روش های طراحی و تحلیل سازه

همواره از روش های متعددی برای بررسی و تحلیل مسایل مهندسی و انجام محاسبات مرتبط با آنها استفاده می شود. اولین و ساده ترین این روش ها، روش های تحلیل هستند. در این روش ها، سعی می شود تا با ساده سازی معادلات حاکم بر پایه تقاریب ریاضی و مهندسی، آن ها را قابل حل نموده و برای جواب معادلات فرم بسته (close form) پیدا کنند. از روابط بدست آمده از حل های تحلیلی، در توسعه روابط طراحی (روابط موجود در handbook ها برای طراحی ادوات و وسایل مختلف) استفاده می شود.

روش های طراحی و تحلیل سازه

متاسفانه به دلیل پیچیدگی های فیزیکی و هندسی، بسیاری از مسایل مهندسی فاقد جواب به فرم بسته می باشند. در حال حاضر طیف وسیعی از مسایل مهندسی با استفاده از روش های عددی و با استفاده از محاسبات کامپیوتری حل می گردند. در این روش ها، پس از مدل سازی مساله، معادلات حاکم بدست آمده را گسسته (discretize) نموده و با استفاده از روش های عددی حل می کنند. برای استفاده از روش های عددی، شما حق انتخاب های زیادی بین روش های حل عددی دارید. از میان روش های عددی که در حل مسایل سازه ای از آنها استفاده می شود، می توان به روش تفاضلات محدود (finite difference) و روش المان محدود (finite element) اشاره نمود.

در میان این روش ها، روش المان محدود در عین قابل پیاده سازی بودن بر روی طیف وسیعی از مسایل سازه ای و جامداتی ( مسایل تحلیل و شبیه سازی که در مهندسی مکانیک، هوافضا، عمران، نفت، پلیمر، معدن و نساجی) به راحتی قابل برنامه نویسی می باشد. از این رو از دهه 70 میلادی، شرکت هایی با هدف توسعه برنامه هایی که از روش المان محدود برای حل مسایل استفاده می کنند، ظهور کردند. از میان این نرم افزار ها می توان به آباکوس (abaqus)، انسیس (ansys)، نسترن (Nastran)، ال اس داینا (LS-Dyna)، سپ (Sap) و کامسول (Comsol) اشاره نمود. کلیه نرم افزار های نامبرده، در هسته حلگر خود از روش المان محدود برای حل مسایل استفاده می کنند. این امر سبب می شود تا این نرم افزار ها دارای تشابهات زیادی باشند. برای مثال، تمامی این نرم افزار ها دارای بخش هایی برای تعریف شرایط مرزی، بارگذاری ها و مش بندی می باشند.