شکل ۵-۸- الف) المان خطی همراه با ۸ گره ب) المان سهموی همراه با ۲۰ گره
فرمول­بندی
فرمول­بندی یک المان به تئوری ریاضی تعیین رفتار المان باز می­گردد. همه المان­های مورد استفاده در تحلیل­های تنش – تغییر مکان از فرمولبندی لاگرانژی یا جرم کنترل استفاده می­ کنند. در این نوع فرمولبندی، ماده داخل المان تا انتهای تحلیل، داخل المان باقی می­ماند. و نمی­تواند از مرز المان خارج شود. در حالت مقابل فرمولبندی اویلری یا دیدگاه حجم کنترل وجود دارد که در آن المان در فضا ثابت است و ماده از داخل آن جریان پیدا می­ کند. برای اینکه بتوان انواع مختلف رفتار مواد را توصیف کرد، بعضی از خانواده المان­ها از چندین نوع متفاوت فرمولبندی استفاده می­ کنند. به عنوان مثال خانواده المان Shell دارای سه کلاس می­باشد، یکی با فرمولبندی عمومی مثل سایر المان­ها، فرمولبندی مخصوص پوسته­های نازک و دیگری فرمولبندی مخصوص پوسته­های ضخیم می­باشد. بعضی از المان­ها علاوه بر فرمولبندی استاندارد، از نوعی فرمولبندی دیگر نیز استفاده می­ کنند. این نوع المان­ها در انتهای نام خود دارای کاراکتری می­باشند که بیانگر فرمولبندی آنها می­باشد. به عنوان مثال خانواده­های Cotinuum، Beam و Truss دارای المان­هایی با فرمولبندی هیبرید می­باشند که در آن فشار و نیروی محوری به عنوان یک مجهول اضافه در نظر گرفته می­ شود.

( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

انتگرال­گیری
نرم افزار Abaqus از روش­های عددی جهت انتگرال­گیری کمیت­های مختلف در حجم یک المان استفاده می­ کند. این نرم افزار رفتار ماده را در هر نقاط انتگرالی یک المان با بهره گرفتن از روش مربع سازی گوس محاسبه می­ کند.
روند تحلیل اجزاء محدود
به­ طور کلی هر تحلیل اجزاء محدود شامل مراحل پیش پردازش، حل مسئله و پس پردازش می­باشد. در همه نرم افزارهای المان محدود، این سه مرحله اصلی انجام می­ شود و تنها تفاوت آن­ها در نحوه انجام آن است. در نرم افزار Abaqus مرحله پیش پردازش در محیط CAE انجام می­گیرد. در این مرحله مدل هندسی ایجاد می­گردد. سپس ماده مورد نظر تعریف و به قطعه یا قطعات نسبت داده می­ شود. مونتاژ هندسی و تعیین فیزیک تماس نیز در این مرحله انجام می­گیرد. تعسسن شرایط مرزی و اولیه، بارگذاری و همچنین انتخاب المان و مش­بندی در همین مرحله و محیط می­بایست صورت گیرد. پس از اتمام مرحله پیش پردازش، می­توان یک فایل ورودی برای مرحله تحلیل با پسوند inp ایجاد کرد. این فایل، ساختاری بسیار شبیه به یک برنامه دارد که خط به خط اجرا شده و در واقع حل­گر از روی آن عمل می­ کند. این فایل در ویرایشگرهای متنی قابل ویرایش است و می­توان آن­ را تغییر داد. شکل ۵-۹ مراحل تحلیل یک مدل در این نرم افزار نشان می­دهد.

شکل۵-۹- مراحل تحلیل مدل در نرم افزار Abaqus

فصل ششم- نتایج
۶-۱- تحلیل استاتیکی
در این تحلیل تغییرات تنش و تغییر مکان عمودی در اثر بارهای وارده به مجموعه و همچنین تاثیر چندین پارامتر روی این مقادیر بررسی می­گردد. نتایج به صورت جداگانه برای دم افقی و عمودی ارائه می شود. با توجه به یکسان بودن شرایط بارگذاری و المان­بندی در همه حالات، قبل از شروع تحلیل این شرایط را تعیین می­کنیم.
۶-۲- بارگذاری
در این قسمت بارهای وارد بر دم افقی و عمودی و نحوه اعمال آنها مورد بررسی قرار می­گیرد.
۶-۲-۱- بارگذاری دم افقی
نیروهای وارد بر دم افقی، لیفت و وزن می­باشند. همچنین گشتاورهای پیچشی و خمشی نیز بر این سازه وارد می­شوند. با در نظر گرفتن ضریب بار ۵/۲ برای هواپیمای مسافربری، مقادیر برای مدل طراحی شده در جدول۶-۱ آمده­اند.
جدول۶-۱-مقادیر نیروها و گشتاورها

نیروی لیفت

۹۵۰ نیوتن

وزن

۳۸۰ کیلوگرم

ممان خمشی

۸۹۵ نیوتن در متر

ممان پیچشی

۶۷/ ۷ نیوتن در متر

با توجه به کارهای انجام شده در زمینه آیرودینامیک، توزیع نیروی لیفت به صورت بیضوی و مثلثی شکل گزارش شده است. همچنین به دلیل ناچیز بودن نیروی درگ نسبت به نیروی لیفت، از مقدار این نیرو در محاسبات صرفنظر شده است. ممان پیچشی نیز به صورت یک کوپل در نوک دم در نظر گرفته شده و اثر ممان خمشی در فشار به دست آمده از نیروی لیفت در محاسبات ظاهر شده است.
توزیع لیفت بیضوی شکل بر روی دم افقی به صورت شکل ۶-۱ می­باشد، که مختصات x جهت طولی را نشان می­دهد.با توجه به نیروی کل لیفت (جدول ۶-۱) و مساحت بیضی، h=2059.005 ) نیوتن بر متر) محاسبه می شود. با جایگذاری مقادیر h و b در معادله ، مقدار نیرو در واحد طول در کل دم افقی بدست می ­آید. حال اگر این مقدار بر طول وتر متغیر با x تقسیم شود مقدار فشار بدست می ­آید.
شکل ۶-۱- توزیع بیضوی لیفت
با توجه به رابطه طول وتر، معادله فشار متغیر به صورت زیر بدست می ­آید.

(۱)