نرم افزارهای المان محدود

نرم افزارهای المان محدود

Finite Element SoftWares

در این یادداشت در مورد چند نرم افزار المان محدود مانند انسیس Ansys , آباکوس Abaqus , کامسول Comsol و ... صحبت می کنیم .البته بیشتر در مورد مسایل حرارتی صحبت می‌کنیم . فایل‌های آموزشی مثل فیلم و pdf و کتاب و ... تو اینترنت و همین سایت‌های فارسی زیاد هستن ولی قرار نیست از رو اون‌ها کپی کنیم. بیشتر قصد داریم مسایلی که یک کاربر تو مسیر یادگیری باهاشون برخورد می کنه رو بنویسیم.

نرم افزار انسیس Ansys

این مطلب رو اول قرار بود در ادامه‌ی یادداشتم در مورد نیمه‌رساناها و پروژه‌ی خودم بنویسم . ولی دیدم مطلب مفصلی میشه و بهتره تو یه پست جداگانه بگذارمش .چون خودم دارم یه تحلیل حرارتی با استفاده از Ansys روی ترموالکتریک انجام میدم دوست دارم که این مطلب رو به این نرم افزار و کاربردهاش اختصاص بدم .

همونطور که تو شکل زیر می بینید یک ماژول ترموالکتریک در محیط نرم افزار انسیس ورک بنچ ۱۲ در حال تحلیل شدن است .

همچنین تو شکل‌های زیر نتایج تحلیل دو بعدی یک کوپل ترموالکتریک که با انسیس ۱۱ (نسخه قدیمی) انجام شده رو می بینید. شاید در آینده مراحل مدل سازی و تحلیل یک ترموالکتریک رو در همین یادداشت شرح دادیم.

نرم افزار انسیس با دارا بودن پک های متعدد از جمله IcePack (تحلیل الکتروترمالelectrothermal) امکان تحلیل انواع مسایل مکانیک جامدات , مواد مرکب , انتقال حرارت در جامدات , جریان سیالات (Fluent) , استاتیک , دینامیک , ارتعاشات , الکترومغناطیس , پیزوالکتریک و ... را به کاربران می دهد . اما قبل از این که در مورد کارایی این نرم افزار صحبت کنم بهتره یه خورده درباره روش المان محدود Finite Element که این نرم افزار بر اساس اون کار می کنه بنویسم. البته قرار نیست در مورد علم المان محدود صحبت کنم.

روش المان محدود در پی تلاش برای حل معادلات دیفرانسیل جزئی پیچیده بر روی یک محیط پیوسته به وجود آمد (تحلیل مسایل پیچیده ی الاستیسیته ). از آنجا که حل اینگونه معادلات با پیچیدگی های خاص خود همراه است مهندسان به فکر تجزیه محیط پیوسته به بخش های جزئی به یا همان المان محدود افتادند که روی این المان های محدود معادلات پیچیده جزئی به معادلات ساده تر و یا معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده و پاسخ نهایی از احتساب کلیه این پاسخ های جزئی بدست می آید .

در نرم افزارهای المان محدود مثل انسیس روند کار به این صورت است که ابتدا مدل هندسی فیزیک مورد نظر را (مثلا یک تیر یک سرگیردار) در نرم افزار ایجاد می‌کنیم، سپس با انتخاب نوع المان متناسب با مدل به تجزیه مدل می پردازیم که اصطلاحا به آن مش بندی Mesh می گویند , در نهایت با تعیین نوع بارگذاری بر روی مدل و همچنین مقادیر مرزی مساله و دیگر پارامترهای مورد نیاز از جمله جنس و ... از نرم افزار run می گیریم و احتمالا (اگر مساله فقط کمی پیچیده باشد!) چند روز بعد پاسخ را دریافت می کنیم.

