کاربرد عملی اجزای محدود معمولا با نام تحلیل اجزا محدود (FEA) خوانده میشود. اساس کار این روش یا حذف کامل معادلات دیفرانسیل یا ساده سازی آنها به معادلات دیفرانسیل معمولی، که با روش های عددی مثل اویلر حل میشوند، میباشد. در حل معادلات دیفرانسیل جزئی مسئله مهم این است که به معادله سادهای که از نظر عددی پایداراست، به این معنا که خطا در دادههای اولیه و در حین حل آنقدر نباشد که به نتایج نا مفهوم منتهی شود، برسیم. روش هایی با مزایا و معایب مختلف برای این امر وجود دارد، که روش اجزاء محدود یکی از بهترین آنهاست. این روش در حل معادلات دیفرانسیل جزئی روی دامنههای پیچیده (مانند وسائل نقلیه و لولههای انتقال نفت)، یا هنگامی که دامنه متغیر است، یا وقتی که دقت بالا در همه جای دامنه الزامی نیست و یا اگر نتایج همبستگی و یکنواختی کافی را ندارند، بسیار مفید میباشد. به عنوان مثال در شبیه سازی یک تصادف در قسمت جلوی ماشین، نیازی به دقت بالای نتایج در عقب ماشین نیست، همچنین در شبیه سازی و پیش بینی هوا روی کره زمین، هوای روی خشکیها اهمیت بیشتری از هوای روی دریاها دارند...
کتاب تحلیل مهندسی با نرم افزار ANSYS، یک کتاب جامع و کم نظیر از آموزش نرم افزار انسیس می باشد. در این کتاب مبانی روش اجزاء محدود که در انسیس به کار گرفته شده است به زبان انگلیسی مفهومی و روان آموزش داده می شود. این کتاب مشتمل بر 474 صفحه، در 7 فصل، به همراه تصاویر هر محیط و نوار ابزارها و دستورات، با فرمت pdf به ترتیب زیر گردآوری شده است:
Engineering Analysis with ANSYS Software
Chapter 1: Basics of finite-element method
Chapter 2: Overview of ANSYS structure and visual capabilities
Chapter 3: Application of ANSYS to stress analysis
Chapter 4: Mode analysis
Chapter 5: Analysis for fluid dynamics
Chapter 6: Application of ANSYS to thermo mechanics machine elements
Chapter 7: Application of ANSYS to contact between
نرم افزار ansys در سال ۱۹۷۱ توسط شرکت آمریکایی swanson به عنوان یکی از پیشگامان نرم افزارهای اجزا محدود ساخته شد. این نرم افزار نسخه ی پیشرفته NISA می باشد و با استفاده از روش اجرای محدود (FEM) به حل معادلات گرمایی و مدل سازی تنش در اجسام می پردازد این نرم افزار هم می تواند در مکانیک سیالات برای برسی رفتار یک سیال و یا برسی مسائل انتقال حرارت با استفاده از اجزای محدود به کار رود و هم در مکانیک جامدات با بررسی تنش ها و ارتعاشات در سازه ها و قاب ها مسائل را حل کند. نرم افزار انسیس برای مهندسان مکانیک، متالوژی، عمران و هوافضا بسیار کاربردی می باشد.
