برخورد توپ پر از گاز به راکت تنیس در نرم افزار آباکوس

معرفی پروژه

در این پروژه، برخورد یک توپ پر از گاز با راکت تنیس با استفاده از نرم‌افزار Abaqus شبیه‌سازی می‌شود.

گاز داخل توپ با استفاده از روش Fluid Cavity (حفره سیال) مدل‌سازی شده است. جرم اولیه گاز 62 گرم و فشار اولیه آن 41 kPa در نظر گرفته شده است.

هدف اصلی این شبیه‌سازی، بررسی رفتار گاز داخل توپ و به‌دست‌آوردن حجم گاز و فشار گاز در حین فرایند برخورد است.

برخورد توپ پر از گاز با راکت تنیس.

مدل توپ و راکت تنیس

توپ با سرعت اولیه 6.706 m/s و با زاویه 15° به رشته‌های راکت تنیس برخورد می‌کند.

توپ به‌صورت یک پوسته کروی با استفاده از المان‌های پوسته‌ای (Shell Elements) مدل‌سازی شده است. جنس توپ لاستیک فرض شده و رفتار ماده آن با استفاده از مدل ماده هایپرالاستیک (Hyperelastic) تعریف شده است.

قاب راکت تنیس به‌صورت یک جسم صلب (Rigid) در نظر گرفته شده، درحالی‌که رشته‌های راکت با استفاده از المان‌های خرپایی (Truss Elements) مدل‌سازی شده‌اند.

مدل راکت تنیس و توپ پر از گاز در نرم‌افزار Abaqus.

کشش اولیه رشته‌های راکت

رشته‌های راکت تنیس تحت نیروی کششی اولیه 44.48 N قرار می‌گیرند.

این کشش اولیه، پیش از برخورد توپ با راکت، تنش اولیه‌ای در رشته‌های راکت ایجاد می‌کند.

اعمال کشش اولیه به رشته‌های راکت تنیس.

فشار و حجم گاز

یکی از اهداف اصلی این شبیه‌سازی، محاسبه فشار گاز و حجم گاز در طول فرایند برخورد است.

با بررسی این نتایج می‌توان نحوه واکنش گاز داخل توپ به تغییر شکل آن هنگام برخورد با رشته‌های راکت تنیس را مطالعه کرد.

نتایج فشار و حجم گاز داخل توپ.

در این آموزش چه چیزهایی یاد می‌گیرید؟

• نحوه شبیه‌سازی برخورد یک توپ پر از گاز با راکت تنیس.
• نحوه مدل‌سازی توپ پر از گاز با استفاده از روش Fluid Cavity.
• نحوه تعریف فشار اولیه گاز.
• نحوه تعریف جرم گاز داخل توپ.
• نحوه مدل‌سازی توپ با استفاده از المان‌های پوسته‌ای.
• نحوه تعریف رفتار هایپرالاستیک برای ماده لاستیک.
• نحوه مدل‌سازی قاب راکت تنیس به‌صورت جسم صلب.
• نحوه مدل‌سازی رشته‌های راکت با استفاده از المان‌های خرپایی.
• نحوه اعمال کشش اولیه به رشته‌های راکت.
• نحوه تعریف سرعت و زاویه اولیه برخورد.
• نحوه محاسبه فشار گاز در حین برخورد.
• نحوه محاسبه حجم گاز در حین برخورد.

ویژگی‌های کلیدی پروژه

• شبیه‌سازی برخورد توپ پر از گاز با راکت تنیس.
• مدل‌سازی گاز با روش Fluid Cavity.
• جرم اولیه گاز برابر با 62 گرم.
• فشار اولیه گاز برابر با 41 kPa.
• سرعت برخورد برابر با 6.706 m/s.
• زاویه برخورد برابر با 15°.
• کشش اولیه رشته‌های راکت برابر با 44.48 N.
• مدل‌سازی توپ لاستیکی با استفاده از ماده هایپرالاستیک.
• استفاده از المان‌های پوسته‌ای برای مدل‌سازی توپ.
• استفاده از المان‌های خرپایی برای رشته‌های راکت.
• مدل‌سازی قاب راکت تنیس به‌صورت جسم صلب.
• استخراج نتایج فشار و حجم گاز.
• ویدئوی آموزشی با توضیحات مرحله‌به‌مرحله.
• فایل مدل Abaqus CAE.
• فایل ورودی Abaqus با فرمت INP.
• فایل Excel شامل هندسه راکت تنیس.
• فایل SAT شامل هندسه راکت تنیس.