نرم افزارهای مهندسی جوش

 
 
Abaqus
 
در دنیای صنعتی امروز، همزمان با پیشرفت تکنولوژی و تولید وسایل و قطعات پیچیده و حساس، وم استفاده از روشهای علمی مناسب برای کاهش هزینه و زمان و پاسخگوئی به مشکلات و نیازهای صنایع به شدت احساس میگردد و دیگر عملا نمیتوان با تکیه بر تجربیات فردی پاسخگوی نیازهای طراحی و تولید محصولات پیچیده و دقیق بود. در این میان نرم افزارهای تخصصی برای تحلیل مسایل تحقیقاتی و صنعتی ابزاری قوی شمار می آیند.
یکی از معتبرترین و قویترین نرم افزارهایی که پدیده های فیزیکی و مکانیکی از قبیل تغییر شکل پلاستیک و انتقال حرارت را برمبنای روش اجزاء محدود شبیه سازی میکند ABACUS است. امروزه بسیاری از مقالات علمی معتبر بین المللی در زمینه علم مکانیک شکست نیز ازاین نرم افزار به عنوان یک منبع قوی علمی و تحلیلی استفاده کرده اند.
از مزایای این نرم افزار نسبت به دیگر نرم افزارهای موجود می توان به موارد زیر اشاره نمود:
–        توان بالای تحلیل مسائل غیر خطی نظیر رفتار پلاستیک و تغییر شکلهای بزرگ
–        تحلیل شکست قطعات و رشد ترک علاوه بر جوانه زنی، که بدین ترتیب می توان رشد دینامیکی ترک را در مواد ایزوتروپ و مرکب پیش بینی نمود.
–        دارا بودن قابلیت های ویژه در حوزه مسائل مربوط به مواد کامپوزیت
–        توانایی حل مسائل گوناگون به دو روش ضمنی و صریح
 
          
 در این دوره نحوه ی کار با نرم افزار المان محدود Abaqus آموزش داده میشود. آشنایی با این نرم افزار کاربران را قادر می سازد تا از این نرم افزار برای شبیه سازی فرآیندهای مختلف و پیچیده استفاده نمایند.
سرفصل دوره شامل موارد زیر است:
– آشنایی با بخش های مختلف نرم افزار
– معرفی انواع المان های موجود در برنامه و ویژگی های هر یک
– معرفی شیوه های مناسب برای مش بندی قطعات
– استخراج پارامترهای تعریف شده و محاسبات قابل انجام در نرم افزار
– شبیه سازی فرآیند فورج، نورد، اکستروژن و . . . )با توجه به مدت زمان در نظر گرفته شده برای دوره و میزان تسلط شرکت کنندگان(.
 
ANSYS
 
انسیس نرم افزار بسیار قدرتمندی است که با استفاده از روش های تحلیل عددی مانند المان محدود، حجم محدود و…، قادر است طیف گسترده ای از مسائل استاتیک، دینامیک و ارتعاشات سازه ها، انتقال حرارت، سیالات، آتیک، پیزوالکتریک، الکتروستاتیک، الکترومغناطیس و… را مورد تحلیل قرار دهد.
برخی از ویژگی های مهم نرم افزار ANSYS عبارتند از:• انجام آنالیز در زمینه های گوناگون از قبیل : جامدات، سیالات، انتقال حرارت، الکترومغناطیس، الکترواستاتیک، الکترونیک و دینامیک• توانائی آنالیز توامان مانند آنالیز سیالاتی – جامداتی• توانائی بهینه سازی مدلهای طراحی شده• قابلیت برنامه نویسی به کمک زبان برنامه نویسی نرم افزار برای توسعه امکانات جدید• قابلیت تهیه گزارش وخروجیهای مختلف به صورت فیلم, عکس و غیره• توانایی تشخیص پارامترهای مختلف و بررسی میزان اهمیت هر کدام از آنها در رسیدن به جواب نهایی طراحیها• امکان برقراری ارتباط با نرم افزارهای دیگر نظیر کتیا و سایر نرم افزار های مدلینگ
در این دوره دانشجویان با بخش های مختلف نرم افزار و انواع المان های مورد استفاده در آن آشنا شده و نحوه مش بندی قطعات و چگونگی استخراج پارامترهای تعریف شده و محاسبات قابل انجام در نرم افزار را فرا خواهند گرفت. در این دوره همچنین چگونگی استفاده از این نرم افزار جهت انجام شبیه سازی فرآیندهایی از قبیل انجماد، فورج، نورد و اکستروژن آموزش داده خواهد شد.
FLUENT
یكی از نرم افزارهای صنعتی مشهور می باشد كه دارای قابلیت های فراوانی در تحلیل سیالات است. این نرم افزار قابلیت مدل سازی جریان های دو و سه بعدی را دارا می باشد. برای استفاده از این نرم افزار ابتدا توسط یك نرم افزار كمكی مانند Gambit یا نرم افزارهای CAD، هندسه جریان مشخص می گردد و عمل مش بندی نیز صورت می گیرد. نرم افزار Fluent از خروجی نرم افزار Gambit استفاده می نماید.
 