تا اونجایی که من اطلاع دارم تا الان ورژن 15 نرم‌افزار انسیس به بازار عرضه شده. نکته ی مهم در مورد ورژن های مختلف این نرم افزار اینه که نسخه های قبل از 12 محیط مدل سازی نرم افزار بسیار قدیمی، وقتگیر و اعصاب خورد کن هستش. مثلا برای کشیدن یک خط شما باید ابتدا به منوی Processor بروید، سپس به منوی Create , از آنجا به Line , و در این منو نوع کشیدن خط را انتخاب کنید و در نهایت به رسم خط اقدام کنید . دوستانی که با نرم افزارهایی مثل Solid works و Catia و یا حتی Auto Cad آشنایی دارند می دونن که این مراحل در این نرم افزارها یک جور شوخی(!) هستش و اصلا هیچ کاربری از منوها برای رسم مدل مورد نظرش استفاده نمی کنه . در این نرم افزارها همه‌ی کارایی ها به شکل آیکون در محیط کار نرم افزار موجود است و شما با یک کلیک می تونید اون ها رو انتخاب و رسم کنید. اما در نسخه های جدید این مشکل حل شده و محیط کار workbench که از چند نسخه قبل به نرم افزار اضافه شده بود در این نسخه ها کامل گردیده و جایگزین محیط قبلی شده و محیط مدل سازی آن شبیه نرم افزارهایی مثل سالیدورک است . البته این رو بگم که انسیس یک محیط برنامه نویسی به زبان APDL یا "زبان طراحی پارامتریک انسیس" داره که اونایی که خیلی حرفه‌ای هستن از اون برای انجام کاراشون استفاده می کنن. البته باید گفت که انسییس ورک‌بنچ نسخه به نسخه دچار تغییرات زیادی می‌گردد و فعلا به حالت پایدار و یا به قول دوستان Stable نرسیده.

یکی دیگه از مشکلاتی که خوده من خیلی باهاش درگیرم اینه که تو نسخه‌ی قدیمی یا محیط کاربری گرافیکی GUI که یک صفحه‌ی سیاه هستش، اگر مرتکب اشتباه شوید، به عنوان مثال یک خط رو اشتباهی رسم کنید، برای تصحیح اشتباه امکان بازگشت به عقب (ctrl+Z) رو ندارید و باید به منوی processor بروید و از آنجا به منوی create و سپس به منوی delete رفته , نوع المانی که می خواهید پاک کنید را انتخاب کرده (line) و سپس اقدام به پاک کردن خط کنید . امیدوارم که در نسخه های جدید این مشکل رفع شده باشد . به قول بچه‌ها User Interface در انسیس خیلی بده !!! . البته در نسخه‌های جدید این مشکل حل شده است.

این فعلا یه مقدمه برای آشنایی با انسیس بود برای آشنایی بیشتر با این نرم افزار می تونید به سایت این نرم افزار رفته و کلیپ ها و فایل های pdf مختلف در مورد انواع ماژول ها و کارایی های این نرم افزار رو ببینید. www.ansys.com

به لینک زیر یه سر بزنید تا یه Presentation در مورد انسیس که خود سایت این شرکت درست کرده رو ببینید

Ansys

برای این که بدونید کار بر روی ترموالکتریک (ژنراتور و خنک کننده , TEC + TEG ) از دیدگاههای مختلف و با شیوه های تحلیلی و محاسباتی مختلف از جمله تحلیل با انسیس توی دنیا خیلی رواج داره چکیده یک مقاله چاپ 2012 از ژورنال Applied Energy رو که زیرمجموعه ی انتشارات الزویر (elsevier) هستش و impact factor = 3.915 داره رو به همراه عکس مدل سازی ترموالکتریک میزارم که اگه به این زمینه علاقه داره استفاده کنه .

abstract

We established a three-dimensional finite element model of thermoelectric module based on low-temperature thermoelectric material bismuth telluride and medium-temperature thermoelectric material filled-skutterudite. The material properties of the thermoelectric materials such as the Seebeck coefficient, thermal conductivity, and electrical conductivity are temperature dependent. Based on the formal model, multi-stage models consist of low- and medium-temperature thermoelectric modules are proposed. The effect of input energy on performance of solar thermoelectric generator is considered according to the real operating condition. Results show that, reasonable thermal design of solar thermo-electric generator can take full advantage of the characteristics of thermoelectric materials and effectively improve the performance of power generation.

