ABAQUS Erik Zupančič Seminar iz konstrukcij Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Lepo pozdravljam vse prisotne. Sem Erik Zupančič, zaposlen kot mladi raziskovalec na katedri za metalne konstrukcije. V sklopu seminarja iz konstrukcij bi vam rad predstavil programski paket ABAQUS. To je program s katerim se izvajajo numerične analize po metodi končnih elementov. Sam uporabljam ABAQUS od začetka lanskega leta, torej dobro leto. V tem času sem z njim izvedel lepo število numeričnih analiz, nekaj za različne projekte, večino pa v sklopu moje magistrske naloge, to je na področju obnašanja stikov jeklenih konstrukcij. Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001

- ZAKAJ BI IZBRAL ABAQUS? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAZALO - ZAKAJ BI IZBRAL ABAQUS? - KAJ JE ABAQUS? - KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? - DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U Ta moja predstavitev ABAQUS-a bo potekala nekako takole. Najprej bi rad povedal zakaj naj bi se nekdo, ki ABAQUS-a ne pozna sploh odločil za delo z ABAQUS-om. To bom povedal v točki ZAKAJ BI IZBRAL ABAQUS. Nadalje, če že govorim o nekem programu, moram tega tudi na kratko predstaviti. Predstavil ga bom v naslednjih treh točkah KAJ JE ABAQUS, KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-om in pa DOBRO IN SLABO O ABAQUS-u. V tej četrti točki bodo predstavljene najprej slabosti, potem pa dobre lastnosti. Poudarjam, da je vse kar bom povedal moje osebno videnje ABAQUS-a, zato bom za konec, da si boste sami lahko izoblikovali neko mnenje, prikazal praktičen prikaz dela z ABAQUS-om na enostavnem primeru. (OSEBNO MNENJE)? - KAJ PA PRAKTIČNO?

ZAKAJ BI IZBRAL ABAQUS? Članki v strokovnih revijah Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 ZAKAJ BI IZBRAL ABAQUS? Članki v strokovnih revijah Področje uporabe (gradbeništvo, strojništvo, elektrotehnika, medicina, kemija, ...) Kompletna storitev (predprocesor, procesor in postprocesor) Dokumentacija Podpora uporabniku ... Zakaj bi se nekdo, ki programa ne pozna, odločil in pričel delati z ABAQUS-om. Nedvomno so članki na prvem mestu. V strokovnih revijah in na kongresih je ABAQUS eden od programov, ki so največkrat omenjeni. To pomeni, da ABAQUS uporabljajo v raziskovalne namene po celem svetu. Nadalje, uporablja se na zelo širokem področju. Konkretno to pomeni, da se ABAQUS uporablja v gradbeništvu, strojništvu, elektro industriji, celo medicini in kemiji in lahko bi še naštevali. Kje vse se lahko uporablja bom kasneje najbolj nazorno prikazal na nekaj primerih. Nadalje, zakaj bi se še odločil za ABAQUS? ABAQUS ponuja kompletno storitev, to pomeni, da v paketu dobimo vse kar potrebujemo za delo, pred in post procesor ter seveda sam procesor. Nadalje v paketu dobimo solidno dokumentacijo, podpora uporabniku pa je, kolikor sem slišal in si lahko predstavljam, dobra. Razne konference in seminarji o ABAQUS-u se organizirajo skoraj vsak mesec, uporabniki se lahko priključijo skupinam, ki se ukvarjajo z določeno tematiko in si pri tem izmenjajo izkušnje. Nenazadnje pa sama firma HKS ponuja pomoč uporabnikom.

=? KAJ JE ABAQUS? Aqua C-MOLD MOLDFLOW Design CAT Safe ADAMS OSTALO Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ JE ABAQUS? =? ABAQUS Aqua C-MOLD MOLDFLOW dodatki procesorju Design STANDARD EXPLICIT (procesor) vmesniki CAT Safe Torej KAJ JE ABAQUS? ABAQUS je programski paket za izvajanje numeričnih analiz z metodo končnih elementov. Sam paket je sestavljen iz posameznih modulov in ga pri nakupu sestavimo sami po svojih željah in potrebah. Na naši fakulteti imamo osnovni procesor ABAQUS STANDARD, s katerim je moč izračunati večino statičnih in termičnih problemov in ABAQUS CAE, ki je interaktivni pred in postprocesor. Z ABAQUS CAE-jem je možno tudi poganjati izračune in izvajati monitoring nad temi izračuni. Nadalje imamo še postprocesor VIEWER, ki pa ga v celoti nadomešča ABAQUS CAE in pa DESIGN, s katerim je s pomočjo skriptnega jezika Piton možno na dokaj enostaven način izvajati parametrične študije. Za ostale module pa ne vem točno čemu služijo in jih nimamo na fakulteti. Včasih ni bilo grafičnega predprocesorja, zato so na tem področju pristavile svoj lonček nekatere druge firme. Nekatere firme pa so naredile nadgradnje in priredile ABAQUS specialnim področjem. ADAMS OSTALO Viewer CAE neodvisni izdelovalci dodatkov, vmesnikov, ... pred in/ali post procesor