این نرم افزار قابلیت انجام محاسبات با دقت معمولی و دقت مضاعف را دارد و كاربر می تواند هر كدام را بر اساس نیاز خود انتخاب نماید. این نرم افزار بر پایه روش حجم محدود كه یك روش بسیار قوی و مناسب در روش های دینامیک سیالات محاسباتی می باشد، بنا شده است. قابلیت های فراوانی نظیر مدل سازی جریان های دائم و غیر دائم، جریان ج و غیر ج، احتراق، جریان مغشوش، حركت ذرات جامد و قطرات مایع در یك فاز پیوسته و ده ها قابلیت دیگر، Fluent را به یك نرم افزار بسیار قوی و مشهور تبدیل نموده است.
آزمایشات عملی و محاسبات تئوری، دو روش اصلی و مشخص برای پیش بینی میزان انتقال حرارت و چگونگی جریان سیال در کاربردهای مختلف صنعتی و تحقیقاتی می باشند. در اندازه گیری های تجربی به دلیل هزینه های زیاد ترجیح داده می شود که آزمایش ها بر روی مدلی با مقیاس کوچکتر از نسخه اصلی انجام پذیرد. حذف پیچیدگی ها و ساده سازی آزمایش ها، خطای دستگاه های اندازه گیری و بعضی موانع در راه اندازه گیری از جمله مشکلاتی هستند که روش های عملی با آنها رو به رو هستند و کارآیی این حالت ها را در بعضی موارد، مورد سوال قرار می دهند.
مهمترین امتیاز محاسبات تئوری در مقایسه با آزمایش های تجربی، هزینه کم آن است. گرچه در بسیاری موارد ترجیح داده می شود با استفاده از روش های محاسباتی، آنالیز جریان و انتقال حرارت صورت گیرد ولی تایید تحلیل های عددی نیاز به مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و یا نتایج تایید شده دیگری دارد. در میان محققین، انجام پژوهش های تجربی ارزش بسیاری دارد و اگر بتوان آزمایش مطلوبی انجام داد، تحلیل های زیادی را بر محور آنها می توان گسترش داد و اطلاعات فراوانی بدست آورد. در هر صورت با دسترسی به دستگاه های محاسبه گر و رایانه های قوی، امروزه در بسیاری از موارد آنالیز دینامیک سیالات و انتقال حرارت با روش های عددی انجام می پذیرد. هرچه پدیده مورد بررسی پیچیدگی بیشتری داشته باشد، روش های عددی اهمیت بیشتری پیدا می کنند.
علاوه بر سرعت بیشتر محاسبات عددی، می توان با این روش ها اطلاعات کامل با جزئیات بیشتر، از قبیل تغییرات سرعت، فشار، درجه حرارت و غیره را در سراسر حوزه مورد نظر به دست آورد. در مقابل، اغلب اوقات، شبیه سازی آزمایشگاهی جهت بدست آوردن این گونه اطلاعات مشکل و مستم صرف زمان زیاد بوده و در بعضی شرایط غیر ممکن است. در اکثر مسایل مربوط به مکانیک سیالات، به دلیل پیچیدگی معادلات مربوطه، استفاده از حل تحلیلی امکان پذیر نمی باشد.
Fluent  یک نرم افزار چند منظوره برای مدل سازی جریان سیال، انتقال حرارت و واکنش شیمیایی نوشته شده است. با توجه به محیط مناسب نرم افزار جهت تعریف مساله و شرایط های پیچیده، تعریف شرایط مرزی گوناگون و حل مسایل پیچیده شامل تاثیر پدیده های مختلف به کمک این نرم افزار قابل حل می باشد.
Fluent برای تحلیل مسایل خاص، روش های شبیه سازی کامپیوتری متفاوتی را بکار می برد و نرم افزار برای راحتی کار، تعریف مساله، محاسبه و دیدن نتایج، منوهای مختلفی درنظر گرفته شده است. وقتی نیاز باشد،Fluent  می تواند مدل مورد نظر را از دیگر نرم افزارهای تولید مدل که با آنها سازگاری دارد وارد کند. این نرم افزار امکان تغییر مش بندی به صورت کامل و تحلیل جریان با مش بندی های پیچیده را فراهم می سازد. نوع مش های قابل تولید و دریافت توسط این نرم افزار شامل مش های با المان های مثلثی و چهار ضلعی (برای هندسه های دو بعدی) و چهار وجهی، شش وجهی، هرمی یا گوه ای (برای هندسه های سه بعدی) می باشد.
همچنین Fluent به کاربر اجازه دستکاری مش (مثلا ریزکردن یا درشت کردن مش در مرز و مکان های لازم در هندسه) را می دهد. این نرم افزار قابلیتی را در اختیار کاربر قرار می دهد که در نواحی که دارای گرادیان های بزرگ (مثل لایه مرزی و.) باشند، مش دقیقتری را ایجاد کند. این قابلیت ها مدت زمان تحلیل را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.
این نرم افزار با زبان برنامه نویسی C نوشته شده است و از تمامی توان و قابلیت انعطاف این زبان بهره می برد. در نتیجه این نرم افزار با استفاده از ساختار مناسب داده ها و اطلاعات، حافظه دینامیک و کنترل انعطاف پذیر محاسبات را ممکن می سازد. این نرم افزار هم اکنون تحت نرم افزار ANSYS ارائه می گردد و با محیط های مختلف آن ارتباط دو سویه دارد. از این قابلیت می توان برای تحلیل مسائل FSI (Fluid Structure Interaction)  استفاده نمود.
 
