مدل‌سازی اتصال چسبی در آباکوس و صحه‌سنجی نتایج

اخیرا براساس پیشرفت‌های انجام شده در زمینه بهبود خواص چسب، طراحان درصدد کاربرد بیش از پیش فناوری اتصال چسبی در صنایع مختلفی همچون هوافضا و خودروسازی هستند. ویژگی‌های مطلوبی چون توزیع تنش در سطح گسترده، خاصیت آب‌بندی، کاهش وزن و افزایش بازده اتصال باعث گسترش کاربرد اتصالات چسبی در دهه اخیر گردیده است. با استفاده از اصول طراحی آزمایش، سه عامل نوع چسب، طول هم‌پوشانی و نسبت مقاومت خمشی به‌صورت تجربی در دو سطح مورد ارزیابی قرار گرفتند. رفتار اتصالات چسبی شامل نمودار نیرو-جابه‌جایی، بیشینه استحکام قابل تحمل و نقطه شکست در 8 آزمایش تحت بارگذاری کششی-برشی بررسی شده است. پس از آن با استفاده از تحلیل واریانس، صحت نتایج آزمایش با استفاده از نمودار مانده‌ها بررسی و تایید شد. اثر تقابلی چسب و طول هم‌پوشانی بیانگر آن است که با افزایش طول هم‌پوشانی نمی‌توان میزان افزایش نیروی بیشینه را پیش‌بینی کرد. به‌دلیل حساسیت بالای چسب لازم است تمهیدات ویژه‌ای برای کار با آن و چسباندن نمونه‌ها فلزی و کامپوزیتی لحاظ شود. در بخش تحلیل عددی، ابتدا مدل اجزا محدود اتصال چسبی فلز-فلز با استفاده از نتایج تجربی صحه‌گذاری شد. سپس با استفاده از این مدل، اتصالات چسبی فلز-کامپوزیت در نرم‌افزار آباکوس به کمک روش مدل‌سازی ناحیه چسبی، مورد تحلیل قرار گرفت. براین اساس معیارهای آسیب مناسب برای هر نوع چسب بررسی و انتخاب شد. 

پویانمایی

در ادامه بحث یادگیری نرم افزار سالیدورکس و قابلیت های منحصر به فرد آن، می توانم به امکان حرکت و ضبط فیلم آن اشاره کنم. به عنوان مثال شما دستگاهی را طراحی می کنید که دارای جزییاتی است که به چشم نمی آید. هم چنین شما می خواهید همچون دنیای واقع، دستگاه مورد نظر را از جهات و زوایای گوناگون بررسی کنید. حتی امکان مشاهده عملکرد و مکانیزم حرکتی وجود دارد. معمولا این گونه کارها توسط نرم افزارهای تخصصی انیمیشن مانند 3D-Max انجام می شود. ولی در یک سطح پایین تر همان کارها را می توان در خود نرم افزار سالیدورکس به انجام رسانید و از آن فیلم تهیه کرد. یکی از کاربردهای حرفه ای برای این بخش، آموزش نحوه مونتاژ مجموعه است.

فرض کنید شما یک مجموعه مونتاژی دارید که بدنه بیرونی مانع از مشاهده اجزای درونی می شود. بنابراین می توانید با رفتن به زبانه motion از نرم افزار بخواهید تا ثانیه 10 تنها بدنه بیرونی قابل نمایش باشد به اضافه اینکه یه دوران 360 درجه حول محوری که خودتان تعریف می کنید داشته باشید. پس از آن ورود اولین قطعات با توجه به ترتیب مونتاژ به داخل بدنه دستگاه را به تصویر بکشید. لازم به ذکر است در هر مرحله قابلیت تغییر نورپردازی و شفافیت وجود دارد. پس از آن قطعات مونتاژی در مرحله دو و به همین ترتیب تا آخر. از امکان دوران در حین مونتاژ برای ارائه زوایای پنهان مجموعه مونتاژی می توان بهره برد. لازم به ذکر است برای انجام هرکدام از کارهای اضافه کردن قطعات به مجموعه مونتاژی یا برداشتن آنها لازم است یک مجموعه انفجاری (Exploded view) از قبل تعریف شده باشد.

برای یادگیری کامل این مبحث توصیه می شود، در خود سالیدورکس، بخش tutorial، سپس design evaluation and simulation انتخاب گردد. در آن جا اولین مجموعه آموزشی پویانمایی (animation) است که به صورت تصویری این قابلیت توضیح داده شده است.

چگونه نرم افزارهای مهندسی را یاد بگیریم؟

پیش نوشت: داستان جالبی از یکی از دوستان شنیدم گفتم شاید برای شما هم مفید باشد. ایشان می گفت دوستم هیچ گاه سر کلاس حاضر نمی شد. می گفت این استادا وقتم را می گیرند و فقط مطالب جزوه را روی تخته کپی می کنند. انصافا این حرف برای اغلب استادای امروز درسته. می گفت در عوض می رفت روی نرم افزارها کار می کرد. برای همین هم در حین تحصیل کار می کرد و هم پس از تحصیل تونست کارمناسبی برای خودش دست و پا کنه.

امروزه به دلیل طراحی های پیچیده، محاسبات تحلیلی و دستی جوابگو نیست و لازم است از نرم افزارها در فرآیند طراحی، تحلیل و ساخت استفاده شود. این می شود که نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر یا CAD مطرح می شوند. به نظرم باتوجه به آگاهی خودتون و توضیحات ارائه شده لازم نیست بیشتر در مورد ضرورت یادگیری نرم افزارهای مرتبط با رشته و گرایشتون صحبت کنم. ولی روش یادگیری و زمان آن.

در حقیقت دانشجویان سال اول رشته های مهندسی در حقیقت درحال پاس کردن دروس علوم پایه و یکی دو درس مهندسی مثل استاتیک و نقشه کشی هستند. به نظر من پس از ترم دو و در بازه سه ماهه تابستان می توان یادگیری نرم افزار را شروع کرد.

در زمینه مهندسی مکانیک که تخصص خودم هست میتونم بگم بهتره ابتدا با یادگیری یه نرم افزار CAD آغاز بشه. خوب همونطور که میدونید شامل نرم افزارهای Catia ، SolidWorks ، Pro/Engineer و Inventor میشه. توی دانشگاهها معمولا کتیا یا سالیدورکس را بهش اقبال نشون دادند. من خودم تاحالا کسی را ندیدم پروانجنیر کار کرده باشه درعین حال که شنیدم هر سه زمینه طراحی، تحلیل و ساختش خیلی قویه. اما اگر نظر من را بخواهید بپرسید میگم با سالید شروع کنید. سالید نرم افزار خوش دستیه. در عین حال برای کارهای ما خیلی خوب جواب میده. لازم به ذکره که توی زمینه تحلیل و ساخت هم میتونید از این نرم افزار کمک بگیرید.

و اما پیشنهاد اصلی من به دانشجویان مهندسی مکانیک. سعی کنید هر درسی میخونید با استفاده از نرم افزار هم اون درس را یاد بگیرید. فرضا داری شما بحث قاب توی استاتیک را میخونید. بعد بیا و در سالیدورکس مدل کن. بارگذاری را اعمال کن و سعی کن همون جوابی را که با استفاده حل معادلات تعادل بهش رسیدی را با استفاده از شبیه سازی بهش برسی. 

فرض کن میری دینامیک بخونی. مطمئنا یه جاهایی واقعا درکش سخت میشه. ببین چه جوری میتونی اون مساله را با استفاده از نرم افزار بررسی کنی (البته شاید برای دینامیک نرم افزار CAD جوابگو نباشه و نرم افزار ADAMS f بهتر باشه). قطعا این روند اگر پی گرفته شود حتی اگه نرم افزار جدیدی بخوای یاد بگیری ترسی نداری. چون روی پای خودت یاد گرفتی. دو اینکه مهندسی یعنی همین. یعنی این که فردا بتونی یه مساله و مشکلی را مدل کنی و براش جواب ارائه بدی.

در ضمن دوستان توجه داشته باشند که لازم نیست همه نرم افزارها را بلد باشند. کافیه دوسه تا نرم افزار را به طور اصولی یاد بگیرند. در زمینه یادگیری اول Help نرم افزار دوم کتاب آموزشی مناسب و سوم ویدئوهایی که به وفور یافت می شود.

پشتکار

خیلی وقت بود با دنیای مهندسی فاصله گرفته بودم. یعنی از حدود 6 ماه پیش که پایان نامه را دفاع کردم دیگه کار جدی ای در این زمینه نکردم. البته تو این مدت سعی داشتم با مطالعه مطالب مهندسی و اخبار فناوری خیلی هم دور نشم. مثلا یه کاری که کردم اومدم یه گروه پنج نفره توی تلگرام ساختم تحت عنوان "mechanical engineering" و از رفیقام هرکس را میشناختم علاقمنده اضافه کردم. چشتون روز بد نبینه انگار گرد مرگ پاشیده باشند رو این گروه یا اعضاش طلسم شده باشند. اصن لام تا کام حرف نمیزنن. حالا اون به جهنم. حداقل وقتی یه نفر پست میذاره را بخونید و یه قدردانی ازش بکنید که باز هم انگیزه بگیره و دوباره سعی کنه مطالب جدید و به دردبخور پیدا کنه و به اشتراک بذاره.

نهایتا این شانس را داشتم که حدود دو هفته پیش به صورت جدی وارد یه پروژه شکل دهی بشم. البته این قضیه از حدود یه سال پیش کلید خورده بود ولی گاهی به هرجهت بود. واقعا کار سنگینیه. فقط در این حد میگم که یه نفر که باهاش کار میکنم پروژه ارشدش روی همین موضوع بوده. یعنی دراصل این پروژه در ادامه کار اونه و خیلی از مدل های ایشون استفاده می کنیم. ولی کار حدود سه ماه پیش به یه گرهی خورد که خود اون آقا رسما گفت من نمیدونم چی کار باید کرد. خلاصه واقعا بد نقطه ای پروژه گیر کرده بود. 

از دو هفته پیش که درگیر شدم تقریبا روزی 7 ساعت مفید درگیرش بودم. واقعا هر راهی به ذهنم رسید را پیاده کردم. اواخر هفته پیش به رییسم گفتم اگه امروز جواب نگیرم دیگه نمیدونم باید چه کار کنم. خلاصه هی ران بذار هی جواب نگیر. نهایتا در کمال ناباوری در آخرین لحظات هفته پیش دیدم جواب داد. اون لحظه وصف نشدنیه.

توی این قضیه خیلی چیز یاد گرفتم که مهم ترینش همین پشتکار و امید داشتنه. به قول اون ضرب المثل ژاپنی که میگفت اگه یکی دیگه انجام بده من بهترش را انجام خواهم داد و اگر یکی دیگه نتونه من قطعا انجام خواهم داد. 

نکته دوم اینکه دوستان سعی کنند در فرآیند کار یه دفترچه داشته باشند و فرآیند و اقدامات را ثبت کنند. این قضیه برای من که مجبور بودم توی 4 تا نرم افزار کار کنم خیلی حیاتی بود. لازم بود تغییرات را ثبت کنم. این کار ثبت تاریخچه فعالیت ها خیلی عالیه. پس از این که کار هم تموم شد بهتره این مطالب به نوعی مستند بشه. این دقیقا همون چیزیه که ما ایرانی ها بهش دقت نمی کنیم. از اونطرف میبینی که غربی ها روی این قضیه خیلی حساسند. برای همینه سازمان وابسته به یه نفر یا یه گروه نیست. برای همینه میبینی قطعات یه خودرو توی چند کشور تولید میشند و هیچ مشکلی نداره. چون روند کاملا مشخصه و هیچ ابهامی هم در فرآیند وجود نداره ودر عین حال افراد خودشون را نسبت به این استانداردها مقید میدونن.

پی نوشت: سعی میکنم در ادامه، درس های دیگری را خدمتتون ارائه کنم.

solidworks

در ادامه پست قبلی، در این جا سعی می کنم امکانات و قابلیت های منحصربه فرد نرم افزار solidworks را بیان کنم.

یکی از قسمت های جالب این نرم افزار بخش solidworks-Electrical هست. قطعا اگر وارد فاز استفاده حرفه ای از این نرم افزار شوید، حداقل موردی پیش خواهد آمد که مجموعه شما دارای قسمت های برقی نیز هست. به عنوان مثال یک دستگاه قیچی، اره برقی و ... دارای یک موتور برق و تابلو و سیم کشی های مربوط به آن خواهند بود. این جاست که کارایی بخش گفته شده خود را نشان خواهد داد. یکپارچگی این قسمت و عدم نیاز به بردن مدل به محیط دیگر از محاسن این نرم افزار است. حالا شما می خواهید مکان موتور را مشخص کتید یا سیم کشی ها را به گونه ای انجام دهید که حداقل تداخل به وجود آید و یا حداقل طول سیم استفاده شود. همه آن ها را می توان در این جا با اختصاص مناسب طول و نوع سیم با توجه به استانداردی که وجو دارد مشخص کرد. خروجی طراحی دقیق این قسمت، نقشه دوبعدی شامل سیم ها خواهد بود که مشخص می کند چه سیمی (و چه رنگی) به چه طولی باید خریداری گردد. پس از آن با ارائه نقشه دوبعدی برای سازنده این امکان را فراهم می کند که بداند هرسیم از کجا شروع شده و به کجا ختم می گردد. هم چنین المان های واقعی چون گیره و وارنیش را هم می توان در این جا مدل کرد. برای این قسمت خیلی بیشتر می توانم بحث کنم چون مشکلات آن عدم استفاده از این بخش را لمس کرده ام.

از دیگر امکانات جالب نرم افزار، ارائه پیکربندی های مختلف برای یک قطعه است. این کار به دو روش امکان پذیر می شود. یکی این که از طریق جدول طراحی (Design Table) مقادیر مختلف اندازه های یک قطعه برای پیکربندی های مختلف مشخص گردد. روش دیگر با استفاده از ایجاد یک پیکربندی جدید و اضافه یا کم کردن نمایه های قطعه میسر می شود. بدین ترتیب تنها با یک کلیک شما قادر هستید سایزهای مختلف یک شیر آب را در یک فایل داشته باشید.

حال شما قطعه ای طراحی کرده اید. می خواهید ببینید آیا کارکرد مناسبی دارد. این کار با بخش تحلیل نرم افزار میسر می گردد. به عنوان مثال شما یک کیس (جعبه) برای سیستم انتقال قدرت طراحی کرده اید. قادرید با اعمال بارهای دینامیکی (ضربه ای)، استاتیکی و ... وضعیت تنش و کرنش مجموعه را مشاهده کنید. به دلیل کاربری آسان نرم افزار، این کار در حداقل زمان با دقت قابل قبول ارائه می گردد.

یکی از مسائلی که لازم است به آن توجه ویژه ای داشته باشیم بحث ارائه مناسب محصول به منظور یافتن بازار برای فروش است. به همین دلیل باید قطعه طراحی شده در رنگ بندی مناسب و تاحد امکان واقعی جلوه داده شود. این کار با استفاده از Rendering نرم افزار امکان پذیر می شود. نورپردازی با شدت مناسب و در جهات گوناگون، استفاده از پس زمینه های متنوع و پوشش و رنگ های متفاوت سطح، امکان ارائه تصاویری با کیفیت مطلوب را فراهم می کند.

پی نوشت: به دلیل جلوگیری از اطاله کلام، سعی کردم مطالب را خلاصه بیان کنم. درصورتی که برایتان سوالی مطرح بود و نیاز به توضیحات بیشتری وجود داشت، در قسمت نظرات سوال خود را مطرح فرمایید یا با ایمیل e_sadeq(at) yahoo.com مکاتبه فرمایید.