آباکوس چیست؟ چه کاربردهایی دارد؟

آباکوس چیست؟

آباکوس نرم ‌افزاری معتبر و پیشرفته برای تحلیل‌های مهندسی و شبیه‌ سازی است که در علوم مهندسی جایگاه ویژه‌ای دارد. این نرم ‌افزار به مهندسان کمک می‌کند تا رفتار مواد و سازه‌ها را در شرایط مختلف بررسی کنند و نتایج دقیقی را به دست آورند. شرکت HKS این نرم ‌افزار را در دهه 1970 توسعه داده و این نرم افزار بخشی از مجموعه نرم ‌افزاری «سیمولیا» (SIMULIA) به شمار می‌رود. لوگو و نام آباکوس از کلمه چرتکه گرفته شده که به معنای نمایش محاسبات ریاضی است. روند کار با آباکوس شامل سه مرحله پیش ‌پردازش، تحلیل و مشاهده نتایج خواهد بود.

منظور از روش المان محدود در نرم افزار آباکوس چیست؟

روش‌های المان محدود (Finite Element Method) علم حل معادلات دیفرانسیل و انتگرال تلقی می‌گردد. این تکنیک عددی برای حل مسائل مهندسی و فیزیکی استفاده می‌شود. با پیشرفت علم، قطعات صنعتی و غیر صنعتی نیز دستخوش تغییرات زیاد می‌گردند و ساختار آن‌ها پیچیده‌تر می‌شود. برای تحلیل این قطعات باید مقادیر عددی آن‌ها را محاسبه نماییم.

مراحل استفاده از روش المان محدود و روش‌های حلی عددی به صورت زیر خواهد بود:

1. تقسیم‌ بندی دامنه مورد نظر به المان‌های کوچک‌تر

2. تعریف ویژگی‌های المان‌ها

3. ایجاد معادلات حاکم

4. حل معادلات

5. تحلیل نتایج

ویژگی‌های کلیدی و چشمگیر در آباکوس

• یک محیط کاری ساده و همه جانبه برای ویندوز و لینوکس
• قابلیت‌های پیش و پس از پردازش در هر پروژه
• امکان وارد کردن نمودن و طراحی در فرمت‌های متنوع
• داشتن یک رابط دو طرفه به داده‌های نرم افزارهایی مانند: SOLIDWORKS و CATIA
• قابلیت اختصاص و تعریف ویژگی‌های متعدد در مدل ‌سازی و شبیه‌ سازی‌ها
• قابلیت ایجاد مسائل پیچیده و دریافت پاسخ‌های دقیق
• امکان مشاهده‌ی نتایج به صورت سه‌بعدی و ایجاد نمودارهای متنوع
• داشتن ویژگی خودکارسازی فرآیندهای تکراری
• ساخت ابزارها و ویژگی‌های مدنظر با استفاده از برنامه نویسی در پایتون

کاربردهای عمومی آباکوس در حل مسائل مختلف

نرم ‌افزار آباکوس (Abaqus) در زمینه‌های گسترده‌ای از علوم کاربردهای متعددی دارد. نرم افزار آباکوس علیرغم تمامی ویژگی‌های ذکر شده، مجموعه‌ی نرم افزاری بزرگی برای انجام مسائل پیچیده است.

ازجمله مسائلی که با استفاده از نرم افزار آباکوس بررسی خواهند شد می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• بررسی رفتار سیستم در شرایط متفاوت
• مشاهده‌ی تغییرات سازه یا مدل به تدریج
• فرآیند تغییر شکل تحت تأثیر نیروها یا فشارها
• ایجاد و تعریف مدل‌های هندسی و تعیین محدودیت‌ها و شرایط دقیق شبیه‌ سازی.
• شبیه‌ سازی رفتار مواد مختلف
• انتخاب روش‌های عددی مناسب برای مسائل
• شبیه‌ سازی اثر فرآیندهای متناوب بر روی سیستم و تحلیل آن
• بررسی و تحلیل تنش‌ها، تغییر شکل‌ها و رفتار مواد در شرایط خاص
• بهینه‌ سازی طراحی و پارامترها برای دستیابی به بهترین عملکرد و کاهش هزینه‌ها

کاربرد آباکوس در رشته‌های مهندسی و صنعت

نرم افزار آباکوس در صنایع مختلفی نیز کاربرد دارد. در اینجا به برخی از کاربردها و اهمیت آباکوس در این رشته‌ها و صنعت اشاره می‌کنیم:

مهندسی مکانیک

• شبیه ‌سازی رفتار مواد تحت بارهای مختلف
• بررسی پاسخ سیستم‌ها به بارهای دینامیکی
• تحلیل توزیع حرارت و انتقال حرارت
• مدل‌ سازی رفتار مواد کامپوزیتی
• پیش ‌بینی عمر مفید سازه‌ها تحت بارگذاری‌
• بهینه‌ سازی طراحی برای کاهش هزینه و افزایش عملکرد

مهندسی عمران

• شبیه ‌سازی رفتار سازه‌های بتنی و فولادی
• بررسی پاسخ سازه‌ها به بارهای زلزله
• تحلیل تعامل سازه با خاک و پی
• تحلیل و ارزیابی عمر مفید سازه‌ها
• بررسی تأثیر حرارت بر خواص سازه‌ها
• مدل‌ سازی و تحلیل رفتار ترک در مواد
• ارزیابی پاسخ دینامیکی سازه‌ها
• بررسی رفتار سازه‌ها تحت زلزله و باد
• طراحی‌های بهینه‌ برای ساختمان‌ها و پل‌ها