 

نرم افزار ESI SysWeld 
 
–        ایا انتخاب این عملیات حرارتی مناسب است؟
–        ایا نوع فولاد انتخاب شده مناسب می باشد؟
–        ایا ترکی در هنگام عملیات حرارتی اتفاق نمی افتد؟
–        ایا تنش فشاری باقیمانده به اندازه کافی بالا است؟
–        ایا انتخاب پارامترهای جوشکاری درست بوده است؟
تمامی سوالات بالا را با این نرم افزار که برای شبیه سازی متالورژیکی فرایندهای جوشکاری و عملیات حرارتی است می توان پاسخ داد.
  ESI SysWeld قادر به شبیه سازی فرایندهای عملیات حرارتی و جوشکاری می باشد.
از توانایی هایی این نرم افزار به موارد زیر می توان اشاره کرد.
سختکاری سطحی:
·         القایی
·         لیزر
·         اشعه الکترونی
سختکاری ترمو شیمیایی:
·         کربوراسیون
·         نیتراسیون
·         کربو-نیتراسیون
تمپر:
·         آستمپرینگ
·         مارتمپرینگ
به اضافه اطلاعاتی که در زیر امده است:
1-      توزیع مارتنزیت
2-      توزیع بینایت
3-      تنش های باقیمانده
4-      سرعت سرد و گرم شدن
5-      سختی
6-      ساختار متالورژیکی مواد
7-      اعوجاج
8-      تنش
9-      تنش تسلیم
10-  کرنش پلاستیک
11-  اندازه دانه
12-  خواص مکانیکی
جوشکاری
1) بهینه سازی فرایندهای جوشکاری
2) امکان پیش بینی تغییرشکلهای ناشی از جوشکاری