تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی در آباکوس
در آباکوس، تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی به‌طور گسترده‌ای برای شبیه‌سازی رفتار سازه‌ها تحت بارگذاری‌های مختلف استفاده می‌شوند. این دو نوع تحلیل از جنبه‌های مختلفی با یکدیگر تفاوت دارند و هرکدام کاربرد خاص خود را دارند. در ادامه به توضیح هرکدام از این تحلیل‌ها پرداخته‌ایم:
1. تحلیل استاتیکی (Static Analysis):
تحلیل استاتیکی به تحلیل‌هایی اطلاق می‌شود که در آن‌ها بارگذاری‌ها به‌طور ثابت و بدون تغییرات سریع یا زمان‌متغیر اعمال می‌شوند. این تحلیل‌ها معمولاً برای بررسی تغییرات جابجایی، تنش و کرنش در سازه‌ها تحت بارهای ثابت و پایدار به‌کار می‌روند.
انواع تحلیل استاتیکی:
-
تحلیل استاتیکی خطی (Linear Static Analysis): در این تحلیل، فرض می‌شود که رفتار ماده و هندسه سازه خطی است. به این معنی که تنش و کرنش‌ها به‌طور مستقیم با یکدیگر مرتبط هستند و تغییرات هندسی بزرگ در نظر گرفته نمی‌شوند. این تحلیل برای مسائل ساده و شرایط بارگذاری ثابت مناسب است.
-
تحلیل استاتیکی غیرخطی (Nonlinear Static Analysis): در این نوع تحلیل، رفتار ماده و هندسه سازه غیرخطی مدل‌سازی می‌شود. در این تحلیل می‌توان رفتارهایی مانند پلاستیک، خستگی و شکست را شبیه‌سازی کرد. همچنین، تغییرات هندسی بزرگ و اثرات غیرخطی در بارگذاری‌ها و تغییر شکل‌ها در نظر گرفته می‌شوند.
نحوه اعمال تحلیل استاتیکی در آباکوس:
- تعریف مدل هندسی: ابتدا مدل هندسی خود را ایجاد می‌کنید.
- تعریف مش: سپس مشینگ مدل انجام می‌شود تا مدل به اجزای کوچکتر تقسیم شود.
- تعریف شرایط مرزی: در این مرحله، شرایط مرزی (مثل مقید کردن درجات آزادی در یک یا چند جهت) اعمال می‌شود.
- اعمال بارگذاری: بارگذاری‌های استاتیکی مانند نیرو، فشار یا جابجایی به مدل اعمال می‌شود.
- حل و بررسی نتایج: پس از انجام تحلیل، نتایج مانند جابجایی، تنش و کرنش استخراج می‌شود.
2. تحلیل دینامیکی (Dynamic Analysis):
تحلیل دینامیکی به تحلیل‌هایی اطلاق می‌شود که در آن‌ها بارگذاری‌ها یا شرایط مدل به‌طور متغیر با زمان تغییر می‌کنند. این تحلیل‌ها معمولاً برای بررسی رفتار سازه‌ها تحت اثرات بارهای زمان‌متغیر مانند ارتعاشات، ضربات، برخوردها، یا زلزله‌ها استفاده می‌شوند.
انواع تحلیل دینامیکی:
-
تحلیل دینامیکی خطی (Linear Dynamic Analysis): در این تحلیل، فرض می‌شود که سازه تحت بارگذاری‌های متغیر با زمان، به‌طور خطی رفتار می‌کند. این تحلیل برای مشکلاتی که تغییرات کوچک و بدون تغییرات قابل توجه در هندسه یا ویژگی‌های ماده دارند مناسب است.
-
تحلیل ارتعاشی (Eigenvalue Analysis): برای تعیین فرکانس‌های طبیعی و مودهای ارتعاشی سازه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تحلیل برای شبیه‌سازی پاسخ سازه‌ها به تحریکات ارتعاشی به‌کار می‌رود.
