• نرم‎افزار آباکوس

 

1-   آباکوس چه تفاوتي با ساير نرم افزارهاي المان محدود دارد؟ آيا براي پروژه من مناسب است؟

براي پاسخ به اين سوال، بايستي نرم‎‏افزارهاي موجود براي روش حل المان محدود را از جنبه‎‏هاي مختلف مورد ارزيابي و مقايسه قرار داد. حتي ممکن است براي يک مسئله يا بخشي از مسايل يا در زمينه اي خاص، يکي از اين نرم‎‏افزارها مناسب‏‎تر باشد. به عنوان نمونه، نرم افزار LS Dyna مخصوص تحليل‎­هاي ديناميکي ساخته شده و قطعاً در اين زمينه امکانات و قابليت­‎هاي بيشتري را ارائه مي­‎دهد.

به صورت اجمالي مي‎‏توان گفت که آباکوس، نرم‎‏افزاري چند کاربردي (قابل استفاده در مسائل مختلف مهندسي)، با محيطي ساده و کاربر پسند و حلگري بسيار قوي و مستحکم است که با داشتن کتابخانه‎‏هاي متنوع، مي‎‏تواند بسياري از مسايل مهندسي را با دقت خوبي حل نمايد. شايد يکي از دلايل اصلي اقبال به اين نرم افزار، بحث يادگيري ساده‎تر آن به دليل عدم پيچيدگي ساختار وارد نمودن داده ها نيز باشد. به نظر بسياري از اساتيد و صنعتگران آباکوس بهترين گزينه مي‏‎باشد؛ هر چند که در خارج از کشور به علت گران بودن، شايد بهتر بودن آن کمتر احساس شود.

2-   آيا مي‎­توان از نتايج بدست آمده از حل آباکوس مطمئن بود؟ چگونه مطمئن شوم نتايجي که بدست آورده ام، صحيح هستند؟

گاهي ممکن است اين تصور براي افراد پيش آيد که صرف مدل‎­سازي در نرم افزار المان محدودي مثل آباکوس تمام کاري است که بايد انجام داد و اگر حل مسئله با موفقيت اتمام يافت، جواب مسئله مشخص شده است. متأسفانه در روش المان محدود (و کلاً در ذات همه روش‎­هاي عددي) اين اشکال وجود دارد که ممکن است در طي فرايند حل، از جواب صحيح انحراف يافته و حتي ما را به نتايجي کاملاً اشتباه برسانند. شايد افراد بسياري خود معتقد باشند که اصول کار با نرم‏‎افزار آباکوس را کاملاً مي­‎دانند؛ ولي اگر نکات لازم براي ارزيابي نتايج حل بدست آمده را به درستي ندانند، حل آن‏‎ها از دقت کافي برخوردار نيست.

در واقع، براي بررسي کارايي يک شبيه‎­سازي در نرم افزار آباکوس و اطمينان از صحت نتايج آن، دو محک مهم اعتبار سنجي(Validation) و  صحت سنجي (Verification) بايد در مورد نتايج حل صورت پذيرد.

منظور از اعتبارسنجي، اطمينان يافتن از خود روش پياده سازي روش المان محدود (صرف‎نظر از دقت جواب‎هاي بدست آمده) و در واقع تأييد همگرايي جواب­#ها است. براي بررسي اعتبار حل اجزاي محدود، تعداد المان هاي مسئله را در چند مرحله زيادتر کرده (ابعاد المان ها را نصف مي کنيم) و توزيع متغيري را که هدف ما از حل المان محدود آن متغير است، مورد توجه قرار مي دهيم. به عنوان يک قاعده سرانگشتي، نتايج نبايد با ريز کردن المان ها بيش از 10 درصد اختلاف پيدا کنند. براي توضيحات کامل در مورد بحث اعتبارسنجي، مقاله «انتخاب اندازه مناسب المان» را نيز ببينيد.

در بحث صحت سنجي، دقت و صحت نتايج به دست آمده مورد توجه قرار مي گيرد. براي اين منظور، مي توان از دو روش استفاده نمود:

1- نتايج روش اجزاي محدود براي ارزيابي با آزمايش عملي مقايسه گردد. که در اين روش نياز به انجام آزمايش‎­هايي شبيه به تحليل صورت گرفته، وجود دارد. پس از آن­‎که يکي از حل‎­هاي المان محدود با آزمايش مورد صحت سنجي قرار گرفت، براي حالت‎هاي ديگر و تغيير پارامترهاي مسئله، مي توان به نتايج حل المان محدود اعتماد نمود.

