نرم افزار آباکوس چیست؟ — از کاربردها تا مسیر و منابع یادگیری

 

رز روفینگ: نرم افزار آباکوس، یکی از شناخته شده ‌ترین نرم‌افزارهای مهندسی به کمک کامپیوتر و از قدرتمندترین ابزارهای تحلیل المان محدود است. این نرم‌‌افزار، معمولا به منظور تحلیل غیرخطی مواد تحت شرایط استاتیک، شبه‌استاتیک و دینامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. Abaqus، معمولا در کارهای پژوهشی و در صنایعی نظیر هوافضا، اتومبیل‌سازی، ساخت تجهیزات صنعتی و عمران (سازه، ژئوتکنیک و راه) کاربرد دارد. مدل‌های رفتاری متنوع و منحصر به فرد در این نرم‌افزار، آن را به یکی از بهترین گزینه‌های تحلیل المان محدود تبدیل می‌کند. در این مقاله، به معرفی نرم افزار آباکوس و کاربردهای آن در حوزه های مختلف می‌پردازیم. در ادامه، ضمن آموزش رابط کاربری این نرم‌افزار، تفاوت‌های آن با نرم‌افزار انسیس (رقیب اصلی آباکوس) را مورد بررسی قرار می‌دهیم.

 

برنامه آباکوس چیست ؟

«آباکوس یونیفاید اِف‌ای‌اِی» (Abaqus Unified FEA)، نام یک مجموعه نرم‌افزاری مهندسی به کمک کامپیوتر (CAE) و تحلیل بر اساس روش‌های المان محدود (FEA) است. در سال‌های گذشته، این مجموعه نرم‌افزاری با عنوان «آباکوس» (ABAQUS) شناخته می‌شد. عبارت «Abaqus»، برگرفته از لغت «Abacus»، به معنای «چرتکه» است. لوگوی Abaqus نیز یک چرتکه را نمایش می‌دهد. توسعه نرم افزار Abaqus، برعهده شرکت نرم‌افزاری «سیمولیا» (SIMULIA) است. به همین دلیل، این نرم‌افزار با عنوان «سیمولیا آباکوس» نیز شناخته می‌شود.

شرکت سیمولیا، یکی از زیرمجموعه‌های شرکت معروف «داسو سیستمز» (Dassault Systèmes) به شمار می‌رود. نرم‌افزارهایی نظیر کتیا و سالیدورک، از محصولات شناخته شده داسو سیستمز در حوزه طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)، مهندسی به کمک کامپیوتر (CAE) و ساخت به کمک کامپیوتر (CAM) هستند. آوازه خوب این شرکت در توسعه نرم‌افزارهای قدرتمند، یکی از چندین دلیل محبوبیت آباکوس نزد دانشجویان و مهندسان است.

کاربرد نرم افزار آباکوس چیست ؟

برنامه آباکوس در مدلسازی، شبیه‌سازی و تحلیل المان محدود مسائل مهندسی کاربرد دارد. یکی از کاربردهای اصلی این نرم‌افزار، استفاده از آن به عنوان ابزاری برای انجام تحقیقات آکادمیک بر روی مسائل مختلف مهندسی است. به همین دلیل، نرم افزار Abaqus، محبوبیت بالایی نزد دانشجویان، اساتید و مهندسان واحدهای تحقیق و توسعه دارد.

به طور کلی، آباکوس را می‌توان در شرکت‌های خودروسازی، هواپیماسازی (صنایع هوافضا)، پتروشیمی، زیست‌شناسی، عمران (مهندسی سازه)، تجهیزات صنعتی، بسته‌بندی محصولات، الکترونیک و صنایع تولید تجهیزات پیشرفته به کار برد.

گزینه های تحلیل در نرم افزار آباکوس چه هستند ؟

برنامه آباکوس، گزینه‌های زیادی را برای اجرای تحلیل‌های مختلف در اختیار کاربران قرار می‌دهد. قابلیت‌های تحلیلی این نرم‌افزار، به نسخه مورد استفاده کاربران بستگی دارد. به عنوان مثال، نسخه کامل آباکوس (Abaqus/CAE)، تمام قابلیت‌های تحلیلی این نرم‌افزار از قبیل تحلیل‌های آکوستیک، اتصال، آسیب، ترک‌خوردگی و شکست را دربرمی‌گیرد.