-
تحلیل پاسخ طیفی (Spectral Analysis): برای تحلیل سیستم‌های دینامیکی تحت اثر بارهای متغیر با فرکانس مانند ارتعاشات ناشی از زلزله استفاده می‌شود.
-
-
تحلیل دینامیکی غیرخطی (Nonlinear Dynamic Analysis): در این تحلیل، رفتار ماده و هندسه سازه به‌صورت غیرخطی مدل‌سازی می‌شود و بارگذاری‌ها نیز به‌طور زمان‌متغیر و پیچیده تعریف می‌شوند. این تحلیل معمولاً برای شبیه‌سازی اثرات غیرخطی در شتاب‌های بالا، برخوردها و شکست‌ها استفاده می‌شود.
انواع تحلیل‌های دینامیکی:
-
تحلیل پاسخ زمانی (Transient Dynamic Analysis): این نوع تحلیل برای مدل‌هایی استفاده می‌شود که بارگذاری‌ها یا شرایط مدل به‌طور ناگهانی یا به‌طور پیچیده‌ای در طول زمان تغییر می‌کنند. این تحلیل به‌ویژه برای تحلیل رفتار سازه‌ها تحت اثر بارهای شوک یا ضربات کاربرد دارد.
-
تحلیل دینامیکی با استفاده از روش طیفی (Spectral Dynamic Analysis): در این تحلیل، بارها به‌صورت طیفی یا فرکانسی به مدل وارد می‌شوند. این نوع تحلیل معمولاً برای شبیه‌سازی اثرات بارهای زلزله و ارتعاشات طبیعی استفاده می‌شود.
-
تحلیل دینامیکی اصطکاکی یا ضربه‌ای (Explicit Dynamic Analysis): برای مسائل دینامیکی پیچیده مانند برخوردها یا ضربات استفاده می‌شود. این تحلیل از روش‌های عددی خاصی برای شبیه‌سازی رویدادهای سریع و پرشتاب استفاده می‌کند.
نحوه اعمال تحلیل دینامیکی در آباکوس:
- تعریف مدل هندسی و مش: مشابه تحلیل استاتیکی، ابتدا مدل هندسی و مش ایجاد می‌شود.
- تعریف شرایط مرزی و بارگذاری‌های دینامیکی: در این مرحله، بارگذاری‌های دینامیکی مانند نیروهای زمان‌متغیر یا شتاب‌ها و شرایط مرزی مناسب برای شبیه‌سازی رفتار دینامیکی سیستم تعریف می‌شوند.
- انتخاب نوع تحلیل دینامیکی: در بخش Step باید نوع تحلیل دینامیکی (مثلاً Transient, Eigenvalue، یا Implicit Dynamic) را انتخاب کنید.
- حل و استخراج نتایج: پس از انجام تحلیل، نتایج مانند پاسخ‌های زمانی، فرکانس‌های طبیعی و جابجایی‌های دینامیکی استخراج می‌شود.
تفاوت‌های کلیدی بین تحلیل‌های استاتیکی و دینامیکی:
- زمان‌متغیر بودن بارها: در تحلیل استاتیکی، بارها ثابت هستند و تغییرات زمانی در نظر گرفته نمی‌شوند، در حالی که در تحلیل دینامیکی بارها یا شرایط مدل به‌طور زمان‌متغیر تغییر می‌کنند.
- تغییرات هندسی و پاسخ به شتاب‌ها: در تحلیل دینامیکی، تغییرات هندسی بزرگ و اثرات شتاب‌های غیرخطی مورد توجه قرار می‌گیرد، اما در تحلیل استاتیکی، این اثرات در نظر گرفته نمی‌شوند.
- کاربرد: تحلیل استاتیکی معمولاً برای مسائل با بارگذاری ثابت و پایدار کاربرد دارد، در حالی که تحلیل دینامیکی برای مسائل با بارگذاری‌های متغیر با زمان، ارتعاشات، ضربات، یا زلزله‌ها به‌کار می‌رود.
با انتخاب درست نوع تحلیل و تنظیمات مناسب، می‌توان رفتار دقیق سازه‌ها را در شرایط مختلف شبیه‌سازی کرد.