برای آشنایی بیشتر علاقه مندان با روند شبیه سازی یک ترموالکتریک در نرم افزار انسی، فایل شبیه سازی یک کوپل ساده‌ی ترموالکتریک آپلود گردیده است. از لینک زیر می‌توانید فایل شبیه‌سازی یک کوپل ترموالکتریک ساده با استفاده از نرم‌افزار انسیس را دانلود کنید

برای دانلود روی عکس کلیک کنید

یکی دیگر از خصوصیات مهم انسیس قابلیت ورودی گرفتن و خروجی دادن از/به انواع نرم‌افزارهای محاسباتی است. به عنوان مثال در نرم‌افزار تک‌پلات Tecplot شما می‌توانید به راحتی نتایج گرافیکی نرم‌افزار انسیس را ایمپورت Import نمایید. برای انجام این کار شما باید بدانید که خروجی انسیس با فرمت آر اس تی rst. و یا آر اف ال rfl. ذخیره می‌گردد. در تک پلات شما به منوی فایل رفته و از آنجا گزینه‌ی دیتا لودر Data Loader را انتخاب و از آنجا فایل نتایج انسیس را وارد می‌نمایید.

از لینک زیر می‌توانید فایل پی‌دی‌اف مقایسه‌ی حل عددی المان محدود با استفاده از نرم‌افزار انسیس و نیز حل تفاضل محدود با استفاده از کد متلب را دانلود نمایید.

دانلود (المان محدود - تفاضل محدود)

همچنین از لینک زیر می‌توانید فایل پی‌دی‌اف مقایسه‌ی بین حل انسیس و فلوئنت را در مساله‌ی یک کویتی Cavity با سرپوش متحرک دانلود نمایید. این مثال که از نرم افزار آموزشی شرکت بهکامان برداشت شده و سپس حل انسیس توسط گروه فنی‌مهندسی دوران ما به آن اضافه گردیده است. با خواندن این فایل ملاحظه خواهید نمود که حل انسیس یا المان محدود و فلوئنت یا حجم محدود، در این مساله بسیار به یکدیگر نزدیک بوده و با نتایج تجربی تطابق خوبی دارد. البته باید متذکر گردید که همیشه این طور نیست و در برخی مسایل پاسخ المان محدود دچار خطای زیادی می‌گردد.

یک مثال ساده حرارتی با انسیس۱۱

صورت مساله : توزیع دمای دو بعدی روی صفحه ای که از اتصال دو صفحه ی مسی و آلومینیومی هم اندازه به وجود آمده . مرز اتصال را ایده آل در نظر می گیریم . شرایط مرزی به این صورت است که سمت چپ صفحه آلومینومی تحت دمای ثابت 1000 کلوین قرار دارد و سمت چپ صفحه مسی تحت دمای ثابت 500 کلوین قرار دارد . سمت دیگر این دو صفحه تحت انتقال حرارت جابجایی با ضریب جابجایی 100 وات بر متر مربع قرار دارد و مرزهای دیگر عایق هستند.

1- انتخاب نوع المان: مسیر زیر را در محیط قدیمی انسیس طی کنید

>>Ansys main menu - preprocessor - Element type - Add/edit - Add

در پنجره باز شده باید المان های حرارتی را انتخاب کنید. برای این کار می توانید نام المان مورد نظر را (اگر می دانید) در نوار تایپ کنید و ok را بفشارید. به عنوان مثال plane55. حال باید برخی از مشخصات المان را از قسمت options تعیین کنید که در این مورد خاص نیازی به این کار نیست.

2- تعیین مواد: مسیر زیر را طی کنید

>>Ansys main menu - preprocessor - material props - material models

در پنجره باز شده روی گزینه Thermal کلیک کرده و از آنجا Conductivity و سپس Isotropic را انتخاب کنید.در پنجره ی باز شده می توانید خاصیت را به صورت ثابت و یا متغیر با دما تعیین کنید.در این مثال آن را برای ماده ی اول 400 در نظر بگیرید که حدودا رسانایی مس است. اگر بخواهید خواص را به صورت وابسته به دما تعریف کنید در همین پنجره روی گزینه ی Add temperature کلیک کنید و در دماهای دلخواه مقدار خاصیت را وارد کنید.برای حل مساله انتقال حرارت رسانش پایدار نیازی به تعریف خاصیت دیگری نداریم.اکنون برای تعیین همین خاصیت برای ماده دوم , از منوهای بالای پنجره و از قسمت material گزینه new model را بزنید و مقدار خاصیت رسانایی را برای آن 270 وارد کنید.

