آباکوس

سیمولیا آباکوس
SIMULIA Abaqus FEA

آباکوس ۶٫۹
شرکت سازنده	داسو سیستم
آخرین نسخهٔ پایدار	۶٫۱۱
سیستم‌عامل	مایکروسافت ویندوز لینوکس AIX HP-UX
وضعیت توسعه	در حال توسعه
گونه	نرم‌افزار مهندسی
پروانه	انحصاری
وب‌گاه	www.simulia.com

مقدمه

نرم افزار آباکوس (به انگلیسی: ABAQUS)‏ از جمله نرم افزاری‌های قدرتمند اجزای محدود در بازار است. اسم و نشان این نرم افزار از لغت abacus در زبان انگلیسی به معنای چرتکه و (abax (ἄβαξ در زبان یونانی به معنای تخته پوشیده شده با ماسه، گرفته شده‌است.
آباکوس قابلیت حل مسایل از یک تحلیل خطی ساده تا پیچیده ترین مدلسازی غیر خطی را دارا می‌باشد. این نرم افزار دارای مجموعه المانهای بسیار گسترده‌ای می‌باشد که هر نوع هندسه‌ای را می‌توان توسط این المان‌ها مدل کرد. همچنین دارای مدل‌های رفتاری بسیار زیادی است که در مدلسازی انواع مواد با خواص و رفتار گوناگون نظیر فلزات، لاستیک‌ها، پلیمرها، کامپوزیت‌ها، بتن مسلح، فومهای فنری و نیز شکننده و همچنین مصالحی ژئوتکنیکی نظیر خاک و سنگ، قابلیت بالایی را ممکن می‌سازد. نظر به اینکه آباکوس یک ابزار مدلسازی عمومی و گسترده می‌باشد، استفاده از آن تنها محدود به تحلیل مسائل مکانیک جامدات (یعنی مسئله تنش - کرنش) نمی‌شود. با استفاده از این نرم افزار می‌توان مسایل مختلفی نظیر انتقال حرارت، نفوذ جرم، تحلیل حرارتی اجزاء الکتریکی، اکوستیک، تراوش و پیزو الکتریک را مورد مطالعه قرار داد.

آباکوس با وجود اینکه مجموعه قابلیتهای بسیار گسترده‌ای را در استفاده از نرم افزار اختیار کاربر قرار می‌دهد، کار نسبتا ساده‌ای می‌باشد. پیچیده ترین مسایل را می‌توان به آسانی مدل کرد. به عنوان مثال مسایل شامل بیش از یک جزء را می‌توان با ایجاد مدل هندسی هر جزء و سپس نسبت داده رفتار ماده مربوطه به هر جزء و سپس مونتاژ اجزاء مختلف مدل کرد. در اغلب مدلسازی‌ها، حتی مدلهای با درجه غیر خطی بالا، کاربر می‌بایست تنها داده‌های مهندسی نظیر هندسه مساله، رفتار ماده مربوط به آن، شرایط مرزی و بار گذاری آن مساله را تعیین کند. آباکوس در یک تحلیل غیر خطی، به طور اتوماتیک میزان نمو بار و رواداری‌های همگرایی را انتخاب و همچنین در طول تحلیل مقادیر آنها را جهت دستیابی به یک جواب صحیح تعدیل می‌کند. در نتیجه کاربر به ندرت می‌بایست مقادیر پارامترهای کنترلی حل عددی مساله را تعیین کند.

تاریخچه

ایده اصلی نرم افزار در تز دکترای دیوید هبیت در سال ۱۹۷۲ میلادی، تحت عنوان ”مکانیک محاسباتی بر پایه روش اجزای محدود“ در دانشگاه براون اریه شد. در سال ۱۹۷۸ آقای Hibitt به همراه ۲ شریک خود Karlsson و Sorenson شرکت HKS را تاسیس کردند و اولین ویرایش آباکوس را منتشر ساختد. در سال ۱۹۹۱ شرکت HKS حلگر ABAQUS/Explicit را هم به مجموعه نرم افزار اضافه کرد و نرم افزار اصلی خود را منتشر ساخت. سرانجام در سال ۱۹۹۹ اولین نسخه گرافیکی تحت عنوان ABAQUS/CAE به بازار عرضه شد. اولین نسخه گرافیکی ABAQUS 6.3 بود که شامل ۹ ماژول برای مدلسازی، حل و استخراج نتایج بود.

