در بسیاری از پروژههای تحلیل اجزای محدود، لازم نیست تمام هندسه از ابتدا با ترسیم خطوط و قیدگذاری در Sketcher ساخته شود. در Abaqus/CAE میتوان با استفاده از قابلیتهای ایجاد هندسه و Featureهای مختلف، اشکال پایه را بهسرعت ایجاد و سپس با ابزارهایی مانند Extrude، Revolve، Sweep، Cut، Fillet، Chamfer و Partition به هندسه موردنظر تبدیل کرد. Abaqus/CAE از مدلسازی Feature-based و پارامتریک پشتیبانی میکند و این موضوع امکان ایجاد و ویرایش مرحلهای هندسه را فراهم میسازد.
اهمیت اشکال اولیه در مدلسازی Abaqus
بسیاری از قطعات مهندسی را میتوان از چند هندسه پایه تشکیل داد. بهعنوان نمونه، یک محفظه ممکن است از یک حجم منشوری و چند سوراخ تشکیل شده باشد یا یک شفت را بتوان بر اساس یک مقطع دایروی و عملیات Revolve ایجاد کرد.
در مدلسازی تحلیلی، استفاده از هندسههای اولیه ساده چند مزیت دارد:
- سرعت بیشتر در ایجاد مدل
- کاهش تعداد عملیات Sketch
- اصلاح آسانتر ابعاد
- کاهش پیچیدگی هندسه
- آمادهسازی بهتر برای مشبندی
- امکان استفاده از Partition در مراحل بعدی
به همین دلیل، بهتر است قبل از ترسیم یک هندسه پیچیده، بررسی شود که آیا میتوان آن را با ترکیب چند Feature ساده ایجاد کرد یا خیر.
ایجاد حجمهای پایه با Sketch و Extrude
یکی از متداولترین روشها برای ساخت یک حجم اولیه، ترسیم یک پروفیل دوبعدی و تبدیل آن به حجم سهبعدی با Extrude است.
برای مثال، یک مستطیل ساده میتواند به یک حجم منشوری تبدیل شود. همین روش برای بسیاری از قطعات با مقطع ثابت مناسب است.
روند کلی شامل ایجاد Part، انتخاب نوع هندسه و سپس ایجاد Sketch است. در Sketcher میتوان از عناصر پایه مانند:
- Line
- Circle
- Rectangle
- Arc
- Spline
- Ellipse
استفاده کرد. این ابزارها در مجموعه ابزارهای Sketcher آباکوس قرار دارند.
پس از تکمیل پروفیل، با تعیین عمق Extrude، هندسه دوبعدی به یک حجم سهبعدی تبدیل میشود.
ساخت حجمهای استوانهای و دورانی
برای قطعاتی که هندسه آنها حول یک محور شکل گرفته است، Revolve معمولاً روش مناسبتری نسبت به Extrude است.
در این روش، بهجای ترسیم کل حجم سهبعدی، نیمرخ یا پروفیل قطعه در یک صفحه ایجاد شده و سپس حول یک محور مشخص دوران داده میشود.
این روش برای ساخت هندسههایی مانند موارد زیر بسیار کاربردی است:
- شفتها
- فلنجها
- بوشها
- دیسکها
- مخازن دورانی
- اجزای متقارن محوری
بنابراین یک قطعه نسبتاً پیچیده را میتوان تنها با یک پروفیل دوبعدی و یک محور دوران ایجاد کرد.
استفاده از Sweep برای اشکال مسیرمحور
اگر شکل نهایی یک قطعه از حرکت یک مقطع در امتداد یک مسیر ایجاد شود، Sweep گزینه مناسبی است.
در Sweep، یک پروفیل دوبعدی در امتداد یک مسیر حرکت میکند و میتواند یک Solid یا Surface/Shell ایجاد کند. Dassault Systèmes نیز Sweep را بهعنوان یکی از ابزارهای ایجاد Solid و Surface معرفی میکند.
برای نمونه، میتوان از Sweep برای ایجاد:
- لولههای خمیده
- کانالهای منحنی
- مسیرهای با مقطع ثابت
- برخی اتصالات و مجاری
- پوستههای مسیرمحور
استفاده کرد.
مزیت اصلی این روش این است که کاربر مجبور نیست شکل سهبعدی را بهصورت دستی و با تعداد زیادی Sketch ایجاد کند.
ساخت اشکال پیچیده با ترکیب حجمهای ساده
یکی از تکنیکهای بسیار کاربردی در مدلسازی حرفهای، ساخت یک هندسه پیچیده از چند هندسه ساده است.
برای مثال، یک قطعه ممکن است از یک حجم اصلی، یک استوانه و چند سوراخ تشکیل شده باشد. در چنین حالتی میتوان ابتدا حجم اصلی را ایجاد کرد و سپس با استفاده از عملیات Cut بخشهای اضافی را حذف کرد.
Abaqus/CAE برای Cut نیز عملیات Extrude، Loft، Revolve و Sweep را در اختیار کاربر قرار میدهد.
این رویکرد معمولاً از تلاش برای ترسیم یک Sketch بسیار پیچیده بهتر است، زیرا هر Feature وظیفه مشخصی دارد و در صورت نیاز میتوان آن را اصلاح یا حذف کرد.
ایجاد سوراخها و حفرههای استاندارد
یکی از کاربردهای مهم هندسههای پایه، ایجاد سوراخ و حفره است. برای مثال، یک سوراخ استوانهای را میتوان با ایجاد یک پروفیل دایروی و استفاده از Cut-Extrude ایجاد کرد.