از گزینه‌های تحلیل در آباکوس می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• تحلیل استاتیک تنش/جابجایی
• تحلیل دینامیک تنش/جابجایی
• تحلیل حرکت پایدار
• تحلیل تنش حرارتی
• تحلیل امواج الکترومغناطیس
• تحلیل تنش و جریان سیال
• تحلیل نفوذ جرم
• تحلیل ارتعاش و امواج آکوستیک
• تحلیل رویدادهای دینامیکی با پاسخ گذرا
• تحلیل رفتارهای شدیدا غیرخطی
• تحلیل اویلری-لاگرانژی
• تحلیل رویدادهای شبه استاتیک
• تحلیل المان مجزا
• تحلیل اویلری
• تحلیل هیدرودینامیک ذرات هموار

هدف اولیه از توسعه نرم افزار Abaqus، ارائه یک راه‌حل قدرتمند برای تحلیل رفتار غیر خطی مواد بود. به همین دلیل، امروزه این نرم‌افزار از مدل‌های رفتاری بسیار گسترده‌ای بهره می‌برد. یکی از دلایل تمایل پژوهشگران به استفاده از آباکوس نیز همین ویژگی است. مدل‌های رفتاری مواد الاستومری، از بهترین مدل‌های رفتاری موجود در آباکوس محسوب می‌شوند.

در رابطه با قابلیت‌ها و ابزارهای عمومی تا تخصصی برنامه آباکوس، فرادرس، مجموعه‌ای از فیلم‌های آموزشی جامع و کاربردی را به کمک اساتید مجرب تهیه کرده است. مشاهده این فیلم‌ها می‌توانند به شما در کسب مهارت و تسلط بر روی Abaqus کمک کنند.

• برای مشاهده مجموعه فیلم‌های آموزش نرم‌افزار آباکوس + اینجا کلیک کنید.

مراحل کار با نرم افزار آباکوس چه هستند ؟

کار با برنامه آباکوس، طی سه مرحله کلی پیش‌پردازش یا مدل‌سازی، پردازش یا تحلیل المان محدود و پس‌پردازش یا گرفتن خروجی (گزارش، تصویر، انیمیشن و غیره) انجام می‌گیرد. مراحل کار با Abaqus را می‌توان به صورت زیر نوشت:

1. ایجاد فایل برای مدل جدید
2. تعریف هندسه مدل
3. تعریف مشخصات مصالح
4. تعیین پروفیل‌ها
5. اختصاص پروفیل‌ها
6. تعیین نوع مدل (وابسته یا مستقل)
7. مش‌بندی مدل
8. انتخاب نوع تحلیل
9. اعمال شرایط مرزی
10. تعیین بارها
11. اجرای تحلیل
12. گرفتن خروجی

حداقل سیستم مورد نیاز برای نصب و اجرای نرم افزار آباکوس چیست ؟

حداقل مشخصات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری مورد نیاز برای نصب و اجرای برنامه آباکوس، در هر نسخه با نسخه دیگر کمی تفاوت دارد. Abaqus 6.14، یکی از محبوب‌ترین و متداول‌ترین نسخه‌های برنامه آباکوس محسوب می‌شود. این نسخه پایدار، تقریبا تمام ابزارهای مورد نیاز برای اجرای تحلیل‌های مختلف را در اختیار مهندسان قرار می‌دهد.

اغلب سیستم‌های کامپیوتری نسبتا جدید، قادر به اجرای این نسخه از آباکوس هستند. با این وجود، برای نصب و اجرای Abaqus 6.14، کامپیوتر شما باید دارای حداقل مشخصات سخت‌افزاری و نرم‌افزاری زیر باشد:

• سیستم عامل
  • ویندوز 7 به بالا
• فضای ذخیره‌سازی
  • حداقل 20 گیگابایت فضای خالی
• حافظه موقت (RAM)
  • حداقل 4 گیگابایت
• پردازنده (CPU)
  • پردازنده چندهسته‌ای

محیط های موجود در مجموعه آباکوس چه هستند ؟

آباکوس، یک مجموعه نرم‌افزاری است. این مجموعه، از محیط‌هایی با قابلیت‌های مشابه (عمومی) و قابلیت‌های متفاوت (اختصاصی) تشکیل می‌شود. از محیط‌های اصلی در مجموعه آباکوس می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ABAQUS/CAE
• Abaqus/Standard
• Abaqus/Explicit

در ادامه، به معرفی محیط‌های بالا و دیگر نرم‌افزارهای مجموعه Abaqus می‌پردازیم.

