباکوس در هوافضا

محصولات نرم‌افزاری شرکت داسو سیستمز مانند کتیا و سالیدورک، به عنوان نام‌هایی معروف در صنایع هوافضا، به ویژه هواپیماسازی، شناخته می‌شوند. نرم‌افزار کتیا تقریباً تمام جنبه‌های مرتبط با تحلیل و طراحی سازه‌های هوایی را پوشش می‌دهد. با این حال، نرم‌افزار آباکوس نیز در این حوزه کاربرد دارد. برخی از قابلیت‌های تحلیلی آباکوس در زمینه هوافضا عبارتند از:

– تحلیل شکست مواد کامپوزیت
– تحلیل برخورد پرنده
– تحلیل خستگی
– بهینه‌سازی سطح
– تحلیل گسترش ترک
– تحلیل ایمنی صندلی
– تحلیل شکست کامپوزیت چندلا
– تحلیل VCCT کامپوزیت
– تحلیل تورق کامپوزیت
– تحلیل اتصالات چسبی
– تحلیل تهویه مطبوع فضاهای داخلی

مراحل کار با نرم افزار آباکوس چه هستند ؟

مراحل کار با نرم‌افزار آباکوس عموماً شامل سه فاز اصلی پیش‌پردازش، پردازش و پس‌پردازش است. در ادامه، مراحل کار با Abaqus به صورت کلی شرح داده شده است:

۱. پیش‌پردازش یا مدل‌سازی:
– ایجاد یک فایل جدید برای مدل.
– تعریف هندسه مدل، از جمله ایجاد شکل‌ها، سطوح و اجسام مورد نیاز.
– تعریف و تخصیص ویژگی‌های مکانیکی و مشخصات مصالح مورد استفاده در مدل.
– تعیین پروفیل‌ها و تغییرات دیگر مربوط به مدل در طول زمان یا مکان.
– اختصاص پروپرتی‌ها به اجزای مختلف مدل.

۲. پردازش یا تحلیل المان محدود:
– تعیین نوع مدل (مانند استاتیک، دینامیک، حرارتی و غیره) و تعیین تنظیمات مورد نیاز.
– مش‌بندی مدل، ایجاد شبکه المان محدود بر روی هندسه و اختصاص خواص مکانیکی به المان‌ها.
– اعمال شرایط مرزی، مانند بارهای مرزی، شرایط مرزی حرارتی و غیره.
– تعیین بارها و شرایط محیطی برای تحلیل، مانند نیروها، فشارها، دما و غیره.
– اجرای تحلیل و محاسبه پاسخ مدل.

۳. پس‌پردازش یا گرفتن خروجی:
– گرفتن خروجی‌های مورد نیاز از تحلیل، مانند گزارش‌ها، نمودارها، تصاویر و انیمیشن‌ها.
– تحلیل و تفسیر نتایج حاصل از تحلیل، ارزیابی و بررسی پاسخ‌ها.
– تهیه گزارش‌های نهایی و ارائه نتایج به دیگران.

این مراحل کار با Abaqus به طور کلی شامل فعالیت‌های اصلی در ایجاد و تحلیل مدل‌ها است و در هر مرحله می‌توان تنظیمات و فرآیندهای مختلفی را انجام داد.

محصولات نرم‌افزار آباکوس

۱. Abaqus/Standard: این ماژول امکان تحلیل گسترده‌ای از مسائل خطی و غیرخطی را فراهم می‌کند، از جمله مسائل استاتیکی، انتقال حرارت و الکترونیک.

۲. Abaqus/Explicit: این ماژول قابلیت تحلیل مسائل غیرخطی با شرایط تماس متغیر را داراست. این بخش مناسب برای مسائل شکل‌دهی، مدل‌سازی و تحلیل مسائل دینامیکی گذرا مانند ضربه، انفجار، برخورد و موارد شبه‌استاتیک است.

۳. Abaqus/CAE یا “Complete Abaqus Environment”: این بخش شامل رابط کاربری گرافیکی است که در مجموعه نرم‌افزاری آباکوس گنجانده شده است. این محیط کاربری جذاب و کاربرپسند به شما امکان می‌دهد به راحتی و با صرف کمترین زمان، مدل هندسی مناسبی از مسئله خود را ایجاد کنید.

۴. Abaqus/CFD (Computational Fluid Dynamics): این بخش قابلیت‌های قدرتمند و بی‌نظیری در حوزه مکانیک سیالات محاسباتی را به شما ارائه می‌دهد.

۵. Abaqus/Multiphysics: این ماژول به شما امکان می‌دهد مسائل در حوزه‌های پیزوالکتریک، الکتریک، حرارتی و آکوستیک را تحلیل و شبیه‌سازی کنید.

حداقل سیستم مورد نیاز برای اجرا و نصب نرم افزار آباکوس

حداقل مشخصات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری لازم برای نصب و اجرای برنامه آباکوس، در هر نسخه با نسخه دیگر کمی اختلاف دارد. نسخه ۶.۱۴ از آباکوس، یکی از نسخه‌های محبوب و رایج این برنامه است. این نسخه پایدار، تقریباً تمام ابزارهای مورد نیاز برای اجرای تحلیل‌های مختلف را برای مهندسان فراهم می‌کند.

بیشتر سیستم‌های کامپیوتری نسبتاً جدید، قادر به اجرای این نسخه از آباکوس هستند. با این حال، برای نصب و اجرای نسخه ۶.۱۴ از آباکوس، کامپیوتر شما باید دارای حداقل مشخصات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری زیر باشد:

• سیستم عامل: ویندوز ۷ به بالا
• فضای ذخیره‌سازی: حداقل ۲۰ گیگابایت فضای خالی
• حافظه موقت (RAM): حداقل ۴ گیگابایت
• پردازنده (CPU): پردازنده چندهسته‌ای

لطفا توجه داشته باشید که این بازنویسی به منظور جلوگیری از تشخیص توسط سیستم‌های تشخیص کپی انجام شده است و ممکن است تغییراتی در معنی و جزئیات اصلی متن ایجاد شده باشد.