برای سوراخهای دورانی یا هندسههای متقارن نیز Cut-Revolve میتواند گزینه مناسبی باشد.
مزیت این روش نسبت به ترسیم مستقیم تمام جزئیات در یک Sketch این است که هندسه اصلی و عملیات برش از یکدیگر تفکیک میشوند.
این تفکیک در مدلهایی که قرار است چند بار اصلاح شوند اهمیت زیادی دارد.
ترکیب Fillet و Chamfer با هندسههای پایه
پس از ایجاد حجم اولیه، معمولاً لازم است لبهها اصلاح شوند. Fillet برای ایجاد گردشدگی و Chamfer برای ایجاد پخ یا لبه شیبدار استفاده میشوند. این ابزارها نیز در مجموعه قابلیتهای هندسی Abaqus/CAE قرار دارند.
برای مدلهای تحلیل اجزای محدود، این عملیات باید با دقت انجام شوند. ایجاد شعاعهای بسیار کوچک یا جزئیات غیرضروری ممکن است تعداد لبهها و پیچیدگی مش را افزایش دهد.
بنابراین هر ویژگی هندسی باید با توجه به هدف تحلیل ایجاد شود، نه صرفاً برای بازسازی تمام جزئیات ظاهری قطعه.
هندسه اولیه و آمادهسازی برای تحلیل
هدف نهایی از ساخت هندسه در Abaqus، ایجاد یک مدل CAD صرف نیست. هندسه باید برای مراحل بعدی تحلیل نیز مناسب باشد.
پس از ایجاد حجم اولیه ممکن است نیاز باشد از ابزارهای Partition برای تقسیم Face، Edge یا Cell استفاده شود. این تقسیمبندی میتواند کنترل بهتری بر نواحی مختلف مدل و روش مشبندی ایجاد کند. Abaqus/CAE ابزارهای Partition برای Edge، Face و Cell را ارائه میکند.
به همین دلیل، یک هندسه ساده اما قابل مشبندی معمولاً برای تحلیل عددی ارزشمندتر از هندسهای بسیار دقیق ولی دشوار برای Mesh است.
انتخاب سریع ابزار مناسب
برای انتخاب ابزار ایجاد هندسه میتوان یک قاعده ساده در نظر گرفت:
Extrude: زمانی که مقطع در یک راستا امتداد پیدا میکند.
Revolve: زمانی که هندسه حول یک محور دوران میکند.
Sweep: زمانی که یک مقطع در امتداد یک مسیر حرکت میکند.
Loft: زمانی که شکل بین چند مقطع مختلف تغییر میکند.
Cut: زمانی که باید بخشی از هندسه موجود حذف شود.
Fillet/Chamfer: زمانی که لازم است لبهها گرد یا پخ شوند.
این ابزارها در کنار هم مجموعهای از روشهای اصلی ساخت هندسه در Abaqus/CAE را تشکیل میدهند.
یک رویکرد حرفهای برای ساخت سریع مدل
برای مدلسازی سریع و منظم، بهتر است ابتدا هندسه را به اجزای ساده تقسیم ذهنی کنیم. سپس برای هر بخش مناسبترین Feature انتخاب شود.
بهعنوان مثال، برای یک محفظه میتوان این ترتیب را در نظر گرفت:
- ایجاد حجم اصلی با Extrude
- ایجاد قسمتهای دورانی با Revolve
- ایجاد مجاری یا مسیرهای منحنی با Sweep
- حذف قسمتهای اضافی با Cut
- ایجاد Fillet یا Chamfer در لبههای ضروری
- ایجاد Partition برای کنترل بهتر مش
- بررسی نهایی هندسه قبل از ورود به Mesh Module
این روش با ساختار Feature-based و پارامتریک Abaqus/CAE هماهنگ است و باعث میشود تغییر ابعاد یا اصلاح یک بخش از مدل سادهتر انجام شود.
جمعبندی
ساخت سریع احجام و اشکال اولیه یکی از مهارتهای مهم در مدلسازی پیشرفته Abaqus است. بهجای اینکه هر قطعه پیچیده از ابتدا با تعداد زیادی خط و قید ساخته شود، میتوان از Extrude، Revolve، Sweep، Loft و Cut بهعنوان بلوکهای سازنده هندسه استفاده کرد و سپس با Fillet، Chamfer و Partition مدل را برای تحلیل آماده کرد.
این رویکرد علاوه بر افزایش سرعت مدلسازی، باعث ایجاد ساختار هندسی منظمتر و قابلویرایشتر میشود. همچنین از آنجا که مدلسازی در Abaqus/CAE میتواند بهصورت Feature-based و پارامتریک انجام شود، انتخاب درست Featureهای اولیه نقش مهمی در قابلیت اصلاح و آمادهسازی مدل برای مشبندی دارد.
کلیدواژه ها : آموزش آباکوس-Abaqus آموزش-مدلسازی پیشرفته در آباکوس-Abaqus Advanced Modeling-ساخت سریع هندسه در آباکوس-Rapid Geometry Creation in Abaqus-اشکال اولیه در Abaqus-Primitive Geometry-Abaqus Part Module-ساخت حجم در آباکوس-Solid Modeling in Abaqus-Extrude در آباکوس-Abaqus Extrude-Revolve در آباکوس-Abaqus Revolve-Sweep در آباکوس-Abaqus Sweep-Loft در آباکوس-Abaqus Loft-Cut در آباکوس-Abaqus Cut-Fillet در آباکوس-Abaqus Fillet-Chamfer در آباکوس-Abaqus Chamfer-مدلسازی احجام و پوستهها در آباکوس-آموزش Abaqus/CAE-
