آموزش قیود مونتاژ، استپ و اتصالات تماسی در آباکوس

در آباکوس، تعریف صحیح Output به اندازه تعریف هندسه، مش، ماده و بارگذاری اهمیت دارد؛ زیرا در نهایت نتایج تحلیل باید به شکلی ذخیره شوند که بتوان از آنها برای بررسی تنش، کرنش، جابه‌جایی، نیرو، انرژی و سایر پارامترهای موردنظر استفاده کرد.

در Abaqus/CAE دو نوع اصلی خروجی در Output Database یا ODB وجود دارد:

• Field Output

• History Output

هرکدام برای هدف متفاوتی طراحی شده‌اند و انتخاب صحیح آنها می‌تواند هم حجم فایل ODB و هم سرعت پردازش و پس‌پردازش را به شکل قابل‌توجهی کنترل کند. 

تفاوت Field Output و History Output

Field Output برای دریافت داده‌هایی است که در بخش بزرگی از مدل یا در کل مدل توزیع شده‌اند. این خروجی‌ها معمولاً برای مشاهده کانتور تنش، کرنش، جابه‌جایی و شکل تغییرشکل‌یافته استفاده می‌شوند.

در مقابل، History Output برای ثبت مکرر داده‌ها در نقاط یا نواحی مشخص و کوچک‌تر مناسب است و معمولاً برای رسم نمودارهای X–Y مورد استفاده قرار می‌گیرد. 

به‌صورت ساده:

Field Output → «نتیجه در کجای مدل و با چه توزیعی قرار دارد؟»

History Output → «یک کمیت مشخص در طول زمان یا Step چگونه تغییر کرده است؟»

برای مثال، اگر بخواهیم توزیع تنش Von Mises در کل قطعه را ببینیم، Field Output مناسب است؛ اما اگر بخواهیم تغییرات نیروی عکس‌العمل یک تکیه‌گاه را در طول بارگذاری رسم کنیم، History Output انتخاب مناسب‌تری است.

Field Output در آباکوس

Field Output داده‌هایی را در موقعیت‌های مختلف مدل ذخیره می‌کند و در ماژول Visualization می‌توان آنها را به صورت:

• Contour Plot

• Deformed Shape

• Symbol Plot

• Animation

• X–Y Plot

نمایش داد. 

از نمونه متغیرهای رایج Field Output می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• S → تنش

• E → کرنش

• U → جابه‌جایی

• PEEQ → کرنش پلاستیک معادل تجمعی

• RF → نیروی عکس‌العمل

• LE → کرنش لگاریتمی، در شرایط مناسب

• متغیرهای مرتبط با Contact

البته متغیرهای قابل انتخاب به نوع المان، ماده و Procedure تحلیل وابسته هستند.

ایجاد Field Output Request

پس از ایجاد Step، می‌توان از مسیر زیر به مدیریت خروجی‌های میدانی دسترسی پیدا کرد:

Step Module → Output → Field Output Requests → Manager

یا برای ایجاد درخواست جدید:

Output → Field Output Requests → Create

در پنجره مربوط به Field Output می‌توان متغیرهای موردنظر و نحوه ذخیره آنها را مشخص کرد. Abaqus هنگام ایجاد اولین Step معمولاً بر اساس Procedure انتخاب‌شده، مجموعه‌ای از Output Requestهای پیش‌فرض ایجاد می‌کند. این درخواست‌ها به Stepهای بعدی نیز می‌توانند منتقل شوند. 

Preselected Defaults

یکی از گزینه‌های رایج در Field Output، استفاده از:

Preselected defaults

است.

این گزینه مجموعه‌ای از متغیرهایی را که Abaqus برای Procedure انتخاب‌شده به‌عنوان خروجی‌های متداول در نظر گرفته است، فعال می‌کند.

برای تحلیل‌های معمول سازه‌ای، این روش می‌تواند نقطه شروع مناسبی باشد؛ اما در مدل‌های بزرگ بهتر است فقط متغیرهایی که واقعاً برای تحلیل موردنیاز هستند ذخیره شوند.

انتخاب متغیرهای Field Output

در Field Output می‌توان متغیرهای موردنظر را از دسته‌های مختلف انتخاب کرد.

برای مثال در یک تحلیل سازه‌ای ممکن است به موارد زیر نیاز داشته باشیم:

S برای بررسی تنش

U برای بررسی تغییرمکان

E یا LE برای بررسی کرنش

PEEQ برای بررسی رفتار پلاستیک

اگر هدف فقط بررسی جابه‌جایی نهایی باشد، ذخیره تعداد زیادی متغیر اضافی ضرورتی ندارد.

