Chương 11 phân tích cấu trúc dầm bằng phần mềm PTHH

Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM CHƯƠNG 11 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC DẦM BẰNG PHẦN MỀM PTHH TS Lê Thanh Long ltlong@hcmut.edu.vn Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Phân tích cấu trúc dầm phần mềm phần tử hữu hạn Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Hình miêu tả dầm chịu tác dụng lực tập trung điểm dầm, hình biểu diễn dầm dạng phần tử hữu hạn Hình 1: Dầm tác dụng lực tập trung Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Dầm dài 2m bị ngàm đầu bên trái, đầu dầm bên phải tự Ở dầm chịu lực tác dụng lực tập trung p=40kN momen uốn 20kNm Dầm làm thep với E=200GPa I=4 10-6 m4 Hình 2: Dầm dạng mơ hình phần tử hữu hạn Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Ta dùng kiện đề để lập bảng thông tin nút, phần tử điều kiện biên Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Bước 1: Mở ANSYS Chọn Mechanical APDL Product Launcher để mở giao diện ANSYS Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Bước 2: Define Element Type Trong Main Menu chọn Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete chọn Add Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P • Chọn Beam node 188 sau bấm OK • Thao tác định nghĩa phần tử BEAM 188 element BEAM 188 dầm 3D nhiên ta phân tích dầm 1D • Bấm Close Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Bước 3: Định nghĩa mặt cắt dầm Moment quán tính dầm chữ nhật: bh3 12 Giả định dầm có mặt cắt vng: b  h h4 Moment quán tính dầm:   106 m 12 Vậy: h h  48  106 m  h  0.0832358m b Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Bước 3: Định nghĩa mặt cắt dầm • Trong Main Menu chọn Preprocessor > Sections > Beam > Common Sections • Nhập 0.0832358 cho B H • Chọn OK để đóng Beam Tool Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Bước 4: Định nghĩa tính chất vật liệu • Trong Main Menu chọn Preprocessor > Material Props > Material Models> Define Material Model Behaviour • Bấn phần mở rộng: Structural > Linear > Isotropic • Chọn thông số phù hợp với vật liệu thép (E = 200 x 109 Pa, Poissons ratio = 0.3) • Bấn chọn OK • Đóng Define Material Model Behaviour 10 Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Bước 9: Xuất kết • Giá trị chuyển vị nút: General Postproc > List Results > Nodal Solution > DOF Solution > Displacement Vector Sum 20 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Bước 9: Xuất kết • Độ võng: General Postproc > List Results > Nodal Solution > DOF Solution > Rotation Vector Sum 21 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 2: Dầm chịu moment uốn Thay đổi lực tập trung thành moment uốn dầm trường hợp Ta có hình ảnh minh họa mơ hình phần tử hữu hạn sau: 22 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 2: Dầm chịu moment uốn Bước tới : Tạo model thiết lập điều kiện biên • Các bước tương tự trường hợp Để xóa điều kiện biên từ trường hợp 1, bấm: Preprocessor > Loads > Define Loads > Delete > Structural > Force/Moment > On Nodes • Chọn Pick All sau bấm OK 23 Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 2: Dầm chịu momen uốn Bước 7: Đặt moment vào nút • Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structrual > Force/Moment > On Nodes • Bấm chọn nút bấm OK • Đổi thông số mục Direction of Force/Mom sang MZ nhập 20000 force/moment value: 24 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 2: Dầm chịu momen uốn Bước 8: Giải tốn • Trong Main Menu chọn Solution > Analysis Type > New Analysis • Chọn Static nhấn OK • Chọn Solution > Solve > Current LS để tiến hành giải tốn • Khi giải xong, có thơng báo 25 Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 2: Dầm chịu moment uốn Bước 9: Xuất kết • Trong Main Menu chọn General Postproc > Plot Results > Deformed Shape 26 Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 2: Dầm chịu moment uốn Giá trị chuyển vị độ võng nút: 27 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 3: Dầm chịu lực phân bố Sử dụng dầm tương tự trường hợp 2, nhiên thay lực tập trung moment uốn lực phân bố 28 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 3: Dầm chịu lực phân bố Bước tới : Tạo model thiết lập điều kiện biên • Các bước tương tự trường hợp Để xóa điều kiện biên từ trường hợp 1, bấm: Preprocessor > Loads > Define Loads > Delete > Structural > Force/Moment > On Nodes • Chọn Pick All sau bấm OK 29 Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 3: Dầm chịu lực phân bố Bước 7: Thiết lập lực phân bố lên dầm • Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structrual > Pressure > On Beams • Chọn nút nhấn OK • Đảm bảo Load Key đổi sang nhập 12000 Pressure Value at Node I 30 Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 3: Dầm chịu lực phân bố Bước 8: Giải toán • Trong Main Menu chọn Solution > Analysis Type > New Analysis • Chọn Static nhấn OK • Chọn Solution > Solve > Current LS để tiến hành giải tốn • Khi giải xong, có thơng báo 31 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 3: Dầm chịu lực phân bố Bước 9: Xuất kết • Trong Main Menu chọn General Postproc > Plot Results > Deformed Shape 32 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 3: Dầm chịu lực phân bố Bước 9: Examine the Results Chuyển vị độ võng dầm: 33 Bộ môn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG-HCM 34 Bộ mơn Thiết kế máy - Khoa Cơ khí ... ĐHQG-HCM Phân tích cấu trúc dầm phần mềm phần tử hữu hạn Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P Hình miêu tả dầm chịu tác dụng lực tập trung điểm dầm, hình biểu diễn dầm dạng phần tử hữu hạn Hình 1: Dầm. .. hợp 1: Dầm có lực tập trung P Dầm dài 2m bị ngàm đầu bên trái, đầu dầm bên phải tự Ở dầm chịu lực tác dụng lực tập trung p=40kN momen uốn 20kNm Dầm làm thep với E=200GPa I=4 10-6 m4 Hình 2: Dầm. .. khoa – ĐHQG-HCM Trường hợp 1: Dầm có lực tập trung P • Chọn Beam node 188 sau bấm OK • Thao tác định nghĩa phần tử BEAM 188 element BEAM 188 dầm 3D nhiên ta phân tích dầm 1D • Bấm Close Bộ mơn Thiết