کتاب آموزش مدلسازی، آنالیز سازه ای، حرارتی، میدان های کوپله در نرم افزار انسیس Ansys، یک کتاب جامع و مفید از آموزش نرم افزار انسیس می باشد. الگوی آموزشی این کتاب مبتنی بر آموزش با مثال و تمرین می باشد. این کتاب بخشی از امکانات عظیم نرم افزار انسیس را توضیح داده، مشتمل بر 395 صفحه، در 7 فصل، با فرمت pdf، به زبان فارسی و به همراه تصاویر هر محیط و نوار ابزارها، به ترتیب زیر گردآوری شده است:
فصل 1: آشنایی کلی با روش اجزاء محدود و نرم افزار ANSYS
فصل 2: مدلسازی
فصل 3: آنالیزهای سازه ای
فصل 4: آنالیزهای حرارتی
فصل 5: آنالیزهای میدان های کوپله
فصل 6: آنالیزهای ویژه
فصل 7: آشنایی با برخی امکانات ویژه
نرم افزار ANSYS از دسته ابزارهای تحلیلی است که از روش اجزای محدود برای مدل سازی و تحلیل در آن استفاده می شود. روش اجزای محدود برای حل مسائل پیچیده با هندسه، نوع مصالح و بارگذاری دلخواه ابداع گردیده است. در این روش مدل های پیچیده ابتدا به اجزای کوچکتر قابل حل تقسیم شده و سپس با ترکیب نتایج بدست آمده از حل هر جزء با یکدیگر پاسخ کل مدل در هر نقطه بدست می آید. 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... و اجزای سازه ای مانند اتصالات فولادی، اعضای فولادی یا بتنی، ایزولاتورها، ... را به روش های مختلف فراهم ساخته است. از آن جمله می توان به تحلیل های استاتیکی، بارگذاری رفت و برگشتی، مودال، تاریخچه زمانی، طیفی و ... اشاره کرد. برای شبیه سازی شرایط مختلف تکیه گاهی گزینه های متعددی به صورت شتاب، جابجایی، نیرو و یا لنگر با الگوهای مختلف در دسترس هستند که بطور ثابت یا متغیر با زمان قابل استفاده اند. همچنین مدل های رفتاری مختلفی از مصالح شکل پذیر و ترد مانند مدل های دو و چند خطی فولاد، مدل دراگر پراگر و مدل شکست بتن در آن پیش بینی شده است که در حوزه رفتار غیر خطی بکار می روند.
وجود المان های مختلف با قابلیت های خاص از ویژگی های ANSYS است. دسته های مختلف المان ها مانند المان های خطی Beam، Link و Pipe بصورت دو و سه بعدی، المان های پوسته ای (انواع Shell ها، یک لایه، چند لایه، غشایی، خمشی)، المان های حجمی (انواع Solid ها) با رفتار خطی و غیر خطی، المان های تماسی با فاصله اولیه و فاقد سختی کششی (Contact)، فنرهای غیر خطی (Combin)، کابل، المان کنترلی، المان صلب، جرم متمرکز و ... انعطاف پذیری ویژه ای برای مدل سازی حوزه وسیعی از سازه ها و اجزای سازه ای در این نرم افزار فراهم ساخته اند. با وجود ویژگی های فراوان نرم افزار ANSYS و نرم افزارهای مشابه در مدل سازی و تحلیل، همواره باید به خاطر سپرد که در بررسی تحلیلی یک مدل، دیدگاه مهندسی و ذکاوت کاربر در فرآیند ساخت، تحلیل و کنترل نتایج، مهم ترین نقطه اتکاء برای تأیید صحت نتایج است و بکارگیری چنین نرم افزارهایی صرفاً به عنوان ابزاری برای ساده تر کردن و سرعت بخشیدن به فرآیند طراحی است. به همین دلیل قبل از بکارگیری هر ویژگی یا گزینه تحلیلی، مناسب است که مطالعات کافی درباره نحوه کارکرد و تئوری های وابسته به روش تحلیلی، نوع المان و مشخصات مصالح صورت گیرد.
مجموعه مقالات و جزوات آموزشی نرم افزار انسیس Ansys، یک مجموعه آموزشی مفید و کاربردی از نرم افزار انسیس است که مشتمل بر 3 مقاله انسیس به زبان انگلیسی (فرمت pdf) و 11 جزوه به زبان انگلیسی (فرمت powerpoint)، به همراه فرمول ها و روابط ریاضی، به ترتیب زیر گردآوری شده است:
مجموعه مقالات انسیس Ansys:
Lecture 1: APDL Math–Access to the ANSYS Solver Matrices with APDL
Lecture 2: Manipulating Text Strings in ANSYS Mechanical APDL
Lecture 3: Starting ANSYS Products From the Command Line
مجموعه جزوات آموزشی انسیس Ansys:
در این مجموعه تعدادی مثال به همراه توضیحات در نرم افزار انسیس آورده شده است. مثال ها شامل تحلیل تیر قوسی شکل، تیر معمولی، تست تماس، تحلیل هارمونیک، تحلیل مودال، تحلیل غیر خطی و … می باشد.