هرچه متغیرها و نواحی بیشتری درخواست شوند، حجم اطلاعات ذخیره‌شده نیز افزایش پیدا می‌کند.

تعیین ناحیه خروجی

Field Output می‌تواند برای کل مدل یا یک ناحیه مشخص درخواست شود.

برای مثال می‌توان خروجی را برای:

• کل مدل

• Element Set

• Node Set

• Surface

• بخش مشخصی از مدل

درخواست کرد.

برای مدل‌های بزرگ، محدود کردن خروجی به ناحیه موردنیاز می‌تواند حجم ODB را کاهش دهد.

محل ذخیره نتایج المان

در Field Output مربوط به متغیرهای المانی، موقعیت ذخیره نتیجه نیز اهمیت دارد.

Abaqus گزینه‌هایی مانند:

• Integration Points

• Centroidal

• Nodes

• Averaged at Nodes

را در اختیار کاربر قرار می‌دهد. 

برای مثال، تنش در نقطه انتگرال‌گیری مستقیماً در محل محاسبه المان ذخیره می‌شود. اگر هدف بررسی دقیق رفتار تنش داخل المان باشد، Integration Point معمولاً اطلاعات بنیادی‌تری ارائه می‌کند.

در مقابل، نمایش تنش به‌صورت Averaged at Nodes می‌تواند برای مشاهده کانتورهای نرم‌تر و قابل‌فهم‌تر در Visualization مفید باشد؛ هرچند نباید آن را با مقدار خام تنش در نقطه انتگرال‌گیری یکسان در نظر گرفت.

Frequency در Field Output

یکی از مهم‌ترین تنظیمات Output، Frequency است.

اگر Field Output در هر Increment ذخیره شود، تعداد زیادی Frame در ODB ایجاد می‌شود و حجم فایل می‌تواند بسیار زیاد شود.

Abaqus امکان تعیین فرکانس خروجی را به روش‌های مختلف فراهم می‌کند؛ از جمله:

• Last increment

• Every n increments

• Every time increment

• Evenly spaced time intervals

• Every x units of time

• From time points

نوع گزینه‌های قابل استفاده به Procedure تحلیل نیز وابسته است. 

Last Increment

اگر فقط نتیجه نهایی Step اهمیت داشته باشد، می‌توان Field Output را برای:

Last increment

تنظیم کرد.

این حالت برای تحلیل‌هایی مناسب است که هدف اصلی آنها بررسی وضعیت نهایی است.

برای مثال در یک تحلیل استاتیکی ساده ممکن است فقط بخواهیم:

• تنش نهایی

• جابه‌جایی نهایی

• کرنش نهایی

را بررسی کنیم.

در چنین حالتی ذخیره صدها یا هزاران Frame معمولاً ضروری نیست.

Every n Increments

در این حالت خروجی بعد از هر تعداد مشخصی Increment ذخیره می‌شود.

برای مثال:

Every 5 increments

یعنی اطلاعات هر پنج Increment یک‌بار ذخیره می‌شوند.

این روش زمانی مناسب است که علاوه بر نتیجه نهایی، روند تغییرات میدان تنش یا جابه‌جایی نیز موردنظر باشد.

Evenly Spaced Time Intervals

در تحلیل‌های وابسته به زمان می‌توان خروجی را در تعداد مشخصی بازه زمانی مساوی ذخیره کرد.

برای مثال اگر Time Period برابر 1 ثانیه باشد، می‌توان خروجی را در 100 بازه زمانی مساوی ذخیره کرد.

این روش برای مشاهده روند پاسخ دینامیکی و ساخت Animation بسیار کاربردی است.

History Output در آباکوس

History Output برای ثبت داده‌هایی است که معمولاً به یک نقطه، Node Set، Element Set، سطح، ناحیه مشخص یا کل مدل مربوط هستند.

این نوع خروجی برای رسم نمودارهای X–Y بسیار مناسب است. 

برای مثال می‌توان تغییرات:

• U1 در یک Node

• RF2 در یک تکیه‌گاه

• انرژی داخلی

• انرژی جنبشی

• تنش یک مؤلفه خاص

• متغیرهای Contact

را در طول Step ذخیره کرد.

ایجاد History Output Request

مسیر ایجاد History Output مشابه Field Output است:

Step Module → Output → History Output Requests → Create

در پنجره ایجاد History Output می‌توان Region و Variableهای موردنظر را مشخص کرد. 