مهندسی پزشکی

• شبیه‌ سازی رفتار پروتزها و ایمپلنت‌های پزشکی
• تحلیل بیومکانیکی بافت‌های بیولوژیکی
• مدل ‌سازی فرآیندهای عمل جراحی
• ارزیابی خواص مکانیکی مواد زیستی
• بررسی جریان خون در عروق و قلب
• مدل‌ سازی و تحلیل عملکرد تجهیزات پزشکی

مهندسی برق

• مدل‌ سازی و تحلیل قطعات الکتریکی
• تحلیل میدان الکتریکی در تجهیزات
• شبیه‌ سازی رفتار دکل‌های برق در شرایط مختلف
• بررسی عملکرد سیستم‌های توزیع انرژی
• بررسی خواص عایق‌های الکتریکی

صنعت خودروسازی

• شبیه ‌سازی تصادفات
• بهینه ‌سازی و بهبود ایمنی قطعات خودرو
• تحلیل حرارتی و انرژی در خودروهای برقی
• مدل‌ سازی و تحلیل سیستم‌های تعلیق
• پیش ‌بینی رفتار مکانیکی در شرایط مختلف رانندگی

صنعت هوافضا

• طراحی و تحلیل دینامیک هواپیما و پرواز
• شبیه ‌سازی در شرایط مختلف جوی
• تحلیل صوت
• شبیه‌ سازی فرآیندهای تولید و مونتاژ قطعات هواپیما
• تحلیل و بهینه‌سازی طراحی ماهواره‌ها

صنعت انرژی

• تحلیل سازه‌ای مرتبط با نیروگاه‌ها
• مدل‌ سازی دینامیک سیالات
• شبیه ‌سازی جریان سیالات در توربین‌های بادی
• بهینه‌ سازی طراحی و عملکرد سیستم‌های انرژی خورشیدی

برای شروع یادگیری نرم افزار آباکوس از کجا شروع کنم؟

امروزه با پیشرفت علم تجزیه ‌و تحلیل المان محدود، یادگیری و آموزش آباکوس یک دغدغه‌ی کلیدی برای تمامی مهندسان و محققان به شمار می‌رود. دوره‌های آموزش آباکوس متعددی در دسترس است اما علاقه‌مندان باید یادگیری عمیقی را تجربه کنند تا بتوانند به بهترین شکل از امکانات این نرم ‌افزار بهره‌برداری کنند.

طبق تحقیقات انجام شده درصد بالایی از کارهای تحقیقاتی انجام شده در ایران با نرم افزار آباکوس به‌نوعی عدد سازی شده هستند پس به دست آوردن نتیجه مطلوب تاثیر شگرفی را بر نتایج مقالات و پایان‌نامه‌ها خواهد گذاشت.

• دقت بالا و پیش زمینه‌ی علمی در این نرم افزار پیشرفته حائز اهمیت است و دانشجویان در قدم اول یادگیری می‌بایست درباره‌ی مفاهیم اجزا محدود مانند تعریف گره، المان، نقطه انتگرال‌گیری و مش اطلاعاتی را کسب نمایند.
• بعد از گذراندن این دوره و یادگیری تکنیک‌های جدید و استفاده از ابزارهای متفاوت آن، علاقه‌مندان با توجه به نیاز خود می‌توانند در دوره‌های پیشرفته‌ی این نرم افزار نیز شرکت نمایند و عملکرد بهتری در انجام پروژه‌های خود داشته باشند.

چرا آباکوس بهترین انتخاب در میان نرم افزارهای مهندسی است؟

با پیچیده‌تر شدن طرح‌ها و محدودیت‌ها نرم افزارهایی مانند SolidWork و Catia با محدودیت‌هایی برای ارائه نتایج در زمان محدود روبه رو می‌شوند. نرم ‌افزار آباکوس به‌عنوان یکی از برترین نرم ‌افزارهای تحلیل المان محدود (FEM) در صنعت و دانشگاه، به دلیل قابلیت‌های منحصر به فرد خود، مانند استفاده از فرمول‌های تخصصی همواره مورد استفاده و ستایش کاربران قرار می‌گیرد. به‌طورکلی، آباکوس به عنوان یک نرم ‌افزار قوی برای حل مسائل پیچیده، گزینه بهتری خواهد بود.

سخن پایانی

آباکوس به‌عنوان یک نرم ‌افزار پیشرفته‌ی مهندسی، نقش مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کند. با یادگیری و تسلط بر آن نتایج و تحلیل‌های دقیق‌تر و جامع‌تری صورت خواهد گرفت. همچنین این نرم افزار مجموعه قدرتمندی از ابزارها را برای کاربرد به جهت ارزیابی قدرتمند برای بهبود طراحی‌ و افزایش کارایی آن‌ها فراهم می‌نماید. کاربران با یادگیری آباکوس می‌توانند به بازار کار این حوزه وارد شده و پروژه‌های پیچیده‌ی خود را بهتر مدیریت نموده همچنین در زمان انجام آن نیز صرفه‌جویی نمایند.