قسمت‏هاي Abaqus Verification Manual  و Abaqus Benchmarks Manual در راهنماي نرم‎‏افزار، مثال‎هاي فراواني از مسائل شبيه سازي شده در آباکوس، با آزمايش­‎هاي تجربي و نتايج آزمايشگاهي مورد مقايسه قرار گرفته است. مي‏‎توان گفت براي مسايل معمول، در صورت مدل‎سازي صحيح، نتايج داراي خطايي کمتر از 5 تا 10 درصد هستند.

2- در مواردي که امکانات اجازه آزمايش تجربي را نمي دهد، بايد نتايج شبيه سازي را با نتايج تحليلي موجود (روابطي تحليلي و رياضي که به‎­صورت مستقيم و يا عددي براي مسئله بدست آمده اند) مورد مقايسه قرار داد. در حالت‎هايي که براي مسئله اصلي به دليل پيچيدگي آن هيچ‎گونه جواب تحليلي وجود ندارد، شبيه سازي را براي وضعيت‎هاي ساده تر که نتايج تحليلي موجود است، انجام داده و نتايج آن را با حل تحليلي موجود مورد مقايسه قرار مي­دهيم.

 

3-   تفاوت بين حلگر Explicit و Standard چيست؟ از کدام يک از آن­‎ها در تحليلم استفاده کنم؟

در حالت کلي، آباکوس به جز حلگر CFD که مخصوص سيالات است، براي حل مسائل عمومي (تحليل استاتيکي، تحليل تنش، مسائل شکل­دهي و....) از دو حلگر که اساس نرم­‎افزار را تشکيل مي‎­دهند، استفاده مي­‎کند: Abaqus/Standard و Abaqus/Explicit.

تفاو‎‎‎‎ت‎­ها در مورد اين دو حلگر، به ذات روش رياضي مورد استفاده برمي‎­گردد و به همين دليل براي فهميدن همه تفاوت­ها بايد هر الگوريتم حل را به­‎طور کامل شناخت که البته امکان ارائه چنين شناختي در اين مطلب مختصر فراهم نيست. به­‎طور خلاصه، حلگر Standard مسئله را دقيق حل مي­‎کند و معادله تعادل را در پايان هر نمو حل (increment) برقرار مي­‎کند اما حل Explicit تنها تقريبي از حل واقعي مسئله است. از همين رو، مسئله­‎اي که با روش Standard حل شود، در صورت اتمام حل، نتايج آن از نظر ذات روش عددي –و نه الزاماً صحت يا اعتبار- قابل استفاده هستند اما در مورد حل Explicit بايد در پايان حل به روشي روند حل بررسي شود تا از وضعيت تعادل واقعي منحرف نشده باشيم. حلگر Standard مسئله را به­صورت سعي­ و خطا پيش مي­‎برد و به‎­خاطر پيچيدگي­‎ها ممکن است نتواند مسئله را حل کند، اما حلگر Explict به هرحال مسئله را –چه صحيح و چه غلط- ادامه مي­‎دهد.

به‎­طور خلاصه مي‎­توان چنين جمع‎­بندي کرد که تا جايي که براي ما امکان‎­پذير باشد (با توجه به زمان حل و دقت موردنياز) از روش Standard استفاده مي­‎کنيم؛ اما در مسائلي که مجبور مي‎­شويم يا برايمان به‎­صرفه نيست (مثال کلي شکل‌­دهي فلزات که شامل تماس‎­هاي زياد و تغيير شکل­ هاي شديد مي­‎شود)؛ به سراغ روش Explicit مي‎­رويم.

توضيحات فوق، خلاصه‎­اي از مقاله آموزشي «انتخاب حلگر مناسب در آباکوس؛ Explicit يا Standrad، مسئله اين است!» بودند. براي درک بهتر موضوع، اين مقاله را حتماً مطالعه فرماييد و يا منتظر آموزش‎­هاي ما در اين مورد بمانيد!

4-   از چه سايز المان (اندازه مشي) بايد براي حل مسئله استفاده کنم؟

يکي از اشکالات روش المان محدود، وابستگي آن به اندازه مش (يا سايز المان­‎ها) است. طبق اصلي کلي، براي اعتبار داشتن يک حل المان محدود، بايد همگرايي اتفاق افتاده باشد، بدين معني که از لحاظ تئوري، هرچه المان­‎ها ريزتر شوند، جواب ها تغييري نکند.

در شکل زير، خط قرمز جواب واقعي مسئله است (که البته بيشتر اوقات ما از آن هيچ اطلاعي نداريم) و خط آبي نتايج به‎­دست آمده از تحليل­‎هاي متوالي آباکوس (با ريز نمودن المان­‎ها) را نشان مي­‎دهد.