تفاوت مهم این است که در History Output معمولاً می‌توان مؤلفه مشخصی از یک متغیر را درخواست کرد.

برای مثال به جای درخواست کل Tensor تنش، می‌توان یک مؤلفه مشخص مانند یک مؤلفه تنش را برای یک نقطه یا ناحیه مشخص ذخیره کرد. 

کاربرد History Output برای نمودار نیرو-جابجایی

یکی از مهم‌ترین کاربردهای History Output، استخراج نمودار Force–Displacement است.

فرض کنید یک تست کشش عددی را مدل کرده‌ایم.

می‌توان:

• جابه‌جایی نقطه بارگذاری را به‌صورت U

• نیروی عکس‌العمل تکیه‌گاه را به‌صورت RF

به‌عنوان History Output ذخیره کرد.

سپس در Visualization می‌توان این دو داده را برای ساخت نمودار نیرو-جابجایی استفاده کرد.

این روش برای بررسی:

• سختی سازه

• رفتار غیرخطی

• نقطه تسلیم

• ظرفیت نهایی

• افت مقاومت

بسیار کاربردی است.

History Output برای انرژی‌ها

در تحلیل‌های دینامیکی، ذخیره انرژی‌ها اهمیت زیادی دارد.

برای مثال می‌توان History Output مربوط به انرژی‌هایی مانند:

• ALLIE → انرژی داخلی

• ALLKE → انرژی جنبشی

• ALLAE → انرژی مصنوعی

• ALLWK → کار خارجی

• ETOTAL → انرژی کل

را بر اساس Procedure و متغیرهای در دسترس درخواست کرد.

خروجی‌های انرژی از طریق History Output برای ارزیابی تعادل انرژی و کنترل کیفیت تحلیل‌های دینامیکی بسیار مفید هستند. Abaqus نیز Energy Output را به‌عنوان یکی از انواع History Output پشتیبانی می‌کند. 

History Output در تحلیل تماس

در مسائل Contact، خروجی‌های تاریخچه‌ای اهمیت زیادی دارند.

برای مثال می‌توان برخی متغیرهای مرتبط با تماس را برای سطح یا Interaction مشخص ذخیره کرد.

این اطلاعات می‌توانند برای بررسی:

• نیروی تماس

• فشار تماس

• بازشدگی

• لغزش

• وضعیت تماس

• اصطکاک

مورد استفاده قرار گیرند.

Abaqus امکان درخواست Surface Output برای Contact و سایر پدیده‌های مرتبط با سطح را در قالب Field و History Output فراهم می‌کند. 

Field Output یا History Output؛ کدام را انتخاب کنیم؟

انتخاب نوع خروجی به سؤال مهندسی موردنظر بستگی دارد.

بنابراین این دو نوع خروجی رقیب یکدیگر نیستند؛ بلکه معمولاً در کنار یکدیگر استفاده می‌شوند.

مدیریت Output در چند Step

Output Requestها به Step وابسته هستند و Abaqus رفتار مشخصی برای انتقال آنها بین Stepها دارد.

هنگامی که اولین Step ایجاد می‌شود، Abaqus درخواست‌های Field و History پیش‌فرض را ایجاد می‌کند. این درخواست‌ها می‌توانند به Stepهای عمومی بعدی Propagate شوند. اگر درخواست جدیدی ایجاد یا درخواست قبلی اصلاح شود، این تنظیمات می‌توانند روی Stepهای بعدی نیز اثر بگذارند. 

بنابراین هنگام داشتن چند Step باید در Field Output Requests Manager و History Output Requests Manager بررسی کرد که هر درخواست در کدام Step فعال است.

کنترل حجم فایل ODB

یکی از مهم‌ترین دلایل مدیریت Output، کنترل حجم فایل .odb است.

ذخیره Field Output با فرکانس بسیار بالا، مخصوصاً در مدل‌های سه‌بعدی بزرگ، می‌تواند حجم ODB را به‌شدت افزایش دهد.

به همین دلیل بهتر است قبل از اجرای Job مشخص شود:

چه نتیجه‌ای واقعاً موردنیاز است؟

برای مثال اگر فقط نتیجه نهایی تحلیل استاتیکی مهم باشد، ذخیره Field Output در Last Increment می‌تواند کافی باشد. مستندات Abaqus نیز برای کاهش حجم ODB پیشنهاد می‌کند در صورت نیاز فقط خروجی‌های موردنظر و با فرکانس مناسب ذخیره شوند. 