3- مدل سازی :مسیرزیر را طی کنید

>>Ansys main menu - preprocessor - modeling - create - area - rectangle - by dimention

اکنون مختصات گوشه های مستطیل بالایی را وارد کنید.(0,1)X و (0,0.5)Y و apply را بزنید (اگر دو بار بزنید دو مستطیل روی هم درست میشود و مشکل خواهید داشت) اکنون مختصات مستطیل دوم :

(0,1)X و (0و0.5-)Y

۴- مش بندی : مسیر زیر را طی کنید

>>Ansys main menu - preprocessor - meshing - mesh attributes - picked area

سطح بالایی را انتخاب کرده و ok را بزنید در پنجره باز شده ماتده یک را به این سطح نسبت دهید و ok بزنید. همین کار را با سطح دوم انجام دهید ولی ماده دوم را به آن نسبت دهید.

حل مسیر زیر را طی کنید.

>>Ansys main menu - preprocessor - meshing - mesh attributes - mesh tool

گزینه mesh را در پنجره جدید بزنید.اگر می خواهید مش بندی کوچک تر شود باید آن را refine کنید که آیکن آن در پایین همین پنجره است.

اکنون برای این که نرم افزار دو سطح را در ارتباط با هم بداند مسیر زیر را طی کنید

>>Ansys main menu - preprocessor - numbering ctrl- merge items

در پنجره باز شده گزینه all را انتخاب کرده و ok بزنید.

۵- بارگذاری : مسیر زیر را طی کنید

ادامه دارد ....

در آینده کارهای خودم رو به مرور توی همین یادداشت شرح میدم . اما دو تا نرم افزار دیگه قراره توی این پست معرفی کنم که فعلا نه وقت دارم و نه اطلاعات کافی چون با کامسول تازه آشنا شدم و با آباکوس هم هنوز کار نکردم. اما لااقل عکسشون رو میزارم که خالی نباشه وبلاگ .

نرم افزار آباکوس Abaqus

نرم افزار کامسول Comsol

نرم افزار کامسول نیز که با نام Comsol Multiphysics هم شناخته می شود یک نرم افزار المان محدود است که با داشتن ماژول های مختلف از جمله انتقال حرارت Heat Transfer , میکروالکترومکانیکال سیستم MEMS , سیستم های شیمیایی Chemical Engineering Module , آکوستیک Acoustic Module و امکان کار بر روی انواع فیزیک ها مانند جریان سیال , جامدات , الکتروترمال ElectroThermal و ... گزینه ی مناسبی برای دانشجویان و محققینی است که به دنبال کار بر روی این گونه موضوعات هستند .

عکس زیر نمونه مدل سازی و مش بندی سه بعدی با این نرم افزار هستش ه خودم حین یادگیری انجام دادم . البته هنوز به این نرم افزار مسلط نشدم اما سعی می کنم در طی یادگیری این نرم افزار نکات آموزشی جالبی رو به این این مطلب اضافه کنم که بقیه هم بتونن استفاده کنن .

اما برای کسانی که تازه می خوان با این نرم افزار کار کنن و به دنبال اطلاعات بیشتری در این مورد هستن چند تا فایل pdf که شامل Tutorial و User Guide های این نرم افزار و ماژول های مختلف این نرم افزار هستن رو در لینک های زیر آپلود می کنم تا بتونین استفاده کنین .

۱- آشنایی با کامسول comsol Mutiphysics

۲-آشنایی با ماژول انتقال حرارت کامسول comsol Multiphysics

۳-آشنایی با نرم افزار کامسول Comsol Multiphysics

۴- آشنایی با ماژول Mems در نرم افزار کامسول

یک کتاب هم در این مورد می شناسم که می تونه کمک زیادی در رابطه با یادگیری به شما بکنه لین ک زیر pdf فهرست و معرفی این کتاب هستش . عنوان این کتاب Multiphysics Modeling Using Comsol و اسم نویسنده راجر دبلیو پریور Roger w.Pryor هستش .

لینک دانلود معرفی کتاب آموزشی نرم افزار کامسول

راستی تصویر زیر شبیه سازی یک ترموالکتریک با نرم افزار کامسول هستش .چون کار خودم در این زمینه هست این عکس رو گذاشتم که در آینده بیشتر در موردش صحبت کنم .

-----------------------------------------------------------------------------

یک مثال ساده با نرم افزار Comsol 3.5

تو ادامه این مطلب می خواهیم یک مثال ساده رو با نرم افزار کامسول حل کنیم . این مثال توزیع سرعت در جریان دائمی دو سیال (آب و روغن)بر روی هم و به صورت آرام Laminar در یک محیط دو بعدی می باشد .

