بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به بررسی برخی از قابلیتهای نرم افزار آباکوس1 در تحلیلهای کاربردی در زمینه طراحی کانکتورهای الکتریکی میپردازیم. کانکتور وسیله ای برای برقراری ارتباط بین دو زیر مجموعه از یک سیستم است بدون اینکه هیچ گونه تاثیری بر عملکرد سیستم بگذارد. کانکتورهای الکتریکی تقریبا جزو لاینفک هر سیستمی می باشند.
این کانکتورها بعنوان جزئی مهم در سیستمهای الکتریکی و الکترونیکی وظیفه برقراری یک اتصال الکتریکی کامل با قابلیت اطمینان بالا را بر عهده دارند. بسیاری از کانکتورها دارای عملکرد خاص یا عملکرد در شرایط محیطی خاص هستند که از جمله میتوان به کانکتورهای اعماق دریا و کانکتورهای جداشونده اشاره نمود. این کانکتورها دارای پارامترهای طراحی خاصی هستند که بحرانی ترین این پارامترها را میتوان با شبیهسازی نرم افزار آباکوس بدست آورد.
-1 مقدمه
پیچ فرم دهی رزوه با استفاده از شبیهسازیهای المان محدود و تحلیلهای سه بعدی نرم افزار آباکوس به روش صریح2 مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. هدف از انجام این پژوهش بدست آوردن درکی صحیح از مکانیزم فرم دهی و همچنین کاهش هزینههای آزمایش با استفاده از شبیهسازی المان محدود است. طی مطالعه پارامتری با استفاده از شبیهسازی، میزان تاثیر اصطکاک و قطر سوراخ بر گشتاور پیچ مشخص شد. این بررسی نشان داد که قطر سوراخ هادی بیشترین تاثیر را بر گشتاور پیچ دارد .[2]
تعداد بسیاری از تصادفهای بسیار شدید و مرگ بار خودروها، در اثر برخورد با تیرهای واقع در خیابان مانند تیر چراغ برق است. این تصادفها میتواند نیروهای ضربه ای و تغییر شکلهای شدیدی را در قسمت جلویی خودرو ایجاد کند. با استفاده از شبیهسازی المان محدود نرم افزار آباکوس میزان صدمه و جراحت و قابلیت سالم ماندن در اینگونه تصادفات مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. در این شبیهسازی از روش صریح استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد که تیرهای چراغ برق با متریالی جدید میتواند از شدت صدمه، به روش جذب انرژی جنبشی خودرو، بکاهد .[3]
ساختار پرههای 70 متری توربین بادی که مقابل بادهای شدید ساحلی قرار میگیرد با استفاده از شبیهسازیهای المان محدود نرم افزار آباکوس مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. این پرهها از جنس کامپوزیتهای هیبریدی دارای فیبرهای کربنی و شیشه ای3 ساخته شده است. نتایج شبیهسازی، پارامترهای طراحی شده این پرهها را تایید نمود. این نتایج نشان داد که این پرهها رفتار مناسبی را به لحاظ میزان خمش، حداکثر کرنش و بار کمانش بحرانی نشان میدهند .[4]
-2 تحلیل هیدرواستاتیک کانکتورهای اعماق دریا
یکی از لازمههای عملکرد درست کانکتورها در اعماق دریا استحکام بدنه در مقابل فشار هیدرواستاتیک است که ترکیب جنس، هندسه و ضخامت بدنه کانکتور میتواند این استحکام را فراهم سازد. با استفاده از شبیهسازی نرم افزار آباکوس میتوان این خصوصیتها را تعیین نمود تا با ضریب اطمینان مورد قبول، استحکام لازم در بدنه کانکتور برای مقابله با فشار هیدرواستاتیک بوجود آید. این شبیهسازی به روش غیر صریح4 انجام شده است.
این شبیهسازی با تعریف شرایط هیدرواستاتیک متناسب با عمق عملکرد کانکتور انجام میشود. به ازای هر 10 متر عمق دریا میتوان 1 بار فشار هیدرواستاتیک در نظر گرفت. در شکلهای - 2 - و - 3 - نمونه این تحلیلها روی بدنه کابلی و پانلی نشان داده شده است. نتایج این شبیهسازی میتواند نقاط بحرانی و حداکثر تنش وارده را مشخص کند. با انجام چندین شبیهسازی و تغییر پارامترهای جنس، هندسه و ضخامت، میتوان رفتار بدنه کانکتور را در مقابل فشار هیدرواستاتیک مورد نظر تعیین نمود.
