TS PHẠM SƠN MINH PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG GIÁO TRÌNH ANSYS PHÂN TÍCH CƠ CẤU ĐỘNG TS PHẠM SƠN MINH PGS TS ĐỖ THÀNH TRUNG GIÁO TRÌNH ANSYS PHÂN TÍCH CƠ CẤU ĐỘNG NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ C[.]
TS PHẠM SƠN MINH - PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG GIÁO TRÌNH ANSYS - PHÂN TÍCH CƠ CẤU ĐỘNG TS PHẠM SƠN MINH PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG GIÁO TRÌNH ANSYS - PHÂN TÍCH CƠ CẤU ĐỘNG NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2017 LỜI NÓI ĐẦU Sự tiến khoa học kỹ thuật đòi hỏi người kỹ sư thực đề án ngày phức tạp, đắt tiền đòi hỏi độ xác cao Đi với yêu cầu việc sử dụng phương pháp tính tốn, thiết kế có khả tự động hóa máy tính cần thiết Hiện nay, ứng dụng tin học vào tính tốn đưa vào nhiều ngành, nhiều lĩnh vực Hiện phần mềm SAP 2000, CATIA, AUTODESK INVENTOR tích hợp mơđun tính tốn sức bền, ứng suất Nhưng mạnh mẽ sử dụng nhiều phần mềm ANSYS WORKBENCH, nhiều cơng ty đưa vào phục vụ tính toán trường đưa vào giảng dạy khắp nơi giới ANSYS cung cấp phương pháp giải tốn với nhiều dạng mơ hình vật liệu khác nhau: đàn hồi tuyến tính, đàn hồi phi tuyến, đàn dẻo, đàn nhớt, dẻo, dẻo nhớt, chảy dẻo, vật liệu siêu đàn hồi, siêu dẻo, chất lỏng chất khí, chúng chủ yếu tập trung vào nghiên cứu phần động học khí tuyến tính Việc làm quen với ANSYS đơn giản thơng qua việc phần mềm có tích hợp kiểu 2D 3D; giao diện từ phần mềm khác để linh hoạt việc tạo CREO, AUTOCAD, Sau thiết kế mơ hình hình học bản, ANSYS đòi hỏi phải hiểu nguyên lý hoạt động cấu nhằm thiết lập liên kết, chia lưới bề mặt làm việc, quy chiếu hệ tọa độ số điều kiện biên tải trọng khác, để tiến hành phân tích ứng suất, độ biến dạng trình cấu hoạt động Giáo trình ANSYS - Phân tích cấu động biên soạn với mục đích giúp người đọc làm quen thực hành trực tiếp với công nghệ CAE thiết kế cấu khí, dùng làm tài liệu học tập cho môn học ỨNG DỤNG CAE TRONG THIẾT KẾ dành cho sinh viên Đại học học viên Cao học thuộc nhóm ngành Kỹ thuật Cơ khí Trong q trình biên soạn, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm tác giả mong nhận góp ý người đọc, để lần biên soạn sau hồn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin vui lịng gửi địa email: minhps@hcmute.edu.vn trungdt@hcmute.edu.vn Nhóm tác giả Phạm Sơn Minh Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 12 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ANSYS WORKBENCH R16 13 1.1 TỔNG QUAN 13 1.1.1 Tổng quan ANSYS Workbench R16 13 1.1.2 Mục tiêu 16 Chương 2: GIAO DIỆN VÀ CÁC CHỨC NĂNG PHẦN MỀM 17 2.1 GIAO DIỆN PHẦN MỀM 17 2.2.1 File 18 2.2.1.1 Các lệnh thực với Project 19 2.2.1.2 Các lệnh thực với Study 19 2.2.2 View 19 2.2.3 Tools 20 2.2.4 Units 21 2.2.5 Extensions 21 2.3 GIAO DIỆN LÀM VIỆC TRONG TRANSIENT STRUCTURAL 22 2.3.1 Các công cụ Transient Structural 22 2.3.2 Nhập mơ hình CAD 3D 23 2.3.3 Mơi trường làm việc 24 2.3.3.1 Thanh Menu 24 2.3.3.2 Các công cụ hỗ trợ thường dùng 28 Chương 3: MƠ HÌNH TÍNH TỐN 33 3.1 TÍNH TỐN CƠ CẤU BÁNH RĂNG CƠN 33 3.1.1 