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 ورودي المان 45Solid

Solid 45

نام المان

I,J,K,L,M,N,O,P

گره هاي المان

U­­­x,U­­­y,U­z

درجات آزادي هر گره

MAT1,VR1,THETA1,PHI1

MAT2,VR2,THETA2,PHI2

MAT3,VR3,THETA3,PHI3

مقادير ثابت المان

(براي تعريف سه ماده مسلح كننده)

Ex,Alpx,Prxy or Nuxy,DENS,DAMP        (براي قسمت توپر)

Ex,ALPx,DENS                        (براي هر آرماتور)

خصوصيات مصالح

Pressures:

face1(JILK), face2(IJNM), face3(JKON), face4(KLPO) face5(LIMP), face6 (MNOP)

بارهاي سطحي

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)

بارهاي حجمي

Large Strain, Large deflection, Crushing, Cracking creep, Plasticity, Adaptive descent, Birth and death, Stress Stiffening

خواص ويژه المان

 

 

در زير به معرفي انواع مختلفKEYPOT كه در اين المان براي تعريف مواد و مصالح كاربرد دارد و عملكرد آنها مي پردازم

 

توقف يا ادامه دادن جابجايي اضافي شكل ها   KEYPOT(1)

·        اگر مقدار صفر فرض شود جابجايي اضافي شكل ها به حساب آورده خواهد شد.

·        اگر مقدار يك انتخاب گردد جا بجايي اضافي شكل ها متوقف مي گردد.

 

گزينه انتگرال:KEYPOT(2)

     به مقدارKEYPOT(2) همواره مي تواند دو مقدار يك يا صفر تعلق گيرد.

  • اگر مقدار را برابر صفر در نظر بگيريم انتگرال گيري به صورت كامل انجام خواهد شد كه در اين حالت با يا بدون تغيير شكل اضافي المان در نظر گرفته خواهد شد
  • اگر مقدارKEYPOT را برابر يك در نظر بگيريم انتگرال گيري كاهش يافته انجام مي پذيرد.

 

 

سيستم مختصات المان KEYPOT(4) 

·        اگر مقدار صفر در نظر گرفته شود سيستم مختصات المان با سيستم مختصات سراسري منطبق است.

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

 

خروجي هاي اضافي المانKEYPOT(5)

  • اگر مقدار صفر تعلق بگيرد حل المان به صورت ابتدايي ترين حالت ممكن صورت مي گيرد.
  • اگر يك انتخاب گردد تعداد نقاط نمونه گيري براي حل از حالت ابتدايي بيشتر است
  • اگر عدد دو فرض شود حل انتگرال به صورت فشاري ( با تعداد نقاط بسيار زياد ) انجام خواهد پذيرفت .

 

خروجي هاي اضافي سطح المانKEYPOT(6)

    اگر مقدار صفر فرض شود حل به صورت ابتدايي ترين حالت ممكن مي باشد .

·        اگر عدد يك فرض شود حل براي 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 گيري حل غير خطي نيز انجام خواهد شد .

·        اگر عدد چهار فرض شود حل بر اساس بيشترين نقطه انتگرال گيري انجام مي پذيرد .

 

 

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.

 

 

محدوديت ها براي المانSolid45:

زمانيكه از فرض هاي زير استفاده نماييد مي توانيد بعضي از پيش فرض هاي المان را كاهش داده يا حذف نماييد .

  • از خواص ميرايي مواد و مصالح مصرفي چشم پوشي كنيد .
  • بارهاي سيالي جسم و مصالح استفاده شده غير كاربردي باشند .
  • تنها تركيبات ويژه در سختي هاي فشاري مد نظر باشد .
  • مقدارKEYPOT(6)=3فرض كنيد از انتگرال گيري حل غير خطي استفاده خواهد شد .