 

به‌­طور کلي، در حل مسائل المان محدود به‎­صورت عملي و کاربردي، ابتدا مدل را با استفاده از الماني نسبتاً درشت حل مي­‎نماييم. البته اين درشت بودن المان نسبي است و به ابعاد هندسي مسئله، جزئيات موجود در آن (سوراخ­‎ها، Filletها و...) و ميزان اهميت آن­‎ها براي ما و صد البته تجربه شخصي کار با نرم­‎افزار برمي ‎گردد. پس از اتمام حل اول، اندازه همه المان‎­ها يا در صورت بزرگ بودن مدل، تنها المان‌های موجود در نواحي‎­اي که نتيجه مدنظر ما قرار دارد (مثلاً ناحيه‎­اي که بيشترين تنش را دارد) را نصف نموده و مسئله را دوباره حل مي­‎کنيم. اين روند تا جايي که نتايج موردنظر از دو حل متوالي، با يکديگر کمتر از 10 درصد اختلاف داشته باشند، ادامه پيدا مي­‎کند. پس جواب سؤال فوق، عبارت بديهي زير است:

«المان‎­ها را تا حدي ريز مي کنيم که مورد نيازمان باشد!!!»

براي بحث مفصل و جامع پيرامون «اندازه المان مناسب»، اين مقاله آموزشي (انتخاب اندازه مناسب المان در اباکوس) را از دست ندهيد!

5-   پردازش مسئله بسيار زمان مي‏‎برد. چگونه مي‎­توانم سرعت حل را بالاتر ببرم؟

* (تغيير شرايط مدل­ سازي) با تغيير مدل از حالت سه بعدي به حل‎­هاي ساده‎­تر مي‎­توان سرعت حل را افزايش داد. براي نمونه به صورت کلي مدل‎سازي متقارن محوري و دو بعدي دو راهکار اصلي براي کاهش زمان پردازش مسئله هستند. هرگز فکر نکنيد الزاماً مدل سه بعدي بهترين گزينه است! گاهي اختلاف بين نتايج مدل سه‎بعدي و مدل‎­هاي ساده سازي شده بسيار ناچيز و قابل قبول است.

** (استفاده از المان‎هاي مناسب) فيزيک مسئله خود را بخوبي شناسايي نماييد و از به کار بردن المان­‎هاي Solid (يا آجري يا Continuum) به صورت سخاوتمندانه بپرهيزيد! اين المان­ها هزينه محاسباتي بسيار بالايي دارند. جايي ممکن است المان Shell يا Truss و... هم پاسخگو باشند (و حتي جواب­‎هاي بهتري ارائه بدهند!).

*** از تمام توان پردازش رايانه براي حل مسئله استفاده کنيد، اين کار با تنظيمات job و قابليت Parallelism انجام مي‎­شود. هنگام تعريف Job جديد، به زبانه رفته توجه نماييد براي بعضي شرايط همچون استفاده از  ALE امکان اين کار وجود ندارد.

**** ممکن است از مش بسيار ريز و يا درجه‎­ي بالا استفاده کرده باشيد. ريز کردن مش‎­ها، تا جايي که عدم وابستگي به اندازه مش اتفاق افتاده، کافي مي­‎باشد. [پرسش «» را نيز مطالعه فرماييد و يا براي توضيحات جامع در مورد اندازه مناسب مش به اين مقاله آموزشي مراجعه نماييد.]

***** در صورتي که از حل Explicit استفاده مي­‎کنيد و مسئله‎­ي شما شبه استاتيک است، ممکن است روش Mass Scale به کار شما بيايد.

6-   در راهنماي نرم‎‏افزار، گاهي به جاي توضيح روش انجام دستورات در محيط آباکوس،  قسمتي با عنوان Input File Usage  وجود دارد، منظور از آن چيست؟

لازم است بدانيد که آباکوس دو روش براي گرفتن ورودي ها دارد. در روش اول کاربر بوسيله‎­ي محيط گرافيکي نرم افزار، با انتخاب دستورات مناسب و وارد نمودن داده‎ها، ورودي‎هاي لازم براي حل را در اختيار نرم افزار مي­‎گذارد. در روش دوم، کاربر مي­‎تواند دستورات را بدون استفاده از محيط گرافيکي و مستقيماً به حلگر نرم افزار ارسال نمايد. البته وقتي شما از محيط گرافيکي نيز استفاده مي‎­کنيد، در نهايت اين دستورات به­‎صورت فايلي متني تحت عنوان Input File ذخيره شده و سپس همين فايل (با پسوند .inp) است که به حلگر آباکوس فرستاده مي‎­شود. براي آشنايي بيشتر با روش وارد کردن دستورها به inp فايل، اين مقاله (نحوه وارد نمودن دستورات آباکوس در فايل inp) را در بخش مقالات آموزشي ببينيد.