=? KAJ JE ABAQUS? vhodni podatki rezultati izračun - .inp datoteka Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ JE ABAQUS? =? ABAQUS - .inp datoteka - predprocesor ABAQUS CAE - .odb datoteka - postprocesor ABAQUS CAE izračun vhodni podatki ABAQUS STANDARD EXPLICIT rezultati ABAQUS je klasično zasnovan. V zeleno škatlo vstavimo podatke, ta pa jih analizira in vrne ven rezultate. Vhodne podatke o modelu lahko napišemo peš ali pa model zmodeliramo s predprocesorjem, v tem primeru z ABAQUS CAE-jem. S temi podatki zaženemo procesor, spetlahko na peš način kot to prikazuje slika ali pa z ABAQUS CAE-jem. Z ABAQUS CAE-jem lahko kontroliramo kaj se dogaja v zeleni škatli, to pomeni, da lahko opazujemo potek iteracij, konvergenco izračuna in pa nenazadnje lahko sproti gledamo delne rezultate. Potek izračuna se da opazovati tudi če poženemo izračun peš, le da je v tem primeru potrebno opazovati vsebino ene od izhodnih datotek, kar pa je v primerjavi z monitoringom v ABAQUS CAE-ju bolj komplicirano. Ko zelena škatla konča z izračunom, vrne rezultate, te pa si je mogoče ogledati z VIEWER-jem ali pa na interaktivni način z ABAQUS CAE-jem, kot je prikazano na sliki.

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Gradbeništvo Strojništvo Medicina Elektrotehnika Balistika Avtomobilizem Hidrotehnika Kemija Akustika ... ABAQUS Omenil sem že, da je ABAQUS moč uporabljati na veliko področjih. Na tem mestu pa bi rad prikazal na nekaj primerih, kje vse je moč uporabljati obravnavani program. Vsi primeri, razen primeri iz gradbeništva, se nahajajo na uradni ABAQUS-ovi spletni strani HKS.COM. No, kot že rečeno se lahko ABAQUS uporablja v gradbeništvu, strojništvu, medicini, elektro industriji,avtomobilizmu, hidrotehniki, kemiji in še kje drugje.

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Gradbeništvo ABAQUS

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Strojništvo ABAQUS

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Medicina ABAQUS

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Elektrotehnika ABAQUS

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Balistika ABAQUS

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Avtomobilizem ABAQUS

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Avtomobilizem ABAQUS

KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ VSE JE MOGOČE Z ABAQUS-OM? Hidrotehnika ABAQUS

DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Slabo Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Slabo ABAQUS UNIX PLATFORMA xWindows grafični vmesnik dodaten nakup Exceed in Exceed 3D težave z vzpostavitvijo sistema težave v delovanju podpora slovenskim tipkovnicam Unix-ov način delovanja uporaba menijev doslednost pri zapiranju oken Pohvalne in kritične ocene z moje strani. Najprej bi začel s slabostmi. Unix platforma. ABAQUS je v prvi vrsti namenjen delovnim postajam z Unix platformami. To ni nič slabega, v kolikor bi uporabljali Unix sistem. Večina uporabnikov mogoče celo vsi na fakulteti, med katere sodim tudi sam, uporablja Windows operacijski sistem, lahko NT ali 2000. Tu pa nastanejo težave. Za uporabo ABAQUS CAE-ja je potreben xWindows vmesnik, ki nekako simulira Unix okolje v Windowsih. Tako je potrebno, poleg samega paketa ABAQUS, kupiti dodatno še Exceed in Exceed 3D. Nadalje so izkušnje pokazale, da je inštalacija Exceed-a lahko zelo enostavn ali pa zelo zapleten proces. Odvisno od hardwear-a, ki ga ima uporabnik. Nadalje se Exceed obnaša zelo nepredvidljivo. Je zelo nestabilen program, ki včasih blokira cel sistem. Še najmanjša zamera Exceed-u pa bi bila ta, da ne podpira slovenske tipkovnice. Nadalje, uporabniki Windowsov smo se zelo razvadili z uporabo ikon. Te so v Unix sistemih bolj okorne, v večini primerov pa je potrebno uporabljati kar menije. ABAQUS ima oboje ampak so meniji precej bolj uporabni. Posebej je potrebno biti pazljiv pri uporabi ikon za izhod iz programa. Tak izhod iz programa te ali pa tudi ne odjavi s strežnika in v primeru, ko te ne odjavi, se moraš odjaviti ročno.

DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Slabo Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Slabo ABAQUS ZAŠČITA zaščita preko omrežja odvisnost od delovanja serverja število sočasnih uporabnikov v primeru izpada programa ročno odjavljanje s serverja omejeno število licenc letna obnova licenc Naslednja stvar, ki se je v nekaterih primerih izkazala za slabost je zaščita. Ta je zasnovana preko serverja v omrežju. Tako je delo uporabnika odvisno od delovanja serverja. Število hkratnih uporabnikov je omejeno s številom kupljenih licenc, kar je sicer logično ampak včasih nerodno. V primeru, ko se ABAQUS CAE iz neznanih razlogov sesuje, kar se dogaja zelo pogosto, se je potrebno ročno odjaviti s serverja, ker v nasprotnem primeru zasedamo licenco, ki bi jo mogoče potreboval drug uporabnik. Nadalje je število licenc omejeno z nakupom le teh in pa potrebna je vsakoletna obnova licenc, kar pomeni, da je potrebno vsako leto plačati letno naročnino.

DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Slabo Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Slabo ABAQUS PREDPROCESOR nestabilno delovanje zajema le osnovne ukaze (npr. *imperfektnost v vhodno datoteko) PROCESOR veliko datotek velikost datotek Predprocesor ABAQUS CAE je v delovanju zelo nestabilen, najbrž zaradi xWindows vmesnika Exceed. Na tržišču je približno dve leti, zato je še zelo v povojih. Tako interaktivno podpira zelo malo ukazov, kjer pa je ABAQUS zelo močan. Procesor vrne rezultate v velikem številu datotek, nekatere od njih pa so lahko zelo velike, to pomeni nekaj 100MB.

DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Slabo Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Slabo ABAQUS POSTPROCESOR težka pot do rezultatov na posameznem delu modela DOKUMENTACIJA “1m” knjig opisani ukazi brez razlage CENA akademska verzija (uporabnik nima pomoči HKS-a) za 3 licence cca 7000 DEM Edina zamera postprocesorju bi bila ta, da je zelo težko, v primeru, ko imamo več delni sistem, priti do rezultatov samo na posameznem delu. Dokumentacija obsega približno 15 knjig v katerih so opisani vsi ukazi, ampak ti ukazi niso dovolj podrobno razloženi, zlahka se je izgubiti v vsebini teh knjig. Za konec slabih lastnosti pa še cena. Letna naročnina akademske verzije, to pomeni kompletna verzija brez morebitne podpore proizvajalca programa, za tri licence je približno 7000DEM. Kaj to pomeni v primerjavi s konkurenco ne vem, ampak meni osebno se ta številka zdi precej visoka.

DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Dobro Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Dobro ABAQUS PODROČJE UPORABE PODPORA SOFTWARE-a - ADAMS, LMS DADS (Mechanical system simulation) - C-MOLD and MOLDFLOW (Mold filling and cooling) - FAM, FEMAP, FEMGV 4, Hypermesh, I-DEAS, MSC/PATRAN, TrueGrid, EnSight (Pre- and/or postprocessing) - FIRE & SWIFT Coupled FEM-CFD (Thermal and Stress Analysis) - NESSUS (Probabilistic Analysis) - SYSNOISE (Acoustics) - ZENCRACK (Crack growth simulation) Dobre lastnosti. Povedal in pokazal sem že na nekaj primerih, da je program uporaben na različnih področjih. V dobro mu lahko štejemo tudi veliko število neodvisnih programov, ki ABAQUS ali dopolnjujejo ali nadgrajujejo ali pa celo nadomeščajo kakšnega od modulov v paketu ABAQUS. Prikazanih je nekaj takih programov, ki so objavljeni na uradni ABAQUS-ovi spletni strani HKS.COM.

DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Dobro Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Dobro ABAQUS DOKUMENTACIJA “online” dokumentacija POMOČ UPORABNIKU preko interneta (HKS) (?) uporabniška “oglasna deska” (?) organiziranost uporabnikov v grupe (?) V dokumentaciji so sicer ukazi slabo razloženi, v dobro pa lahko štejemo to, da je celotna tiskana dokumentacija na voljo tudi interaktivno v elektronski obliki. Celo več. Dokumentacija v elektronski obliki zajema nekatere stvari, ki jih v tiskani obliki dokumentacije sploh ni. Pomoč uporabniku je na razpolago v različnih oblikah. Sam nisem preizkusil nobene od treh naštetih, ker za enkrat ni bilo potrebe po tem, tako da o tem lahko povem samo tisto kar sem prebral. HKS ponuja pomoč pri reševanju problema, takrat ko nam zmanjka idej. Pomoč nudijo samo polnim uporabnikom, kar pa mi z akademsko licenco nismo. Svoje težave lahko postavimo na oglasno desko uporabnikov ABAQUS-a in čakamo na odgovor nekoga, ki je uspešno rešil podobne težave. Obstajajo tudi tako imenovane grupe uporabnikov, ki se ukvarjajo z ozkim področjem uporabe programa in se jim lahko priključimo, ter aktivno sodelujemo v teh grupah pri dvosmernem pretoku informacij.

DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Dobro Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 DOBRO IN SLABO O ABAQUS-U? Dobro ABAQUS PREDPROCESOR dobro zasnovan logično postavljeni meniji delo z modelom in ne z elementi PROCESOR velik nabor ukazov (*ukaz) POSTPROCESOR kvaliteten prikaz rezultatov V kolikor odmislimo Unixove slabosti, s tem mislim ikone, menije in xWindows vmesnik, se meni osebno predprocesor ABAQUS CAE zdi zelo dobro zasnovan. Zasnovan je modularno, kar bo bolj podrobno razvidno na konkretnem primeru. Znotraj teh modulov so meniji logično postavljeni. Meni osebno pa se zdi največja prednost predprocesorja ABAQUS CAE-ja to, da se ves čas modeliranja dela na dejanskem geometrijskem modelu in ne na modelu končnih elementov. Končni elementi se napnejo na model šele čisto na koncu. Vse to bo lepše razvidno na računskem primeru. Največja moč ABAQUS-a je velik nabor ukazov, ki pokrivajo najrazličnejše procese. Ukazi so zbrani v knjigi Keywords, ki je precej obsežna. Moč postprocesorja pa se kaže v možnostih prikaza rezultatov na ekran in tudi papir.

Najboljši način predstavitve programskega paketa ABAQUS je Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ PA PRAKTIČNO? Najboljši način predstavitve programskega paketa ABAQUS je PRAKTIČNI PRIKAZ DELA!? ABAQUS Primer: obojestransko vpet jeklen nosilec s pravokotnim prečnim prerezom 3D model s 3D končnimi elementi Obtežba na sredini ... V točki KAJ PA PRAKTIČNO bi rad vse kar sem povedal do sedaj, podkrepil na konkretnem primeru. Prikazal bi rad celotno predprocesiranje, izračun in postprocesiranje. Za primer sem izbral obojestransko vpet jeklen nosilec s pravokotnim prerezom, ki ga je moč najhitreje zmodelirati. Model bo podan v 3D prostoru in bodo nanj napeti 3D končni elementi. Vse ostale informacije, ki so potrebne za modeliranje, pa so podane grafično na sliki.

Grafična predstavitev modela: Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Seminar iz konstrukcij ABAQUS Erik Zupančič Ljubljana, 03.04.2001 KAJ PA PRAKTIČNO? Grafična predstavitev modela: ABAQUS Material: Jeklo S235 (bilinearni diagram) Nosilec bo dolg 2m, dimenzije prečnega prereza bodo 40 krat 100 mm, material bo jeklo S235, ki bo podan z bilinearnim diagramom sigma – epsilon, obtežba pa bo podana na sredini nosilca. Kako in zakaj bo zmodelirano tako kot bo pa bom povedal sproti.