ABAQUS में पाइप इंटरसेक्शन के परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) के लिए तत्व प्रकारों पर सावधानीपूर्वक विचार करना आवश्यक है। विशेष रूप से, षट्भुजीय (हेक्स) और शेल तत्व दोनों के अपने-अपने फायदे और सीमाएं हैं। इसलिए, यह अध्ययन इन दोनों दृष्टिकोणों की तुलना करता है ताकि इंजीनियरों को सटीक और कुशल सिमुलेशन के लिए सबसे उपयुक्त तत्व प्रकार का चयन करने में मार्गदर्शन मिल सके।.

अध्ययन का अवलोकन

पाइप प्रतिच्छेदन विश्लेषण के लिए:

• ठोस (हेक्स) तत्वों को ज्यामितीय रूप से गैर-रैखिक विश्लेषणों के लिए प्राथमिकता दी जाती है, जो बड़े विस्थापन, घूर्णन और अपरूपण को समायोजित कर सकते हैं।

• इनमें प्रारंभिक तनाव कठोरता और सतही भार कठोरता शामिल हैं, जो दबाव भार के तहत सटीक मॉडलिंग की अनुमति देते हैं।.

• जब परिमित विकृतियों पर विचार किया जाता है, तो सूत्रण प्रति इकाई क्षेत्र वास्तविक तनाव और विरूपण की एकीकृत दर को विकृति माप के रूप में उपयोग करता है।.

सीमा शर्तें:

• सामग्री: एआईएसआई 4130

• बल: 1000 N लगाया गया

• प्रतिबंध: दोनों खुले सिरों पर क्लैंप लगाकर DOF को लॉक करें।

षट्भुजीय तत्व (C3D8R)

परिभाषा:

• सी – निरंतरता

• 3डी – त्रि-आयामी

• 8 – प्रति तत्व नोड्स

• आर – कम एकीकरण

3DExperience प्लेटफॉर्म पर मैकेनिकल परिदृश्य निर्माण ऐप में वैश्विक तत्व प्रकार का चयन। (चित्र 1)

 पाइपों के प्रतिच्छेदन बिंदु पर षट्कोणीय जाल का निरूपण। (चित्र 2)

पाइप की सतह पर जाली का निरूपण (चित्र 3)

स्वीप मेश के विनिर्देश (चित्र 4)

परिणाम:

• अधिकतम विस्थापन: 5.24 मिमी

C3D8R तत्वों के साथ विस्थापन (चित्र 5)

• चित्रों में वॉन मिसेस तनाव वितरण दर्शाया गया है।

C3D8R तत्वों के साथ वॉन मिसेस तनाव (चित्र 6)

लाभ:

• इसके अलावा, हेक्स तत्व जटिल 3डी ज्यामिति का सटीक प्रतिनिधित्व प्रदान करते हैं; विशेष रूप से, वे पाइप के प्रतिच्छेदन को मॉडल करने में उत्कृष्ट हैं।.
• इसके अतिरिक्त, इनमें शियर लॉकिंग की संभावना कम होती है, जिससे संख्यात्मक स्थिरता बढ़ती है।.
• इसके अलावा, अभिसरित समाधान प्राप्त करने के लिए कम तत्वों की आवश्यकता होती है, जिससे गणना दक्षता में सुधार होता है।.

हानियाँ:

• हालांकि, हेक्स तत्वों को आपस में जोड़ना अधिक चुनौतीपूर्ण होता है, खासकर जटिल ज्यामितियों के लिए।.
• इसके अलावा, प्रति तत्व नोड्स की अधिक संख्या के कारण इनमें गणना की लागत भी अधिक होती है।.

रेखीय शेल तत्व (S4R)

परिभाषा:

• एस – शेल

• 4 – प्रति तत्व नोड्स

• आर – कम एकीकरण

  3DExperience प्लेटफॉर्म पर मैकेनिकल परिदृश्य निर्माण ऐप में वैश्विक तत्व प्रकार का चयन (चित्र 7)

पाइप की सतह पर शेल मेश का निरूपण। (चित्र 8)

पाइपों के प्रतिच्छेदन बिंदु पर षट्कोणीय जाल का निरूपण। (चित्र 9)

परिणाम:

• अधिकतम विस्थापन: 4.97 मिमी

S4R तत्वों के साथ विस्थापन (चित्र 10)

• चित्रों में वॉन मिसेस तनाव वितरण दर्शाया गया है।

S4R तत्वों के साथ वॉन मिसेस तनाव (चित्र 11)

लाभ:

• पहली बात तो यह है कि जटिल ज्यामितियों के लिए भी शेल तत्वों को आपस में जोड़ना आसान होता है।.