7-   چرا نمي‎توانم فايل‎هاي موجود در راهنماي آباکوس را اجرا کنم و موقع حل با خطا مواجه مي‎­شوم؟

قبل از به وجود آمدن محيط گرافيکي براي آباکوس (محيط Abaqus/CAE) دستورات لازم جهت ايجاد مدل المان محدود قابل ارائه به حلگرهاي آباکوس، به صورت فايلي متني نوشته مي­‎شد. (در پاسخ پرسش قبل، پرسش 5 را نيز ببينيد)

با توجه به قدمت آباکوس، در اکثر مسايل موجود در راهنماي نرم‎‏افزار، فايل مدل‎سازي به صورت متني و در قالب فايلي با پسوند inp موجود است. همچنين، براي بعضي از اين دستورات متني، هنوز در محيط گرافيکي معادلي قرار داده نشده است.

بنابراين، محيط متني کامل‎تر از محيط گرافيکي بوده و لذا با وارد نمودن inp فايل به محيط گرافيکي (استفاده از دستور import) نمي‏‎توان انتظار داشت که تمام دستورات به صورت کامل در محيط گرافيکي اعمال شود.

همواره براي اجراي اين فايل هاي راهنما (داراي پسوند inp) و مشاهده نتايج حل، حتماً حتماً از روش تعريف Job با استفاده از inp فايل استفاده نماييد؛ يعني هنگام تعريف Job، خود inp فايل را با انتخاب گزينه Input File به حلگر بدهيد و از انتخاب Model بپرهيزيد.

براي توضيحات بيشتر و درک بهتر مطالب فوق، به مقاله آموزشي « نحوه وارد نمودن دستورات آباکوس در فايل inp» مراجعه نماييد.

 

8- چگونه می‌توان به نرم افزار گفت که چند Job متوالی را به‌صورت پشت سرهم به صورت خودکار اجرا نموده و پس از پایان هر یک به سراغ بعدی برود؟Telegram Logo

برای این منظور، می توانید از این برنامه استفاده کنید. راهنمای استفاده از کد هم در این مقاله ذکر گردیده است.

 

9- فایلی را که با ورژن‌های جدیدتر آباکوس مدل شده  چطور می‌توان در ورژن‌های پایین‌تر باز کرد؟ مثلاً فایل cae ورژن 6.14 را در آباکوس 6.13؟Telegram Logo

الف) اولین و دم دستی ترین روش (وصد البته با اشکالاتی) استفاده از فایل inp است. برای این منظور، در ورژن جدیدتر فایل inp را از مدلتان ساخته (برای  ساخت فایل inp، به ماژول job رفته و گزینه Write Input را بزنید تا  فایل inp در فولدر جاری کاریتون ساخته بشه...) و سپس آن را در نسخه قدیمی‌تر نرم‌افزار Import کنید (برای چگونگی استفاده از فایل inp، مقاله «نحوه وارد نمودن دستورات آباکوس در فایل inp» پاراگراف آخر را ببینید)

در این روش، معمولا اباکوس موقع ساختن فایل inp یه سری تغییرات ظاهری ایجاد میکنه، برای مثال بارگذاری یک مجموعه را به اجزاش تقسیم میکنه.یعنی اگر شما یک قید مفصلی تعریف کرده باشید،میاد و اون رو به سه قسمت تبدیل میکنه و باید این بخش‌ها  interaction,loading,output request رو چک کنین. یه مسیله دیگه این که هندسه قابل تغییر نیست و مش شما در این حالت orphan mesh خواهد بود.

 

ب) علاوه بر گرفتن inp اگه ففط میخواید شکل هندسی رو انتقال بدین میتونید پارت خودتونو با فرمت stp و یا igs اکسپورت کرده و اونو با همین فرمت داخل ورژن قدیمی تر ایمپورت کنید. حتی میشه مش هم اکسپورت کرد....

 

ج) روش سوم که به نظرم خیلی روش باحالیه ولی فکر می کنم تنها در مورد ورژن های نزدیک به هم (مثلاً 6.14 و 6.13) جواب میده استفاده از نکته کاربردی ذکر شده در مقاله «تعمیر فایل CAE آسیب دیده» است. البته برای این کار باید فایل jnl رو در ورژن جدیدتر داشته باشین. البته این فایل به طور خودکار با باز کردن و ذخیره کردن فایل مدل (فایل cae) ساخته میشه. دقت کنین اگر این روش جواب بده بهترین راه حل ممکنه و بدون تغییر در هندسه و... عیناً مدل را در ورژن قدیمی تر خواهید داشت. دقت کنید اگر حین فرایند Recovery خطایی رخ داد OK بزنید و اجازه دهید کار تا انتها ادامه پیدا کند.

end faq

{jcomments off}