۱- نرم افزار را باز می کنیم : محیط Model Navigator باز می شود در این محیط می توانیم فیزیک مساله مورد نظرمان (سیالات و الکتریک و ... ) را انتخاب کنیم . همان طور که در تصویر می بینیم در این محیط , اولا از گزینه Space Domain ابعاد مساله را انتخاب می کنیم (دوبعدی 2D , 3D و ...).

ثانیا می توانیم برای ایجاد یک پروژه جدید از همین جا مدل فیزیکی مساله را از گزینه های سمت چپ مانند (Fluid Dynamics , Chemical engineering , ... ) انتخاب کنیم . در این مساله ما از گزینه ی comsol multiphysics محیط دینامیک سیالات Fluid Dynamics و از آنجا جریان غیر قابل تراکم و جریان پایدار را انتخاب می کنیم و سپس ok را می زنیم .

۲- مدل هندسی را رسم می کنیم : در محیط رسم هندسی با انتخاب آیکون مستطیل rectangle دو مستطیل هم اندازه روی هم رسم می کنیم . ابعاد این مستطیل ها را ۰.۵ و ۰.۰۵ انتخاب می کنیم . برای تغییر ابعاد مستطیل ها روی آن ها دو بار کلیک کرده و width , hieght را تغییر می دهیم .

۳- نوع ماده را انتخاب می کنیم : با انتخاب گزینه ی sub domain mode از بالای صفحه می توانیم به هر کدام از زیر مجموعه های هندسه خصوصیاتی را تخصیص دهیم .

در مود "ساب دمین" با کلیک کردن روی مستطیل بالایی صفحه ی جدیدی باز می شود که از آنجا مشخصات ماده و متغیر های فیزیکی مانند دماو ... را به آن نسبت می دهیم .

در این صفحه با کلیک کردن روی گزینه ی Load به محیط انتخاب ماده می رویم . و از آنجا با انتخاب گزینه ی liquid و از آنجا water برای مستطیل بالایی و Transformer oil برای مستطیل پایینی نوع ماده را برای هر یک مشخص می کنیم . با این کار می بینیم که در صفحه ی subdomain setting (شکل بالا) روبروی خواصی مانند چگالی و غیره فرمول هایی ایجاد می شود . ما باید در این فرمول ها مقدار دما را مشخص کنیم . در این مساله ۳۰۰ کلوین .

۴- شرایط مرزی را انتخاب می کنیم : از منوی physics و از گزینه ی Identity Pairs و با کلیک کردن روی Boundary Pairs به محیط انتخاب شرایط مرزی می رویم .

در این محیط new را کلیک می کنیم و از آنجا در گزینه های ورودی Source و خروجی Destination اعداد مربوط به خطوط مورد نظر را انتخاب می کنیم . در این مساله در قسمت Source اعداد ۱ و ۳ و در قسمت دیگر اعداد ۶ و ۷ را انتخاب می کنیم و select را می زنیم . (می توان در خیلی از موارد از این مرحله صرف نظر کرد).

سپس برای رفتن به mode شرایط مرزی , در بالای صفحه روی گزینه ی کناری sub domain mode که Boundary Mode نام دارد کلیک کنید و سپس به نمودار درختی سمت راست صفحه رفته و روی فیزیک مورد نظر خود دو بار کلیک می کنید . صفحه ای با نام Boundary setting باز می شود که از آنجا با انتخاب مرز مورد نظر , شرایطی مثل ورودی inlet , خروجی outlet , دیوار wall و ... را به آن نسبت می دهید .

در این مساله بعد از رفتن به صفحه ی Boundary setting مرزهای ۱ و ۳ به عنوان ورودی انتخاب کرده و شرایط مرزی “pressure, no viscous stress” را به آن نسبت می دهیم و نیز فشار 0.02pa را برای آن در نظر می گیریم . همچنین مرزهای 6 و 7 را به عنوان خروجی در نظر گرفته ولی فشار آن را صفر قرار می دهیم . در ضمن صفحات 2 و 5 را بدون تغییر و به صورت wall رها می کنیم .

5 - مش بندی و حل مساله : اکنون نوبت به حل مساله رسیده در اینجا باید این نکته رو اضافه کنیم که به دلیل اینکه نرم افزار کامسول مش بندی را به صورت پیش فرض انجام می دهد و معمولا هم این کار را به خوبی انجام می دهد خیلی از کاربران در این مرحله مستقیما به سراغ گزینه solve می روند .حالا تو حل این مساله یکبار پاسخ را مستقیما با مش بندی پیش فرض نرم افزار و یکبار هم با تغییر مش بندی بدست می آوریم و با هم مقایسه می کنیم .

