مقدمه:
افزايش روز افزون نيازهاي بشر و تلاش براي برآورده ساختن آنها، منجر به خلق مسائل تازه و پيچيده اي در همه زمينه هاي علمي و فني شده كه حوزه مهندسي مكانيك و سازه نيز از اين امر مستثني نبوده است. در اغلب موارد، نياز به طراحي و تحليل قطعات با هندسه و اخيرا خواص پيچيده تحت بار گذاري هاي نامنظم است كه بكار گيري روشهاي كلاسيك موجود منجر به يافتن معادلات حاكم بسيار پيچيده با شرايط مرزي و اوليه متنوع است كه عملا حل اين معادلات از روش تحليلي را غير ممكن مي سازد.
از همين روست كه روشهاي عددي متنوعي براي حل معادلات ديفرانسيل حاكم به سيستم ها ايجاد و امروزه به طرز وسيعي مورد استفاده قرار مي گيرند. بسته به نوع روش عددي مورد استفاده و نوع المان بندي، روشهاي مختلفي نظير حجم محدود، اجزاء محدود، تفاضل محدود و … حاصل شده است.
معرفی نرم افزارANSYS:
این نرم افزار در سال 1971 توسط شرکت آمریکایی Swanson به عنوان یکی از پیشگامان نرم افزار های اجزاء محدود ساخته شد و مورد استفاده محققان قرار گرفت و جزء اولین نرم افزار هایی است که آنالیزهای غیر خطی، مکانیک شکست، مخازن و سایر آنالیزها را در بسته نرم افزاری خود دارد.
برتری تحلیل مسائل متنوع از یک طرف و ارتقاء تجهیزات کامپیوتری از طرف دیگر باعث شده است که کاربرد روش اجزای محدود و در نتیجه نرم افزارهای بر پایه آن رواج یابد.
ابزارهای پیش بینی شده در ANSYS امکان تحلیل انواع مختلف سازه ها مانند قاب، مخزن، سد، پل … و اجزای سازه ای مانند اتصالات فولادی، اعضای فولادی یا بتنی … را به روشهای مختلف فراهم ساخته است. از آن جمله می توان به تحلیل های استاتیکی، بارگذاری رفت و برگشتی، مودال و … اشاره کرد. برای شبیه سازی شرایط مختلف تکیه گاهی گزینه های متعددی بصورت شتاب، جابجایی، نیرو و یا لنگر با الگوهای مختلف در دسترس هستند که بطور ثابت یا متغیر با زمان قابل استفاده اند. همچنین مدلهای رفتاری مختلفی از مصالح شکل پذیر و ترد مانند مدلهای دو و چند خطی فولاد و مدل شکست بتن در آن پیش بینی شده است که در حوزه رفتار غیر خطی بکار می روند.
هدف از انتخاب نرم افزار انسیس:
- در دسترس بودن تمامی نسخه های نرم افزار و از لحاظ نصب، نیازهای سخت افزاری، تحلیل و … دارای مشکل نمی باشد.
- حل گره های قدرتمند و هوشمند این نرم افزار، کاربرد آن را از کاربرد های تحقیقاتی به کاربرد های صنعتی ارتقاء داده است به طوری که هم در امور تحقیقاتی و هم در امور صنعتی می توان از آن استفاده کرد.
- مدل سازی و شبکه بندی در این نرم افزار بسیار ساده و در عین حال قدرتمند است.
- رابطهای گرافیکی کاربر این نرم افزار گویا است و دسترسی و کار با آنها بسیار ساده است.
- در این نرم افزار امکان انجام تحلیل های مختلف مقدور است، به طوری که از آن در سه شاخه مهندسی مکانیک، عمران و الکترونیک استفاده مستقیم می شود و در شاخه های مهندسی مواد، شیمی و پلیمر قابل بهره برداری می باشد.
- این نرم افزار دارای مترجم هایی است که امکان برقراری ارتباط با نرم افزار های CAD و نرم افزار های دیگر اجزاء محدود را میسر کرده است.
- در این نرم افزار روشی موجود است که به کاربر اجازه می دهد تا قابلیت های نرم افزار را به کمک ماکرو افزایش دهد. لذا کاربر این اجازه را می یابد تا مطابق با نیاز ویژه خود امکانات نرم افزار را به کار گیرد.
- دسترسی ساده و در عین حال بسیار جامع تر به نتایج خروجی نرم افزار در این نرم افزار موجود است.
ذکر این نکته لازم است که کاربر می تواند به دو روش با این نرم افزار کار کند:
- استفاده از رابط های گرافیکی نرم افزار به کمک منو های گرافیکی برای حل هر مساله.
- استفاده از دستورات نرم افزار به صورت جداگانه و یا نوشتن آن ها در قالب یک ماکرو.
این دو روش تشابه زیادی به نرم افزار های CAD دارد که در آن ها هم به صورت گرافیکی و هم به صورت دستوری می توان قابلیت های آن ها را به کار گرفت.
تحلیل تیر یکسر گیردار (مقطع مربع):
تیرها عضوهایی بسیار مهم در سازه های ساختمانی و ماشین ها هستند. آن ها در پل ها و ساختمان ها بسیار زیاد یافت می شوند. تیرها همچنین در ماشین ها و قطارها به عنوان شافت، به عنوان بال در هواپیما و به عنوان قفسه کتاب در کتابخانه ها استفاده می شوند. بازو ها و استخوان های موجودات زنده و شاخه های درختان، مثال های خوبی برای استفاده از تیرها در ساختمان بدن جانداران هستند. باید گفت مکانیک تیرها یکی از مهمترین موضوعات در مهندسی مکانیک جامدات می باشد و طراحی، تحلیل و بهینه سازی سازه های فلزی کوچک و بزرگ، عمدتا تحلیل استاتیکی تیرهای ساده و پیچیده را در خود شامل می گردد.
تحلیل صفحه سوراخ دار تحت کشش
بدست آوردن تنش ها در صفحات معمولی کاری ساده و قابل انجام می باشد، اما هنگامی که در سطح صفحه تغییراتی نظیر یک سوراخ را داریم دیگر بدست آوردن مقدار دقیق سطح مقطع، مقدار دقیق ماکزیمم تنش و مکانی که بیشترین تنش را تحمل می کند مشکل می شود. گاهی ما می خواهیم در نقطه ای خاص مقدار تنش اعمال شده را بدانیم که اینکار مستلزم صرف وقت بسیار زیاد می باشد و حتی گاهی هم با عدم امکان محاسبه تنش در آن نقطه روبرو می شویم. اما تحلیل با روش المان محدود و استفاده از نرم افزار ANSYS این قابلیت را به ما می دهد که این مسائل پیچیده را در کمترین زمان ممکن و با دقیق ترین اندازه محاسبه کنیم.
