Ansys

به عنوان یکی از نرم افزار تحلیل از بین نرم افزارهای CAE) Computer Aided Engineering) مطرح است.

این نرم افزار یک نرم افزار چند گانه است و قابلیت تحلیل مسائل گوناگون و متنوع مهندسی از قبیل حرارت, سیالات, مغناطیس, الکترواستاتیک, الکتریسیته, سازه, ارتعاشات, استاتیک و ... را دارد. این نرم افزار همچنین قابلیت ایجاد ارتباط بین هر یک از موارد ذکر شده را نیز داراست.  

دلایل برتری نرم افزار Ansys نسبت به سایر نرم افزارهای تحلیل عبارتند از:

1- انجام آنالیز در زمینه های گوناگون از قبیل : جامدات, سیالات, انتقال حرارت, الکترومغناطیس, الکترواستاتیک, الکترونیک و دینامیک

2- توانائی آنالیز توامان مانند آنالیز سیالاتی - جامداتی

3- توانائی بهینه سازی مدلهای طراحی شده

4- قابلیت برنامه نویسی به کمک زبان برنامه نویسی نرم افزار برای توسعه امکانات جدید

5- قابلیت تهیه گزارش وخروجیهای مختلف به صورت فیلم, عکس یا htmp

6- توانایی تشخیص پارامترهای مختلف و بررسی میزان اهمیت هر کدام از آنها در رسیدن به جواب نهایی طراحیها

7- امکان برقراری ارتباط با نرم افزارهای دیگر نظیر CATIA, Pro/Engineer, SolidWorks, Parasolid, Unigraphics

 Ansys نرم‌افزار قدرتمند و شبیه ساز سهل‌ الاستفاده‌ای‌ می‌باشد که‌ قدرت توانایی یک طراحی معتبر و استاندارد‌ را به ‌طراحان‌ و مهندسین‌ می‌دهد تا ایده‌ هایشان‌ را بر روی‌ صفحه کامپیوترهایشان‌ پیاده ‌کنند. در این نرم افزار از سیستم کارآمد و سهل‌العمل اتوماسیون پایگاه داده ها استفاده میگردد و باعث کاربری بسیار آسان این نرم افزار گردیده که به گفته سازنده نرم افزار می تواند به قدری قدرتمند باشد که برای 32 سال آینده جهت حلمشکلات طراحی موثر، مفید و قابل اعتماد واقع گردد .

با به کار بردن این نرم افزار مهندسین قادر به‌ طراحی و تولید محصولاتی با کیفیت بهتر در زمانی‌ کمتر خواهند بود. این‌ نرم‌افزار مهندسین‌ و طراحان‌ را قادر می‌سازد تا به‌ راحتی‌ بهینه‌سازی ‌ساختاری‌، حرارتی‌، دینامیکی‌، تعادل وزنی‌ و عملکردی‌ و همچنین‌ شبیه‌سازی‌ های‌ مُد ارتعاشی‌ و ضریب‌ اطمینان‌ و ایمنی را در طرح‌هایشان‌ به‌ صورت‌ مرحله‌ به‌ مرحله‌ اعمال‌ کنند.

نرم‌افزار Design Space Ansys کاملاً بر آخرین‌ ورژن نرم افزارهای اصلی‌ CAD سه‌ بعدی‌ که ‌شامل‌ Autodesk Mechanical, Pro/ENGINEER, Solid works, Unigram Phics, Solid Edge, Autodesk Inventor می‌شود منطبق‌ است‌.این نرم افزار میتواند از اطلاعات خروجی نرم افزار Catia استفاده نموده و از فرمت های رایج هندسی و برداری مانند SAT و Parasolid پشتیبانی نماید.

این نرم افزار از اجزای‌ تک‌ واحدی‌‌ تا مجموعه های‌ بزرگ‌ و پیچیده‌ و حتی ‌سیستم‌های‌ کامل‌ را با کلیه‌ نماهای‌ سه‌ بعدی‌ CAD به یک محصول یاسیستم مجازی کامل ‌و قابل توسعه‌ تبدیل‌ می‌سازد. سیستم شبیه‌سازی‌ این نرم افزار از چهار تابع مختلف‌ باقابلیت های‌ کاربردی‌ مختلف‌ تبعیت مینماید که از مُدل‌های‌ اضافی‌،پلاگین های‌ CAD و اتصالات متحرک می‌باشند و طوری‌ طراحی‌ شده‌اند تا‌ کلیه نیازهای‌ کاربران‌ خاص‌ را نیز برآورده‌ سازند

آشنایی با نرم افزار ANSYS و المان های آن

قسمت اول: آشنایی با المانSOLID45

این المان یک المان 3 بعدی با 8 نود و 3 درجه آزادی(x,y,z)در هر گره می باشد که قابلیتهای پلاستیسیته، خزش، باد کردن، تغییر شکل بزرگ و تغییر کرنش بزرگ را داراست. المان مشابه که خواصanisotropicرو تحت پوشش قرار دهد، المانSolid64می باشد.Solid95المان مرتبه بالاتر المانSolid45است که با 20 نود در هر المان توانایی مش بندی اشکال پیچیده تری را دارد.

در این المان می توان موادorthotropicرا نیز مورد استفاده قرار داد. در این حالت محور مختصات مواد مرتبط با محور مختصات محلی هر المان می شود.

شرایط مرزی در این المان را می توان به صورت های زیر بیان نمود.