Cơ sở tính tốn 33 3.1.2 Kết tính tốn 35 3.2 TÍNH TỐN CƠ CẤU BÁNH RĂNG THẲNG 36 3.2.1 Cơ sở tính tốn 36 3.2.2 Kết tính tốn 37 3.3 CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT 38 3.3.1 Cơ sở tính tốn 38 3.3.2 Kết tính tốn 38 3.4 CƠ CẤU CAM PHẲNG 39 3.5 CƠ CẤU BÁNH RĂNG HÀNH TINH 41 3.5.1 Cơ sở tính toán 42 3.5.2 Kết tính tốn 43 3.6 CƠ CẤU BÁNH VÍT, TRỤC VÍT 43 3.6.1 Cơ sở tính tốn 43 3.6.2 Kết tính tốn 46 3.7 CƠ CẤU CAM KHÔNG GIAN (CAM THÙNG) 46 3.8 CƠ CẤU THANH TRƯỢT VÀ BÁN BÁNH RĂNG 48 Chương 4: THIẾT LẬP ĐIỀU KIỆN BIÊN CHO Q TRÌNH MƠ PHỎNG 52 4.1 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THANH CÔNG CỤ CONNECTION 54 4.1.1 Joint (Khớp nối) 54 4.1.1.1 Hướng dẫn chọn kiểu Joint 54 4.1.1.2 Cài đặt kiểu Joint 55 4.1.2 Contact (Sự liên kết) 58 4.1.2.1 Hướng dẫn chọn loại Contact 58 4.1.2.2 Hướng dẫn thiết lập loại Contact 58 4.1.3 Mesh 60 4.2 TRANSIENT 62 4.2.1 Analysis Setting 62 4.2.2 Joint (gắn lực) 62 4.2.3 Moment 64 4.3 SOLUTION 65 Chương 5: BÀI TỐN CƠ CẤU BÁNH RĂNG CƠN 67 5.1 MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 67 5.1.1 Mục đích 67 5.1.2 Kế hoạch tổng quát để thực mô trình thực qua bước sau 67 5.2 CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ MÔ PHỎNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG CÔN (BEVEL GEAR) 68 5.2.1 Khởi tạo mơ hình bánh cần phân tích 70 5.2.2 Thiết lập thơng số điều kiện cho cấu 71 5.2.3 Cài đặt tải cho cấu 76 5.2.4 Mesh 78 5.2.5 Thiết lập phần phân tích bước thời gian lực cho cấu 78 5.2.6 Xử lý liệu sau thiết lập xong 81 5.3 KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU 82 Chương 6: BÀI TOÁN CƠ CẤU TRỤC CAM (CAMSHAFT) 85 6.1 MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QT ĐỂ THỰC HIỆN MƠ PHỎNG 85 6.1.1 Mục đích 85 6.1.2 Kế hoạch tổng quát để thực mơ q trình thực qua bước sau 85 6.2 CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ MÔ PHỎNG CƠ CẤU TRỤC CAM 87 6.2.1 Khởi động phần mềm chọn mô động học 87 6.2.2 Khởi tạo mơ hình Trục Cam (Camshaft) 88 6.2.3 Mesh 98 6.2.4 Thiết lập phần phân tích bước thời gian cho cấu 102 6.2.5 Thiết lập lực điều kiện hoạt động cho cấu 103 6.2.6 Xử lý liệu sau thiết lập xong 105 6.3 KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU 106 Chương 7: BÀI TOÁN CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT 108 7.1 MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QT ĐỂ THỰC HIỆN MƠ PHỎNG 108 7.1.1 Mục đích 108 7.1.2 Kế hoạch tổng quát để thực mô 108 7.2 HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 110 7.2.1 Khởi động phần mềm chọn mô động học 110 7.2.2 Khởi tạo mô hình bánh thẳng cần phân tích 110 7.2.3 Cài đặt thông số điều kiện cho cấu 112 7.2.4 Mesh 118 7.2.5 Cài đặt phần phân tích bước thời gian cho cấu 118 7.2.6 Cài đặt lực điều kiện hoạt động cho cấu 120 7.2.7 Xử lý liệu 122 7.2.8 Kết 123 Chương 8: BÀI TOÁN CƠ CẤU BÁNH RĂNG HÀNH TINH 125 8.1 MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 125 8.1.1 Mục đích 125 8.1.2 Kế hoạch tổng quát để thực mô 125 8.2 HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 127 8.2.1 Khởi động phần mềm chọn mô động học 127 8.2.2 Khởi tạo mơ hình bánh thẳng cần phân tích 128 8.2.3 Cài đặt thơng số điều kiện cho cấu 129 8.2.4 Cài đặt Joint cho cấu 152 8.2.5 Cài đặt phần phân tích bước thời gian cho cấu 154 8.2.6 Mesh 156 8.2.7 Cài đặt lực điều kiện hoạt động cho cấu 156 8.2.8 Xử lý liệu 158 8.