یک استراتژی مناسب برای تحلیل استاتیکی

برای یک تحلیل Static معمولی می‌توان تنظیمات را به شکل زیر در نظر گرفت:

Field Output

• S

• U

• E یا LE

• PEEQ در صورت وجود پلاستیسیته

با فرکانس متوسط یا فقط در Incrementهای منتخب.

History Output

• U در نقطه بحرانی

• RF در تکیه‌گاه

• در صورت نیاز انرژی‌ها

به این ترتیب Field Output برای مشاهده وضعیت فضایی مدل و History Output برای استخراج نمودارهای مهندسی استفاده می‌شود.

یک استراتژی مناسب برای تحلیل دینامیکی

در تحلیل دینامیکی، انتخاب Frequency اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

اگر Field Output در هر Increment ذخیره شود، ممکن است تعداد Frameها بسیار زیاد شود. از طرف دیگر، انتخاب فاصله زمانی بیش از حد بزرگ نیز ممکن است رویدادهای مهم دینامیکی را از بین ببرد.

بنابراین بهتر است Frequency بر اساس مقیاس زمانی پدیده مورد مطالعه انتخاب شود.

در Abaqus/Explicit گزینه‌هایی مانند خروجی در فواصل زمانی مساوی یا هر Time Increment برای Field Output قابل استفاده است. 

خطاهای رایج در مدیریت خروجی

ذخیره همه متغیرها

انتخاب تعداد زیادی متغیر بدون نیاز واقعی، حجم ODB و هزینه پردازش را افزایش می‌دهد.

استفاده از Field Output برای همه نمودارها

برای نمودار یک کمیت در یک نقطه، History Output معمولاً انتخاب مناسب‌تری است.

Frequency بیش از حد زیاد

ذخیره خروجی در تمام Incrementها همیشه ضروری نیست و در مدل‌های بزرگ می‌تواند فایل نتایج را بسیار حجیم کند.

فرکانس بسیار کم در تحلیل دینامیکی

اگر فاصله بین Frameها زیاد باشد، ممکن است پیک‌های مهم پاسخ در نتایج ذخیره‌شده دیده نشوند.

فراموش کردن History Output

گاهی کاربر پس از پایان تحلیل متوجه می‌شود که نمودار موردنیاز، مانند Force–Displacement، در ODB موجود نیست. اگر داده مناسب به‌عنوان History Output ذخیره نشده باشد، استخراج مستقیم آن ممکن است محدود یا دشوار شود.

جمع‌بندی

در Abaqus، Field Output و History Output دو ابزار مکمل برای ذخیره و بررسی نتایج تحلیل هستند.

Field Output برای مشاهده توزیع فضایی نتایج در مدل، مانند کانتور تنش، کرنش و جابه‌جایی، مناسب است؛ در حالی که History Output برای ثبت تغییرات یک کمیت در طول زمان یا Step و ساخت نمودارهای X–Y کاربرد دارد. 

مدیریت صحیح Output در Step باعث می‌شود هم اطلاعات موردنیاز برای پس‌پردازش در اختیار باشد و هم حجم فایل ODB و هزینه محاسباتی کنترل شود. بنابراین پیش از اجرای Job بهتر است مشخص شود که چه متغیری، در چه ناحیه‌ای و با چه فرکانسی باید ذخیره شود.

کلیدواژه ها : خروجی میدانی آباکوس-Field Output Abaqus-خروجی تاریخچه‌ای آباکوس-History Output Abaqus-مدیریت خروجی در Step-Output Request Abaqus-Field Output Request- History Output Request-مدیریت نتایج آباکوس-Abaqus Results Management-خروجی تنش آباکوس-Stress Output Abaqus-خروجی کرنش آباکوس-Strain Output Abaqus-خروجی جابه‌جایی آباکوس-Displacement Output Abaqus-خروجی نیروی عکس‌العمل-Reaction Force Output Abaqus-نمودار نیرو جابه‌جایی آباکوس-Force Displacement Curve Abaqus-خروجی انرژی آباکوس-Energy Output Abaqus-خروجی تماس آباکوس-Contact Output Abaqus-فرکانس خروجی آباکوس-Output Frequency Abaqus-مدیریت ODB آباکوس-ODB Output Management-Preselected Defaults آباکوس-Field Output Requests Manager-History Output Requests Manager-کنترل حجم فایل ODB-Abaqus ODB File Size-پس‌پردازش نتایج آباکوس-Abaqus Postprocessing