• इसके अलावा, ये सरल विश्लेषणों के लिए अधिक कुशल हैं, जिससे सेटअप का समय कम हो जाता है।.

हानियाँ:

• हालांकि, जटिल प्रतिच्छेदन बिंदुओं पर शेल तत्व हेक्स तत्वों की तुलना में कम सटीक होते हैं।.

• इसके अलावा, इनमें शियर लॉकिंग की संभावना अधिक होती है, जिससे परिणामों पर असर पड़ सकता है।.

• इसके अलावा, तुलनीय सटीकता प्राप्त करने के लिए जंक्शनों पर वेजेज जैसे अतिरिक्त तत्वों की आवश्यकता हो सकती है।.

नॉन-लीनियर शेल एलिमेंट्स (S8R)

परिभाषा:

• एस – शेल

• 8 – प्रति तत्व नोड्स

• आर – कम एकीकरण

यह चित्र 3DEXPERIENCE प्लेटफॉर्म पर मैकेनिकल सिनेरियो क्रिएशन ऐप में वैश्विक तत्व प्रकार चयन को दर्शाता है। (चित्र 12)

यह चित्र पाइप की सतह पर मौजूद शेल मेश को दर्शाता है। (चित्र 13)

यह चित्र पाइपों के प्रतिच्छेदन बिंदु पर स्थित षट्कोणीय जाल को दर्शाता है। (चित्र 14)

परिणाम:

• अधिकतम विस्थापन: 8.41 मिमी

S8R तत्वों के साथ विस्थापन (चित्र 15)

• चित्रों में वॉन मिसेस तनाव वितरण दर्शाया गया है।

S8R तत्वों के साथ वॉन मिसेस तनाव (चित्र 16)

और अधिकतम विस्थापन: 5.25 मिमी

एस4आर

यह ध्यान दिया जा सकता है कि S4R (रैखिक शेल तत्व) के लिए अधिकतम वॉन मिसेस तनाव थे

और अधिकतम विस्थापन: 4.97 मिमी

यह ध्यान दिया जा सकता है कि S8R (गैर-रेखीय शेल तत्व) के लिए अधिकतम वॉन मिसेस तनाव थे

और अधिकतम विस्थापन: 8.24 मिमी

निष्कर्ष

• ज्यामितीय जटिलता: सरल प्रतिच्छेदन के लिए, शेल तत्व पर्याप्त होते हैं; जटिल घुमावदार प्रतिच्छेदन या शाखाओं के लिए, हेक्स तत्व बेहतर सटीकता प्रदान करते हैं।

• विश्लेषण का प्रकार: रेखीय स्थैतिक विश्लेषण में शेल तत्वों का उपयोग किया जा सकता है; बड़े विरूपण या संपर्क वाले गैर-रेखीय विश्लेषणों में हेक्स तत्वों से लाभ होता है।

• मेशिंग का अनुभव: शेल एलिमेंट्स शुरुआती लोगों के लिए आसान होते हैं; अभ्यास के साथ, हेक्स एलिमेंट्स को कुशलतापूर्वक मेश किया जा सकता है।

सही एलिमेंट प्रकार का चयन सटीकता, गणना लागत और मेशिंग में आसानी के बीच संतुलन बनाता है। प्रत्येक एलिमेंट की खूबियों और सीमाओं को समझना ABAQUSमें पाइप इंटरसेक्शन सिमुलेशन के लिए विश्वसनीय परिणाम सुनिश्चित करता है।.

• लेखक
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Debaditya Chakraborty

डसॉल्ट सिस्टम्स में उद्योग प्रक्रिया सलाहकार

डसॉल्ट सिस्टम्स में उद्योग प्रक्रिया सलाहकार। देबादित्य को मल्टी-बॉडी डायनामिक्स, सीएडी और एफईए में नवाचार का गहरा शौक है, और वे डेटा-संचालित विधियों का उपयोग करके मल्टी-लिंक मैकेनिज्म डिजाइन में विशेषज्ञता रखते हैं। उन्हें मेटल एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग सिमुलेशन, जहाज संरचनात्मक विश्लेषण और एफईए प्रक्रिया स्वचालन का अनुभव है।.

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