Abaqus CAE چیست ؟

Abaqus CAE، عنوان کامل‌ترین نرم‌افزار در مجموعه آباکوس است. پسوند «CAE» در نام این نرم‌افزار، حروف اول عبارت «محیط کامل آباکوس» (Complete Abaqus Environment) را نمایش می‌دهد. قابلیت‌ها و ابزارهای Abaqus CAE، امکان اجرا، ویرایش، کنترل، بررسی و به تصویر کشیدن تحلیل‌های پیشرفته را فراهم می‌کنند.

تمامی مراحل طراحی به کمک کامپیوتر از قبیل مدلسازی، تحلیل، مدیریت کار و گرفتن خروجی، با استفاده از رابط کاربری ساده و کاربردی Abaqus CAE قابل انجام هستند. از ویژگی‌های این رابط کاربری می‌توان به مدلسازی پارامتری/مبتنی بر مشخصه، کار با رابط گرافیکی/رابط دستوری و امکان سفارشی‌سازی محیط اشاره کرد.

Abaqus Standard چیست ؟

Abaqus Standard، محیط نرم‌افزار آباکوس برای اجرای تحلیل‌های المان محدود در شرایط عمومی است. ابزارهای تحلیلی این محیط، برای محاسبه دقیق وضعیت تنش مورد استفاده قرار می‌گیرند. Abaqus Standard، برای مسائلی مانند تعیین فشار در ناحیه درزبندی واشر، نورد لاستیک، گسترش ترک در بدنه هواپیما و غیره کاربرد دارد.

نتایج حاصل از تحلیل‌های Abaqus Standard در هر نقطه زمانی، به عنوان شرایط اولیه تحلیل در محیط Abaqus Explicit و نتایج حاصل از تحلیل‌های Abaqus Explicit در هر نقطه زمانی، به عنوان شرایط اولیه تحلیل در محیط Abaqus Standard قابل استفاده هستند. محیط استاندارد آباکوس، از اصول انتگرال‌گیری ضمنی برای تحلیل مسائل استفاده می‌کند. به همین دلیل، این محیط، گزینه مناسبی برای حل مسائل استاتیک، دینامیک با سرعت پایین یا حرکت پایدار است.

Abaqus Explicit چیست ؟

Abaqus Explicit، یکی دیگر از محیط‌های اصلی آباکوس است که به منظور شبیه‌سازی رویدادهای دینامیکی گذرا (با سرعت بالا) مورد استفاده قرار می‌گیرد. مسائلی مانند تست سقوط محصولات، ضربه‌پذیری خودرو، ضربه بالستیک و غیره، از حوزه‌های کاربرد این محیط هستند. قابلیت Abaqus Explicit در تعریف مدل‌های رفتاری برای مسائل شدیدا غیر خطی، آن را به گزینه جذابی برای تحلیل رفتارهای شبه استاتیک نظیر نورد فلزات داغ، شکست آرام تجهیزات جذب انرژی و غیره می‌کند.

نرم افزار Abaqus CFD چیست ؟

Abaqus CFD، راهکار آباکوس برای حل طیف وسیعی از مسائل دینامیک سیالات است. این نرم‌افزار، امکان شبیه‌سازی دینامیک سیالات تراکم‌ناپذیر، انتقال حرارت سیال و جامد، همرفتی طبیعی، جریان آرام، جریان آشفته، شرایط پایدار و شرایط گذرا را فراهم می‌کند. به منظور تحلیل برهم‌کنش میان سیال و سازه، Abaqus CFD به همراه Abaqus Standard و Abaqus Explicit مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نرم افزار Abaqus Electromagnetic چیست ؟

Abaqus Electromagnetic، راه‌حل محاسباتی آباکوس برای شبیه‌سازی و حل مسائل رسانای الکتریکی پایدار، پدیده‌های پیزوالکتریک، جریان گردابی با فرکانس پایین و غیره است. تمام قابلیت‌ها و نرم‌افزارهای تخصصی معرفی شده در این بخش، با نصب Abaqus CAE در اختیار کاربران قرار می‌گیرند.