-3 تحلیل دینامیکی کانکتورهای جداشونده
در بسیاری از سیستمهای پرتاب، نیاز به سیستمی است که دو بخش از یکدیگر به صورت کنترلی و کاملا ایمن با قابلیت اطمینان بالا، جدا شوند. برای حذف مرحله بریده شدن کابل از کانکتورهای الکتریکی استفاده میشود. کانکتورهایی که برای این منظور استفاده میشوند با نام کانکتورهای جداشونده شناخته شده و در دو محیط دریا و هوا به کار میروند که هر کدام از آنها نیازمند شرایطی خاص است. استفاده از کانکتورهای جداشونده باعث محدود شدن دخالت دست و اپراتور در سیستمهای پرتابه ای میشود.
در لحظه جدایش کانکتورها به دلیل سرعت بالای جدایش و شرایط بسیار دینامیکی، تنشهای بسیار بالاتری نسبت به شرایط استاتیکی و شبه استاتیکی وارد میشود که غفلت از این تنشها در فرآیند طراحی قطعات کانکتورهای جدا شونده میتواند صدمات جبران نشدنی را تحمیل نماید. از آنجایی که هزینه چنین تستهای عملیاتی بسیار سنگین میباشد لذا به هیچ عنوان طراحی به شیوه منسوخ شده سعی و خطا قابل توجیح نیست. ابزاری که میتواند در این خصوص به ما در زمینه طراحی مهندسی کانکتورهای جداشونده کمک کند شبیهسازیهای المان محدود با نرم افزار آباکوس است.
در شکل - 4 - یکی از نتایج این شبیهسازی را نشان میدهد که با تعریف نیروی جدایش پینها که در استانداردهای کانکتورسازی موجود است و همچنین تعریف سرعت حرکت پرتابه میتوان با یک تحلیل دینامیکی، تنشهای اعمال شده بر اجزای کانکتور را بدست آورد و نقاط بحرانی و حداکثر تنشها را شناسایی نمود. این شبیهسازی به روش صریح انجام شده است.
-4 تحلیل فنر اعوجاجی
فنر اعوجاجی در قسمت کوپلینگ کانکتور کابلی قرار میگیرد و حالت برگشت فنری را در هنگام کوپل شدن کانکتورها در کوپلینگ کانکتور بوجود میآورد. فنر اعوجاجی را به سه مدل متفاوت میتوان تولید نمود که هر کدام خصوصیات مجزایی را دارا هستند. با استفاده از شبیهسازی المان محدود میتوان رفتار آنها را تحت شرایط بارگذاری یکسان مورد بررسی قرار داد. در شکلهای 5 - ؛ - 8 نمونههایی از این تحلیلها نشان داده شده است. این شبیهسازیها به روش غیر صریح انجام شده است. یکی از پارامترهای تعیین کننده، مقدار سختی فنر اعوجاجی است که با استفاده از شبیهسازی قابل محاسبه میباشد.
-5 تحلیل قطعه قفل کن
قطعه قفل کن برای نگه داشتن پین در مقر باکالیتی بکار میرود که طبق استانداردهای کانکتور سازی میبایست مقدار نیروی مشخصی را تحمل نماید تا از نگه داشتن پین در مقر اطمینان حاصل شود. قفل کن همانطور که در شکل - 9 - نشان داده شده است یک قطعه استوانه ای است که دو زبانه به سمت داخل استوانه دارد. این زبانهها وظیفه نگهداشتن پین را دارند لذا نیروی اعمال شده از طرف پین به قفل کن به پیشانی این زبانهها وارد میشود. برای بررسی رفتار قفل کن تحت این بارگذاری میتوان از شبیهسازی المان محدود استفاده نمود. شکل - - 9 نمونه ای از این تحلیل را نشان میدهد که در آن کانتور توزیع تنش در قطعه و نقاط بحرانی آن قابل شناسایی میباشد. این شبیهسازی به روش غیر صریح انجام شده است.