• فشار توسط بارهای سطحی(Surface Load)اعمال می شود. فشار مثبت یعنی آنکه جهت فشار به سمت قطعه می باشد. بدین ترتیب برای اعمال نمودن کشش بایستی از فشار منفی استفاده گردد.
• دمای یکنواخت به نودIاعمال می گردد. چنانچه هر نود شامل دمای متفاوتی باشد بایستی دماهای مختلف به ازای هر نود وارد گردند
• و غیره

برای فعال کردن خصوصیت تغییر شکل بزرگ در این المان می بایستkeyopt(1)را فعال کرد.

با این المان می توان آنالیزهای کمانش و آنالیزهای غیر خطی را انجام داد ولی قبل از آن می بایست تاثیر سختی بار فشار(Stiffness effect)برای آنالیزهای غیرخطی کمانش در نظر گرفته شوند.

اطلاعات ورودی المان 45Solid

Solid 45	نام المان
I,J,K,L,M,N,O,P	گره های المان
U­­­x,U­­­y,U­z	درجات آزادی هر گره
MAT1,VR1,THETA1,PHI1 MAT2,VR2,THETA2,PHI2 MAT3,VR3,THETA3,PHI3	مقادیر ثابت المان (برای تعریف سه ماده مسلح کننده)
Ex,Alpx,Prxy or Nuxy,DENS,DAMP        (برای قسمت توپر) Ex,ALPx,DENS                        (برای هر آرماتور)	خصوصیات مصالح
Pressures: face1(JILK), face2(IJNM), face3(JKON), face4(KLPO) face5(LIMP), face6 (MNOP)	بارهای سطحی
Temperatures: T(1), T(J),T(K),T(L),T(M),T)N),T(O),T(P) Fluences : F(I), F(J),F(K),F(L),F(M),F(N),F(O),F(P)	بارهای حجمی
Large Strain, Large deflection, Crushing, Cracking creep, Plasticity, Adaptive descent, Birth and death, Stress Stiffening	خواص ویژه المان

در زیر به معرفی انواع مختلفKEYPOT که در این المان برای تعریف مواد و مصالح کاربرد دارد و عملکرد آنها می پردازم

توقف یا ادامه دادن جابجایی اضافی شکل ها   KEYPOT(1)

·        اگر مقدار صفر فرض شود جابجایی اضافی شکل ها به حساب آورده خواهد شد.

·        اگر مقدار یک انتخاب گردد جا بجایی اضافی شکل ها متوقف می گردد.

گزینه انتگرال:KEYPOT(2)

     به مقدارKEYPOT(2) همواره می تواند دو مقدار یک یا صفر تعلق گیرد.

• اگر مقدار را برابر صفر در نظر بگیریم انتگرال گیری به صورت کامل انجام خواهد شد که در این حالت با یا بدون تغییر شکل اضافی المان در نظر گرفته خواهد شد

• اگر مقدارKEYPOT را برابر یک در نظر بگیریم انتگرال گیری کاهش یافته انجام می پذیرد.

سیستم مختصات المان KEYPOT(4) 

·        اگر مقدار صفر در نظر گرفته شود سیستم مختصات المان با سیستم مختصات سراسری منطبق است.

·        اگر مقدار یک در نظر گرفته شود سیستم مختصات المان بر اساس جهت المان( I , J) خواهد بود .

خروجی های اضافی المانKEYPOT(5)

• اگر مقدار صفر تعلق بگیرد حل المان به صورت ابتدایی ترین حالت ممکن صورت می گیرد.
• اگر یک انتخاب گردد تعداد نقاط نمونه گیری برای حل از حالت ابتدایی بیشتر است
• اگر عدد دو فرض شود حل انتگرال به صورت فشاری ( با تعداد نقاط بسیار زیاد ) انجام خواهد پذیرفت .

خروجی های اضافی سطح المانKEYPOT(6)

    اگر مقدار صفر فرض شود حل به صورت ابتدایی ترین حالت ممکن می باشد .

·        اگر عدد یک فرض شود حل برای سطحI – J – N – Mاز خواهد بود.

·        اگر عدد دو فرض شود حل بر اساس سطحI –J – N – M وU – L –P – Oخواهد بود.

·        اگر عدد سه فرض شود در هر نقطه از انتگرال گیری حل غیر خطی نیز انجام خواهد شد .

·        اگر عدد چهار فرض شود حل بر اساس بیشترین نقطه انتگرال گیری انجام می پذیرد .

فرضیات این المان به شرح زیر می باشد:

• حجم صفر معنی ندارد.
• یک المان باید فقط و فقط یک حجم داشته باشد و نمی تواند به دور خود پیچیده باشد بلکه 2 حجم جداگانه پیدا کند.
• تمام المان ها می بایست 8 نود داشته باشند
• شکل المانTetraنیز برای این المان در نشر گرفته شده است. المان های با نود های بیشتر نیز خودبخود به المانهایTetraتغییر می یابند.

محدودیت ها برای المانSolid45:

زمانیکه از فرض های زیر استفاده نمایید می توانید بعضی از پیش فرض های المان را کاهش داده یا حذف نمایید .

• از خواص میرایی مواد و مصالح مصرفی چشم پوشی کنید .
• بارهای سیالی جسم و مصالح استفاده شده غیر کاربردی باشند .
• تنها ترکیبات ویژه در سختی های فشاری مد نظر باشد .
• مقدارKEYPOT(6)=3فرض کنید از انتگرال گیری حل غیر خطی استفاده خواهد شد .