کاربردهای نرم افزار آباکوس در مهندسی چیست ؟

آباکوس، یک نرم‌افزار مهندسی به کمک کامپیوتر است. این نرم‌افزار در هر حوزه‌ای که نیاز به اجرای تحلیل‌های استاتیک، شبه‌استاتیک و دینامیک باشد، کاربرد دارد. صنایع مختلف، هر یک با توجه به نیازهای خود، از قابلیت‌های Abaqus بهره می‌گیرند. در ادامه، به معرفی کاربردهای آباکوس در عمران، هوافضا و صنعت می‌پردازیم.

کاربرد نرم افزار آباکوس در مهندسی عمران و ژئوتکنیک چیست ؟

آباکوس، نرم‌افزاری است که در گرایش‌های مختلف رشته مهندسی عمران نظیر مهندسی سازه، مهندسی ژئوتکنیک، مهندسی راه و غیره کاربرد دارد. از قابلیت‌های Abaqus در مسائل عمرانی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• 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 نرم افزار آباکوس در حوزه‌های مختلف مهندسی عمران، به موارد بالا ختم نمی‌شود. به عنوان مثال، مهندسان عمران در گرایش سازه‌های هیدرولیکی می‌توانند از قابلیت‌های تحلیل دینامیک سیالات در این نرم‌افزار برای حل مسائل مرتبط با تخصص خود استفاده کنند. قابلیت‌های Abaqus به قدری گسترده است که نمی‌توان برای کاربرد آن در رشته‌های مهندسی، محدودیت خاصی قائل شد.

کاربرد نرم افزار آباکوس در هوافضا چیست ؟

محصولات نرم‌افزاری شرکت داسو سیستمز نظیر کتیا و سالیدورک، از نام‌های آشنا در صنایع هوافضا (مخصوصا هواپیماسازی) هستند. نرم‌افزار کتیا، تقریبا تمام جنبه‌های مرتبط با تحلیل و طراحی سازه‌های هوایی را پوشش می‌دهد. با این وجود، نرم‌افزار آباکوس نیز در این حوزه کاربرد دارد. برخی از قابلیت‌های تحلیلی Abaqus در حوزه هوافضا عبارت هستند 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

کاربرد نرم افزار آباکوس در صنعت چیست ؟

کاربرد برنامه آباکوس در صنعت، با دیگر نرم‌افزارهای بزرگ نظیر کتیا تفاوت دارد. کاربران آباکوس، معمولا از این نرم‌افزار برای مقاصد تحقیقاتی استفاده می‌کنند. از قابلیت‌های Abaqus 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

رابط کاربری نرم افزار آباکوس چگونه است ؟

نرم افزار آباکوس، از یک رابط کاربری نسبتا ساده برخوردار است. تصویر زیر، رابط کاربری این نرم افزار را نمایش می‌دهد.

بخش‌های شماره‌گذاری شده در تصویر بالا عبارت هستند از:

1. Title bar: نوار عنوان
2. Menu bar: نوار منو
3. Toolbars: نوار ابزارها
4. Context bar: نوار ابزار موضوعی
5. Model Tree / Results Tree: نمایش درختی اطلاعات مدل / نتایج مدل
6. Toolbox area: ناحیه جعبه ابزار
7. Canvas and Drawing area: بوم و ناحیه ترسیم
8. Viewport: پنجره نمایش ترسیمات
9. Prompt area: ناحیه اعلان
10. Message area or Command line: ناحیه پیغام یا خط فرمان

در ادامه، عملکرد هر یک از بخش‌های رابط کاربری Abaqus را توضیح می‌دهیم.

نوار عنوان Abaqus

«نوار عنوان» (Title Bar)، عنوان نسخه برنامه آباکوس، عنوان مدل فعلی و عنوان نمای فعلی را نمایش می‌دهد. دکمه‌های اصلی پنجره نرم‌افزار نظیر بستن، بزرگ کردن و جمع کردن نیز در نوار عنوان قرار دارند.

نوار منو Abaqus

«نوار منو» (Menu Bar)، شامل تمام منوهای موجود در نرم‌افزار است. این منوها، امکان دسترسی به ابزارهای آباکوس را فراهم می‌کنند. با توجه به محیط انتخابی از نوار ابزار موضوعی، چند منوی متفاوت در این نوار به نمایش درمی‌آیند. این منوها در زیر نوار عنوان نرم‌افزار قرار دارند.

هنگام اجرای نرم افزار Abaqus، منوهای زیر در نوار منو ظاهر می‌شوند:

• File
• Model
• Viewport
• View
• Plug-ins
• Help

رزروفینگ