بخش‌های آباکوس

نرم افزار آباکوس شامل ۴ بخش است:

1. Abaqus/CAE که شامل محیطی برای طراحی و مدلسازی (پیش پردازش)و نمایش گرافیکی نتایج حاصل از تحلیل است.
2. Abaqus/CFD که یک نرم افزار تحلیل دینامکی سیالات است و از نسخه ۶٫۰ به بعد به این مجموعه نرم افزاری اضافه شد.
3. آباکوس/استاندارد که یک تحلیل گر کلی بر مبنای روش اجزای محدود می‌باشد و از رویکرد انتگرال گیری ضمنی استفاده می‌کند.
4. Abaqus/EXPLICIT که یک تحلیل گر خاص اجزای محدود می‌باشد و از رویکرد صریح برای انتگرال گیری استفاده می‌کند و برای حل سیستم‌های غیرخطی شامل مسائل تماس و در حالت بارگذاری گذرا کاربرد دارد.
   

همچنین این نرم افزار از زبان برنامه نویس منبع باز پایتون برای برنامه نویسی در داخل نرم افزار پشتیبانی می‌کند. وجود امکان اسکریپت نویسی در داخل نرم افزار، قابلیت‌های مدلسازی آن را دو چندان می‌کند.
یکی از مهمترین قابلیت‌های نرم افزار آباکوس نسبت به سایر نرم افزارهای اجزای محدود موجود، امکان تغییر و اضافه کردن به امکانات و کتابخانه‌های نرم افزار است. قابلیتی تحت عنوان «ساب روتین» نویسی که ابزاری بسیار قدرتمند برای کاربران حرفه‌ای می‌باشد. ساب روتین در واقع یک مجموعه کد است که توسط کاربر با استفاده از زبان برنامه نویسی فرترن برای کاربرد خاصی نوشته می‌شود. با استفاده از این قابلیت می‌توان مواردی نظیر تعریف مدل‌های رفتاری جدید، انجام بارگذاری‌های خاص و... را انجام داد.

مبانی نرم افزار آباکوس

یک تحلیل کامل در برنامه آباکوس معمولا از سه مرحله تشکیل شده‌است:

1. مرحله پیش پردازش
2. مرحله پردازش
3. مرحله پس پردازش
   

انواع پردازش در آباکوس به سه مرحله مطابق شکل زیر به وسیله تعدادی فایل با یکدیگر ارتباط دارند.

پیش پردازش (ABAQUS/CAE)

در این مرحله شما باید مدل مساله را ساخته و یک فایل ورودی آباکوس ایجاد کنید. مدل را معمولا می‌توان به صورت گرافیکی با استفاده از ABAQUS/CAE و یا سایر پیش پردازنده‌ها ایجاد کرد و یا می‌توان فایل ورودی آباکوس را با استفاده از یک ویرایشگر متن مثل Notepad ساخت.

پردازش (استاندارد و یا صریح آباکوس)

پردازش که معمولا به صورت یک روند در پس زمینه اجرا می‌شود، مرحله‌ای است که در آن آباکوس استاندارد و یا صریح مساله عددی را که در مدل تعریف شده حل می‌کند. مثالهایی از خروجی تحلیل تنش عبارت است از تغییرمکانها و تنشهایی که در فایلهای باینری ذخیره می‌شود و برای مرحله پس از پردازش مورد استفاده قرار می‌گیرد. بسته به پیچیدگی مساله‌ای که باید تحلیل شود و قدرت رایانه‌ای که تحلیل را انجام می‌دهد، زمان تحلیل می‌تواند بین چند ثانیه تا چند روز طول بکشد.

مرحله پس پردازش (ABAQUS/CAE)

ارزیابی نتایج را می‌توان بعد از اتمام مرحله پردازش یعنی وقتی که تنشها تغییرمکانها و سایر متغیرهای اساسی محاسبه شده‌اند انجام داد. ارزیابی معمولا با استفاده از مدول بصری یا سایر پس‌پردازنده‌ها انجام می‌شود. مدول بصری داده‌های فایل خروجی باینری را می‌خواند و گزینه‌های متفاوتی مانند کانتورهای رنگی، انیمیشن، فرم تغییرشکل یافته و یا نمایش داد هها به صورت نمودار برای نمایش نتایج دارد.

منابع

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ آباکوس موجود است.