Booklets 1: Introduction to Nonlinear Analysis
Booklets 2: Modal Analysis
Booklets 3: Harmonic Analysis Workshop
Booklets 4: Harmonic Analysis
Booklets 5: Large Deflection Arched Beam
Booklets 6: Contact Stiffness Study
Booklets 7: Penetration Tolerance Study
Booklets 8: Contact and Target Designation
Booklets 9: Rigid to Flexible Contact with Pilot - Planar Seal
Booklets 10: Snap Fit
Booklets 11: Assembly Contact
در موتورهای دیزل (موتورهای احتراقی) زمانی که پیستون در نقطه مرگ بالا (Top Dead Center) قرار دارد، سوخت بطور مستقیم به محفظه احتراق (داخل سیلندر) پاشیده می شود. از آنجایی که دما و فشار در محفظه سیلندر (به علت تراکم) بالا است، لذا سوخت به صورت خودکار بعد از کمی تاخیر (Ignition Delay) مشتعل می شود و احتراق به صورت کامل انجام می شود. لذا این نوع احتراق از نوع غیرهم آمیخته می باشد.
جزوه آموزش شبیه سازی احتراق موتور دیزل با مدل Eddy Dissipation، مشتمل بر 35 صفحه، تایپ شده، به زبان انگلیسی روان به همراه تصاویر رنگی، توسط شرکت سازنده انسیس گردآوری شده است. در این جزوه آموزشی، شبیه سازی احتراق در موتور دیزل با استفاده از مدل Eddy-Dissipation آموزش داده شده است. همچنین در ادامه نمایی از هندسه، شبکه تولید شده و نتایج حاصله آمده است. در این مثال از یک UDF برای اعمال شرط اولیه چرخشی در جریان استفاده شده است، زیرا میزان چرخش اولیه جریان در سیلندر تاثیر بسیاری بر روی نوع احتراق و کیفیت آن دارد. از طرفی به صورت کامل با نحوه انجام تنظیمات Ignition Delay آشنا خواهید شد...
در این مقاله، به مطالعه ارتعاشات آزاد یک تیر ایزوتروپیک با سطح مقطع متغیر نمایی پرداخته شده است. در ابتدا، معادلات دیفرانسیل حاکمه استخراج شده و سپس به کمک روش جداسازی متغیرها، معادله دیفرانسیل با مشتقات جزئی به معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل شده است و به حل تحلیلی آن در سه شرط مرزی، دو سر گیردار، یک سر گیردار و دو سر تکیه گاه ساده پرداخته شده است.
سپس به کمک روش های عددی، به محاسبه ی فرکانس های طبیعی و شکل مدهای ارتعاشی در هر شرط مرزی پرداخته شده و با رسم نمودارها و ارائه جداول، تأثیر پارامتر تغییرات سطح مقطع را بر شکل مدها و فرکانس های طبیعی ارتعاش نمایش داده شده است. در نهایت، تیر با سطح مقطع غیر یکنواخت در محیط نرم افزار Ansys مدل سازی شده و به تحلیل آن از دید خواص مکانیکی پرداخته شده و پس از مقایسه نتایج حاصله با تیر یکنواخت مشاهده گردیده که تیر با سطح مقطع متغیر نمایی نسبت به تیر یکنواخت، دارای توزیع بهتری بین وزن و مقاومت مکانیکی است و این در حالی است که فرکانس ها و شکل مدهای آن بسیار نزدیک و شبیه به رفتار ارتعاشی تیر یکنواخت است.
مقاله بررسی رفتار مکانیکی تیر مرتعش با سطح مقطع متغیر و مقایسه آن با یک تیر مرتعش یکنواخت با نرم افزار انسیس Ansys مشتمل بر 9 صفحه، به زبان فارسی، تایپ شده، به همراه تصاویر، دیاگرام و فرمول ها و روابط ریاضی با فرمت pdf، به ترتیب زیر گردآوری شده است.
جهت دانلود تحقیق بررسی رفتار مکانیکی تیر مرتعش با سطح مقطع متغیر و مقایسه آن با یک تیر مرتعش یکنواخت با نرم افزار انسیس Ansys برلینک زیر کلیک نمایید: