مقاله تحلیلی: چک‌ لیست رفع مشکل عدم اجرای تحلیل FEA

اگر هنگام اجرای تحلیل با خطا روبه‌رو شدید باید چه چیزی را کنترل کنید. صادقانه بگویم که من در این زمینه متخصص هستم ... من تقریباً باهمه خطاهای ممکن روبرو شده‌ام.

 متأسفانه این لیست کامل نیست و نوشتن لیست کامل خطاها خیلی طول می‌کشد. من فقط رایج‌ترین خطاها را گردآوری کرده‌ام.

قبل از اینکه به سراغ مشکلات معمول بروم، بهتر است با چیزی شروع کنم که مدت‌ها برای من اتفاق نیفتاده است. برای من خطاهای تحلیل مثل یک جمله ساده است. می‌دانم که پیام حل‌کننده (solver) به معنای شکست آنالیز بوده است اما سعی کنید که با آن مثل یک پیام عمل کنید! حل‌کننده از شما درخواست کمک می‌کند – مشکلی پیش‌آمده و حل‌کننده می‌خواهد به بهترین شکل به شما بگوید که چه اتفاقی افتاده است.

 معمولاً می‌توانید پیغام‌های خطا را در پنجره تحلیل ببینید. این پیغام‌ها نسخه کوتاه شده خطای حل‌کننده هستند. Femap راهی برای نشان دادن این خطاها دارد که من واقعاً از آن خوشم نمی‌آید. فایل تحلیل را به کلمات کلیدی تقسیم می‌کند – خواندن آن سخت است!

خوشبختانه می‌توانید یک فایل متنی که حل‌کننده ارائه می‌کند را بخوانید. در حل‌کننده NX Nastran این فایل ].f06نام تحلیل شما[ وجود دارد (.log و.fo4 هم اطلاعات مفیدی خواهند داشت). هرگاه با خطا روبه‌رو شدید به آخر این فایل‌ها نگاهی کنید و دنبال مطلب جالب‌توجهی بگردید. من معمولاً برای این کار از یک نوت پد ساده استفاده می‌کنم، زیرا برای این کار راحت‌تر است مثلاً خطای مشابه بالا به این شکل در این فایل دیده می‌شود.

 می‌دانم که این متن را می‌توانم در یکی از تب‌های پنجره Femap پیدا کنم؛ اما فایل متنی ساختاری دارد که توسط یک انسان درست شده است، پس یک انسان می‌تواند آن را بخواند. این فایل قالب خاصی دارد. وقتی به استفاده از آن عادت کردید پیدا کردن آنچه می‌خواهید راحت خواهد بود.

به نظر می‌رسد فراموش کرده‌ام که تکیه‌گاهی برای مدل در نظر نگرفته‌ام یا تکیه‌گاه موردنظر ضعیف بوده است. User Action پیشنهاد می‌دهد که تکیه‌گاه بهتری برای مدل خود در نظر بگیرم (حل‌کننده این را یک مکانیزم می‌داند) یا از BAILOUT استفاده کنم و ببینم که چه چیزی در حال حرکت است. برای یادگیری بیشتر در مورد PARM,BAILOUT باید بررسی بیشتری در فرهنگ لغت حل‌کننده (solver dictionary) داشته باشید. معمولاً یک سند وجود دارد (معمولاً بیش از 200 صفحه) که کلمات کلیدی حل‌کننده در آن قرار دارد. آن را پیدا کنید! اگر کلمه کلیدی را بشناسید، پیدا کردن آن راحت است. سپس فقط لازم است بخوانید که چه‌کاری، چگونه انجام می‌شود ... و اگر لازم است آن را انجام دهید!

حل‌کننده سعی می‌کند که در این موقعیت به ما کمک کند. خطای تحلیل برای حل‌کننده هم یک مشکل است. حل‌کننده سعی می‌کند که تا جایی که می‌تواند به ما کمک کند.

حالا معمول‌ترین خطاهای تحلیل را بررسی می‌کنیم!

الف. شبکه/ مِش

 با فرض اینکه من اصلاً پیغام خطا را نخوانده‌ام، یک چیز هست که همیشه باید اول کنترل کنیم!

• کنترل «گره‌های منطبق»: گاهی وقتی یک مدل را بخش به بخش مش بندی می‌کنید، گره‌های روی یک خط از صفحات مختلف باهم ادغام نمی‌شوند. این یعنی شبکه خوب به نظر می‌رسد، اما درواقع دو گره در یک محل قرار گرفته‌اند. به‌طور خلاصه، یعنی حتی اگر شبکه کامل هم به نظر برسد، مدل درواقع یک‌تکه نیست، بلکه چندتکه است! می‌توانید این کنترل را با نمایش لبه‌های آزاد شبکه یا جستجوی گره‌های منطبق انجام دهید. باید یک کنترل خودکار برای انجام چنین کارهایی باشد.
• مکانیزم محلی/موضعی: این‌یکی کمی گول زننده است. ممکن است یک سازه با تکیه‌گاه‌های واقعاً خوب داشته باشید؛ اما مثلاً اگر دو بخش با سه مفصل در یک ردیف به هم متصل شده باشند مکانیزم به وجود می‌آید. فکر کردن به این مورد می‌تواند دردسرها را خیلی کمتر کند.

ب. شرایط مرزی

 بله شرایط مرزی مهم هستند! من فکر می‌کنم شرایط مرزی یکی از مهم‌ترین دلایل خطاهای بحرانی هستند. متأسفانه تنها بخشی از آن‌ها به پیغام خطا منجر می‌شوند. بسیاری از آن‌ها در محاسبات دخیل شده و خروجی خواهند داد ... این کار منطقی نیست، زیرا مدل تکیه‌گاه اشتباهی دارد.

• آیا مدل تکیه‌گاه مناسبی دارد؟ سعی کنید بفهمید که آیا سیستم تکیه‌گاهی، مدل را پایدار می‌کند یا نه. اگر مطمئن نیستید به پیغام خطا مراجعه کنید – این پیغام مطمئناً کمک خواهد کرد! سعی کنید که تنها تحلیل خطی یا LBA (کمانش خطی) انجام دهید. اگر محاسبه این موارد را مدیریت کنید به شما نشان خواهند داد که تغییر شکل‌ها در کجا خیلی بزرگ هستند. هرچند احتمال این‌که نشان ندهند هم وجود دارد. اگر سناریوی بدترین حالت را نمی‌دانید می‌تواند سعی و خطا کنید و ببینید که اگر تکیه‌گاهی درجایی اضافه کنید کمک‌کننده هست یا خیر.
• آیا نقطه تکیه‌گاهی دارید؟ منظور این است در یک گره آیا تکیه‌گاهی وجود دارد؟ اگر مدل مربوط به یک تیر است این تکیه‌گاه خوب است. در غیر این صورت ممکن است خطاهای زیادی به دلیل اعوجاج شبکه، تنش‌های زیاد، کرنش‌های خیلی زیاد و ... به شما نشان دهد. گذاشتن تکیه‌گاه‌های نقطه‌ای و بارهای نقطه‌ای (به‌صورت اتصالات نقطه‌ای بین تیر و المان‌های پوسته‌ای) آسیب‌های زیادی به اجزای مجاور می‌زند. اگر حل‌کننده استنباط کند که اعضا قادر نیستند بیشتر از این تحمل کنند یک خطا به شما خواهد داد!

ج. بارها

 به‌جز بارهای نقطه‌ای که گفته شد، یک کنترل دیگر هم وجود دارد که در تحلیل غیرخطی باید انجام شود.

• آیا بارها به زمان وابسته هستند؟ این یک سؤال تحلیلی نیست، اما یک سؤال کاملاً فنی است. فرض کنید که می‌خواهید از تحلیل استاتیکی استفاده کنید (پس زمان در هیچ‌چیزی تأثیر نخواهد داشت). در NX Nastran یک حل‌کننده غیرخطی وجود دارد (SOL 106). این حل‌کننده بارها را به‌نحوی‌که مناسب ببیند (یا شما بخواهید) تقسیم کرده و تحلیل را انجام می‌دهد؛ اما در همان NX Nastran یک حل‌کننده غیرخطی پیشرفته هم وجود دارد (SOL 601). اگر بخواهید یک تحلیل استاتیک غیرخطی در آن انجام دهید باید زمان را هم به بارها اعمال کنید. یک رابطه ساده خطیِ «زمان = 0 یعنی بار = 0 و زمان =1 یعنی بار = 1» هم کافی خواهد بود. از این زمان به‌عنوان زمان موهومی برای تکرار استفاده خواهد کرد. اگر هیچ زمانی به حل‌کننده داده نشود، نمی‌داند چه‌کاری باید انجام دهد! این زمان ربطی به دینامیک ندارد! فقط برای ایجاد سیستم تکرار است!

د. تحلیل

 در اینجا چیزهای تعجب‌برانگیز زیادی وجود دارد که می‌تواند اشتباه پیش برود. درنهایت تحلیل می‌تواند باعث ایجاد خطاهای تحلیلی شود!

• خطای عدم همگرایی: این ‌همه چیزی است که حل‌کننده به شما می‌گوید ... متأسفم، مشکلی پیش‌آمده است! ممکن است دلیل این خطا بارهای خیلی زیاد و ظرفیت خیلی کم باشد. یا شاید افزایش بار خیلی زیاد است. یا مشکل دیگری به وجود آمده است. در اغلب موارد این خطاها مربوط به روش تحلیل است.
• تعریف تحلیل: همیشه این را کنترل کنید. شاید جایی اشتباهاً کلیک کرده‌اید (من بارها این کار را کرده‌ام). یا شما فراموش کرده‌اید که تعریف کنید که کدام بارها یا شرایط مرزی باید در نظر گرفته شوند. همیشه نگاه کردن به تنظیمات تحلیل راهکار خوبی است!

ه. تماس

 تماس هم می‌تواند منبع پیام‌های خطای زیادی باشد. در اینجا سعی می‌کنیم بعضی از آن‌ها را حل کنیم.

• منطقه/سطح: تماس همیشه به یک سطح یا منطقه اختصاص داده می‌شود. آیا محل درستی انتخاب‌شده است؟ وقتی تماس را تنظیم می‌کنید معمولاً باید تعیین می‌کنید که این تماس در سطح مثبت اتفاق می‌افتد یا منفی. این نرمال سطح است که تعیین می‌کند که هرکدام از این‌ها به چه معنی هستند. اگر این جهت‌ها را اشتباه بگیرید تغییر می‌تواند به شما کمک کند. من هم هرازگاهی که برای کنترل جهت‌های نرمال تنبل هستم، تماس را با آزمون‌وخطا انجام می‌دهم.
• فاصله: معمولاً، به‌خصوص در مدل‌های پوسته‌ای، تماس در فاصله معینی از پوسته اتفاق خواهد افتاد. این فاصله مثلاً می‌تواند ضخامتی باشد که شما مدل‌سازی نکرده‌اید. ممکن است این فاصله‌ها درست تنظیم نشده باشند؟ این اشتباهات ممکن است باعث خطاهای همگرایی زیادی شود.
• نفوذ اولیه: گاهی اتفاق می‌افتد که بخش‌هایی که باید در تماس باشند در ابتدا به هم نفوذ می‌کنند (یعنی به دلیل فاصله‌های اشتباه). در چنین حالتی اگر روی حذف نفوذ اولیه کلیک کرده باشید ممکن است باعث ایجاد تنش‌های زیادی در مدل شما شود. دلیل این است که قبل از تحلیل، حل‌کننده گره‌های اعضای نفوذکننده را به سمت بیرون هل می‌دهد. اگر این بخش‌ها صلب باشند باعث ایجاد تنش خیلی زیادی خواهد شد!
• آیا حل‌کننده شما از تماس پشتیبانی می‌کند: این چیزی است که من با آن مشکل دارم. من از SOL 601 در NX Nastran استفاده می‌کنم (یعنی حل‌کننده غیرخطی پیشرفته)؛ اما گاهی هم از حل‌کننده غیرخطی معمولی (SOL 106) استفاده می‌کنم. در دومی نمی‌توانیم از تماس استفاده کنم، زیرا از تماس پشتیبانی نمی‌کند! این یعنی اگر بخواهم این کار را انجام بدهم با پیغام خطا روبه‌رو خواهم شد!

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.