تحلیل ارتعاشات تیر کامپوزیتی در Abaqus معمولاً به منظور محاسبه فرکانس‌های طبیعی (تحلیل مودال) و/یا پاسخ زمانی تحت بار دینامیکی (تحلیل گذرا یا Harmonic) انجام می‌گیرد. تیرهای کامپوزیت به دلیل ساختار چندلایه‌ای و ناهمگن، رفتار ارتعاشی پیچیده‌تری نسبت به تیرهای همگن دارند.
🧱 مراحل کلی تحلیل در Abaqus:
1. تعریف مدل (Modeling)
ایجاد هندسه تیر: با استفاده از ماژول Part، تیر را می‌توان به‌صورت 2D (مثلاً planar shell) یا 3D model (solid یا shell) ایجاد کرد.
نوع تیر: به‌طور مثال تیر ساده (CANTILEVER)، دو سر گیردار (CLAMPED-CLAMPED)، دو سر ساده (SIMPLE-SIMPLE)، یا یک سر ساده و یک سر گیردار (CLAMPED-SIMPLE).
2. تعریف ماده کامپوزیتی
از ماژول Property، یک ماده جدید تعریف می‌شود:
می‌توان از گزینه‌ی "Laminate Composite" استفاده کرد برای تعریف لایه‌ها:
ویژگی‌های هر لایه شامل: E1,E2,G12,ν12E_1, E_2, G_{12}, \nu_{12}E1​,E2​,G12​,ν12​، ضخامت و زاویه قرارگیری.
تعیین ترتیب لایه‌ها (layup).
نوع المان معمولاً Shell برای مدلسازی بهتر لایه‌ها.
3. مونتاژ (Assembly)
قرار دادن قطعه در فضای کاری.
4. اعمال شرایط مرزی و بارگذاری
تعیین شرایط مرزی (Boundary Conditions) بسته به نوع تکیه‌گاه.
در تحلیل مودال، نیازی به بارگذاری نیست.
در تحلیل گذرا یا هارمونیک، بار به‌صورت دینامیکی یا تابعی از زمان/فرکانس اعمال می‌شود.
5. تعریف Step تحلیلی
برای تحلیل مودال: ایجاد Step از نوع Frequency.
تعیین تعداد مودهای ارتعاشی موردنظر.
برای تحلیل گذرا: Step از نوع Dynamic, Implicit یا Explicit.
برای تحلیل فرکانسی (Harmonic): Step از نوع Steady-State Dynamics.
6. مِش‌زنی (Meshing)
مش‌زنی دقیق با استفاده از المان‌های Shell (مثل S4R) یا Solid (مثل C3D8R).
سایز مش مناسب برای گرفتن دقت بالا در نتایج مودال.
7. اجرا و مشاهده نتایج (Job & Visualization)
ایجاد و اجرای Job.
مشاهده فرکانس‌های طبیعی و شکل مودها در Visualization.
امکان Export داده‌ها برای مقایسه یا پردازش بیشتر (مثلاً در MATLAB).
📈 خروجی‌ها:
فرکانس‌های طبیعی (به‌صورت عددی)
شکل مودها (Mode shapes): برای بررسی الگوهای نوسان
در تحلیل‌های دینامیکی دیگر: پاسخ زمانی، دامنه ارتعاش، پایداری سیستم و ...
⚙️ نکات مهم:
رفتار ارتعاشی تیر کامپوزیتی بسیار وابسته به جهت‌گیری الیاف و ترتیب لایه‌ها است.
برای دقت بیشتر در تحلیل، استفاده از Shell composite section به جای solid ساده توصیه می‌شود.
دقت در تعریف ویژگی‌های مکانیکی هر لایه (از دیتاشیت یا مقالات) بسیار مهم است.
🎓 کاربردهای این تحلیل:
طراحی سازه‌های سبک و مقاوم (در هوافضا، خودرو، رباتیک)
بررسی اثرات آسیب یا نقص ساختاری روی ارتعاشات
آموزش رفتار دینامیکی مواد مرکب