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 159 8.3.1 Total Deformation (Chuyển vị) 159 8.3.2 Equivalent Total Strain (Ứng lực) 159 Chương 9: BÀI TỐN CƠ CẤU TRỤC VÍT, BÁNH VÍT (WORM GEAR) 161 9.1 MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 161 9.1.1 Mục đích 161 9.1.2 Kế hoạch tổng qt để thực mơ q trình thực qua bước sau 161 9.2 CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ MƠ PHỎNG CƠ CẤU TRỤC VÍT, BÁNH VÍT 163 9.2.1 Khởi động phần mềm chọn mô động học 163 9.2.2 Khởi tạo mơ hình bánh vít, trục vít cần phân tích 164 9.2.3 Thiết lập thơng số điều kiện cho cấu 166 9.2.4 Cài đặt khớp nối (Joint) cho cấu 171 9.2.5 Mesh 173 9.2.6 Thiết lập phần phân tích bước thời gian lực cho cấu 174 9.2.7 Xử lý liệu sau thiết lập xong 178 9.3 KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU 179 Chương 10: BÀI TOÁN CƠ CẤU THANH TRƯỢT VÀ BÁN BÁNH RĂNG (SLIDING AND SELF GEAR) 180 10.1 MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 180 10.1.1 Mục đích 180 10.1.2 Kế hoạch tổng quát để thực mơ q trình thực qua bước sau 180 10.2 CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ MÔ PHỎNG THANH TRƯỢT VÀ BÁN BÁNH RĂNG 182 10.2.1 Khởi động phần mềm chọn mô động học 182 10.2.2 Xuất mơ hình trượt bán bánh 183 10.2.4 Mesh 199 10.2.5 Thiết lập phần phân tích bước thời gian cho cấu 203 10.2.6 Thiết lập lực điều kiện hoạt động cho cấu 10.2.7 Xử lý liệu sau thiết lập xong 10.3 KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU 206 Chương 11: BÀI TOÁN CƠ CẤU CAM THÙNG 209 11.1 MỤC ĐÍCH VÀ KẾ HOẠCH TỔNG QUÁT ĐỂ THỰC HIỆN MÔ PHỎNG 209 11.1.1 Mục đích 209 11.1.2 Kế hoạch tổng quát để thực mô 209 11.2 CÁC BƯỚC THIẾT LẬP VÀ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ MÔ PHỎNG CƠ CẤU CAM THÙNG 211 11.2.1 Khởi động phần mềm chọn mô động học 211 11.2.2 Xuất mơ hình Cam thùng 212 11.2.3 Thiết lập thông số điều kiện cho cấu để mô 213 11.2.4 Mesh 220 11.2.5 Thiết lập phần phân tích bước thời gian cho cấu 223 11.2.6 Thiết lập lực điều kiện hoạt động cho cấu 225 11.3 KẾT QUẢ CUỐI CÙNG SAU KHI XỬ LÝ SỐ LIỆU 228 11.3.1 Total Deformation 228 11.3.2 Equivalent Stress 229 11.3.3 Equivalent Total Strain 230 10 ... suất, độ biến dạng trình cấu hoạt động Giáo trình ANSYS - Phân tích cấu động biên soạn với mục đích giúp người đọc làm quen thực hành trực tiếp với công nghệ CAE thiết kế cấu khí, dùng làm tài...TS PHẠM SƠN MINH PGS.TS ĐỖ THÀNH TRUNG GIÁO TRÌNH ANSYS - PHÂN TÍCH CƠ CẤU ĐỘNG NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2017 LỜI NÓI ĐẦU Sự... 37 3.3 CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT 38 3.3.1 Cơ sở tính tốn 38 3.3.2 Kết tính tốn 38 3.4 CƠ CẤU CAM PHẲNG 39 3.5 CƠ CẤU BÁNH RĂNG HÀNH TINH 41 3.5.1 Cơ sở tính