Pod koniec listopada ub.r. w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym firma Budsoft zorganizowała I Spotkanie Użytkowników Programów Abaqus w Polsce.

Twórca tych programów, firma Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc. organizuje coroczne, ogólnoświatowe spotkania użytkowników tego oprogramowania. Wśród ok. 40 jego polskich użytkowników można wymienić m.in. Zamech-ABB, PZL Rzeszów czy H. Cegielski. Używany jest także w ośrodkach superkomputerowych w Warszawie, Krakowie i Poznaniu oraz w wielu ośrodkach akademickich. Na spotkaniu, na które przybyli także potencjalni użytkownicy Abaqusa, dzielono się doświadczeniami zdobytymi przy pracy z tym programem, poznawano jego nowe opcje, a w dyskusji końcowej poruszono problemy kształcenia przyszłych jego użytkowników dla przemysłu.

Metodą matematycznego modelowania, wykorzystywaną w programie jest MES (Metoda Elementu Skończonego). Program jest przeznaczony do analizy problemów mechaniki ciała stałego, strukturalnych, transportu ciepła, piezo- i elektromagnetycznych. Zastosowanie go do szerokiej gamy zagadnień przemysłowych jest możliwe dzięki narzędziom modelowania, analizy i wizualizacji wyników, zawartym w programie.

Modelowanie geometryczne

Możliwe jest modelowanie zagadnień dyskretnych i ciągłych, z możiwością konstruowania modeli 1-, 2- i trójwymiarowych takich jak: belki, membrany, płyty, powłoki itp. Stosowane elementy bazują na sformułowaniu przemieszczeniowym i hybrydowym (przemieszczeniowo-naprężeniowym). Proces modelowania geometrycznego w środowisku graficznym, wspomagany jest modułem preprocesora Abaqus/Pre.

Kinematyka

Przyrostowe sformułowanie MES pozwala na analizę problemów geometrycznych nieliniowych (dużych przemieszczeń i obrotów), włączając w to skończone deformacje.

Materiały

Zawarte w programie moduły umożiwiają modelowanie różnych materiałów jak: metale, gumy plastiki, materiały wieloskładnikowe (kompozyty), beton, piasek, iły itp. Zaimplementowanych jest 45 związków fizycznych. W trakcie trwania procesu obliczeniowego możliwa jest zmiana parametrów materiałowych, co pozwala na uwzględnienie modeli silnie nieliniowych oraz zależności własności materiałów od historii i kierunku naprężeń. Możliwe jest modelowanie materiałów anizotropowych.

Warunki brzegowe

Warunki brzegowe można zadawać w postaci więzów jedno- i dwustronnych. Warunki obciążeń mogą być deklarowane w postaci obciążeń siłami, przemieszczeniami, temperaturą, strumieniem ciepła itp. Modele uwzględniają również efekty oddziaływania sił (np. ciśnienie, siły odśrodkowe i Coriolisa, opory przepływu, siły wyporu itp).

Analizy

Możliwe są następujące typy analiz:

- liniowa i nieliniowa statyczna analiza naprężeniowa

- liniowa, dynamiczna analiza naprężeniowa

- nieliniowa, dynamiczna analiza naprężeń w warunkach nie ustalonych

- analiza pełzania i relaksacji materiału

- obliczanie wartości własnych obciążeń krytycznych

- transport ciepła w warunkach ustalonych i nie ustalonych, także z uwzględnieniem przemiany fazowej

- sekwencyjna i całkowicie sprzężona analiza naprężeniowo-termiczna

- analiza piezoelektryczna

- analiza rozwoju szczelin i przełomów mechanicznych.

Własności solvera

Abaqus/Standard zawiera procedury do rozwiązywania symetrycznych i niesymetrycznych układów równań algebraicznych. Użycie schematu niesymetrycznego wymaga deklaracji użytkownika, reszta odbywa się automatycznie. Po zadaniu kroku obliczeń, w trakcie przeliczania, dobór tolerancji zbieżności i przyrostów odbywa się automatycznie. Takie podejście jest szczególnie ważne w przypadku problemów nieliniowych, dla których w zależności od przyjętych sposobów całkowania numerycznego otrzymuje się warunkową zbieżność wyników. Automatyczna kontrola zbieżności pozwala na uruchamianie problemów nieliniowych, bez obawy o dokładność otrzymanych wyników końcowych.

Biblioteki

System Abaqus jest na tyle otwarty, że umożliwia tworzenie i dołączanie własnych procedur i wykorzystywanie ich na równi ze standardowymi, dostarczanymi przez producenta oprogramowania. Ta opcja jest szczególnie interesująca w przypadku wykorzystywania Abaqusa do poszukiwań naukowych.

Sprzęt

Programy napisano w językach Fortran i C. Jego wersje dostępne są na różnych platformach: od stacji roboczych poprzez mainframe, po superkomputery - nie ma wersji na komputery PC.

Podsumowanie

Zastosowana koncepcja bibliotek elementów skończonych, materiałów i procedur obliczeniowych, czynią Abaqusa uniwersalnym narzędziem, które znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu: od maszynowego, lotniczego po stoczniowy czy wydobywczy. Stosowanie tak zaawansowanych narzędzi przynosi wymierne korzyści w postaci skrócenia czasu projektowania i możliwości zastąpienia wielu niezbędnych eksperymentów symulacją numeryczną.