در روش اول با پاسخ زیر مواجه می شوید :

می بینیم که یک خطا در مراحل حل به وجود آمده است .اکنون تصویر مش بندی پیش فرض نرم افزار را در شکل زیر می بینیم .

با کلیک کردن روی گزینه ی Refine Mesh که دور آن یک دایره قرمز در تصویر بالا کشیده ایم مش بندی را ریزتر می کنیم .پاسخ به صورت زیر می شود و دیگر خطا در جواب نداریم .

-----------------------------------------------

یک مثال حرارتی ساده با Comsol 4.2

تو این قسمت برای آشنایی با ورژن 4.2 این نرم افزار و دونستن تفاوت هایی که با نسخه ی قبلی داره یک مثال حرارتی ساده حل می کنیم . همون طور که در این مثال خواهید دید تفاوت عمده این ورژن در منوها و آیکون های مختلفه . شاید اگر با نسخه 3.5 کار کرده باشید در ابتدا کمی با این ورژن مشکل پیدا کنید ولی به زودی این مشکل حل میشه .

1- باز کردن نرم افزار و تنظیمات اولیه :در ابتدا باید تنظیمات اولیه را از قبیل نوع فیزیک مساله(حرارتی , سیالاتی , الکتریکی و ... ) و ... .

برای اینکار بعد از باز کردن برنامه می بینیم که سه پنجرهکنار هم باز هستند :

Model Builder , Model wizard , Graphics

در قسمت میانی Model wizard باید به ترتیب از بین گزینه ها گزینه ی مورد نظر را انتخاب کرده و کلید next را بزنیم . برای این مساله ابتدا dimension را 2D انتخاب کرده next را بزنید . اکنون نوع فیزیک مساله را انتخاب کنید : از همین منو گزینه ی heat transfer را انتخاب کنید بعد از باز شده کرکره گزینه ی heat transfer in solid را انتخاب کنید و next را بزنید . اکنون وابستگی یا عدم وابستگی به زمان را باید تعیین کنیم . چون مساله پایدار زمانی است گزینه ی Stationary را انتخاب و finish را بزنید .

اکنون وارد مرحله بعدی می شویم .

2- مدل سازی هندسی

برای مدل سازی هم می توانیم با استفاده از آیکون های موجود مدل را رسم کنیم و هم می توانیم با دادن مختصات مدل را ایجاد کنیم . در راه اول با کلیک راست کردن روی گزینه ی Geometry1 در قسمت model builder گزینه ی rectangle را انخاب کنید و با باز شدن قسمت Setting در قسمت میانی صفحه , پهنا و درازای مستطیل را به ترتیب 1 و 0.5 وارد کنید و از بالای این منو گزینه ی buid all را فشار دهید . مستطیل دوم را به صورت دستی می کشیم : روی گزینه ی Geometry1 کلیک چپ کنید . آیکون های مربوط به مدل سازی بالای صفحه ظاهر می شود . روی rectangle کلیک کرده و درست بالای مستطیل قبلی هم اندازه با آن یک مستطیل دیگر رسم کنید .

3- انتخاب ماده

برای انتخاب ماده در قسمت Model builder روی گزینه ی Material کلیک راست کرده و از پنجره ی باز شده گزینه ی Open Material Browser را انتخاب کنید . از منوی جدید باز شده (Material Browser) در قسمت search نام Copper را وارد کنید و اینتر بزنید . اکنون روی گزینه ی built - in کلیک کرده و با کلیک راست کردن روی copper گزینه ی add material to model را بزنید . اکنون باید مستطیل بالایی را انتخاب کنید و در قسمت setting کلید + را بزنید تا این ماده به مستطیل بالایی مرتبط گردد . همین کار را با ماده آلومینیوم Al کنید و اینبار مستطیل پایینی را انتخاب کنید .

۴- اعمال بار و شراط مرزی

ابتدا خطوط طولی را به عنوان مرزهای عایق حرارتی معرفی می کنیم : در قسمت Model Builder روی گزینه ی Heat Transfer in Solid کلیک راست کرده و از قسمت دوم پنجریه باز شده گزینه ی thermal insulation را انتخاب کنید. اکنون با انتخاب خطوط طولی (کلید ctrl را روی صفحه کلید نگه دارید تا دو مورد با هم انتخاب شوند) روی کلید + در قسمت setting کلیک کنید تا این خطوط این شرط مرزی را قبول کنند .

مجددا روی گزینه ی Heat Transfer in Solid کلیک راست کرده و اینبار گزینه ی Temperature را انتخاب کنید و روی مدل مرز سمت چپ صفحه ی بالایی را انتخاب کرده و کلید + را بزنید و دمای آن را 500k تعیین کنید . همین کار را با مرز سمت چپ صفحه ی پایینی ولی با دمای 1000k انجام دهید .

مجددا روی گزینه ی Heat Transfer in Solid کلیک راست کرده و اینبار گزینه ی Convective cooling را بزنید و با انتخاب خطوط مرزی سمت راست مدل و زدن کلید + ضریب انتقال حرارت جابجایی h را 100 و دمای محیط را 300k وارد کنید .

۵- مش بندی

نرم افزار نمونه های مختلف مش بندی را در اختیار می گذارد اما در این مساله از یک نمونه ساده استفاده می کنیم . روی گزینه ی Mesh در قسمت Model builder کلیک راست کرده و گزینه ی Build all را بزنید . اکنون مدل مش بندی می شود .

6- حل مساله و مشاهده نتایج

به علت سادگی مساله نیازی به تنظیمات خاص روی این قسمت نیست . روی گزینه ی Study کلیک راست کرده و گزینه ی Compute را بزنید .

همین مثال را با نرم افزار انسیس۱۱ (محیط قدیمی) و در آینده با انسیس ورک بنچ (Ansys workbench) حل می کنیم. (در قسمت آموزش انسیس در ابدای همین یادداشت اون رو ببینید.)

ادامه دارد ...

مشابه چنین مثال هایی رو به روش تفاضل محدود و با نرم افزار متلب m-file حل کردیم که می تونید اونها رو از یادداشت زیر که در مورد نرم افزار متلب هستش دانلود کنید.اگر هم به مساله ای برخوردید که نتونستید حلش کنید به ما ای میلش کنید شاید بتونیم کمکتون کنیم.

http://doranema.blogfa.com/post-5.aspx

گروه فنی- مهندسی "دوران ما" در زمینه‌های زیر آماده‌ی پاسخ‌گویی به سوالات دانشجویان است:

1- انواع تحلیل‌های گرمایی (حرارتی) به روش تفاضل محدود Finite Difference و کد نویسی با نرم‌افزارهای متلب و فرترن.

2- شبیه‌سازی انواع مسایل گرمایی Thermal، سیالاتی Fluid، سازه‌ای Structural، الکتروترمال ElectroThermal و ... به روش المان محدود با استفاده از نرم‌افزارهای انسیس Ansys و کامسول Comsol.

3- برنامه‌نویسی با نرم‌افزارهای متلب Matlab و فرترن Fortran و همچنین شبیه‌سازی با سیمولینک Simulink.

4- پروژه‌های کنترل کلاسیک و مدرن (ترجیحا مسایل انرژی-کنترل).

5- مدل‌سازی دو بعدی و سه‌بعدی با نرم‌افزارهای اتوکد AutoCAD، سالیدورکس SolidWorks و کتیا Catia.

می‌توانید سوالات خود را در زمینه‌های فوق با آدرس الکترونیکی [email protected] در میان بگذارید. در صورت امکان سعی می‌شود در اسرع وقت و حداکثر دقت پاسخ آنان ارائه گردد.

همچنین این گروه تمایل دارد در پروژه‌های صنعتی، دانشگاهی و ... حضور فعال داشته باشد. بنابراین در صورتی که انجام کامل یک پروژه در زمینه‌های فوق و یا مشارکت در آن‌ها مد نظر شماست، می‌توانید آن را با مطرح کنید تا در صورت توافق دو طرفه به

نرم افزارهای المان محدود

مطالب مشابه :

نرم افزارهای المان محدود

دانلود جزوه المان محدود دانشگاه MIT

دانلود کتاب روش المان محدود Daryl L. Logan

کتاب المان محدود در متلب

المان محدود FINIT ELEMENT

تحلیل المان محدود Abaqus

دانلود جزوه المان محدود دکتر حامد عدالتی