Huớng dẫn sử dụng phần mềm mdsolids Giải bài tập sức bền vật liệu

Huớng dẫn sử dụng phần mềm mdsolids Giải bài tập sức bền vật liệu

TRầN MINH Tú PHạM Sĩ ĐồNG Hớng dẫn sử dụng phần mềm mdsolids GiảI bi tập sức bền vật liÖu HÀ N I 2010 GI I THI U PH N M M MDSolids I Gi i thi u Hiện có nhiều phần mềm hỗ trợ học tập giảng dạy môn học S c bền vật liệu, nhiên vấn đề tìm kiếm phần mềm thích hợp, dễ sử dụng, giao diện thân thiện phù hợp với mơn học địi hỏi nhiều thời gian MDSolids phần mềm c a Timothy A Philpot, Ph.D, P.E, giảng viên trường Đại học Missouri – Rolla (Mỹ) Đây phần mềm đạt giải thưởng phần mềm dạy học xuất sắc thi phần mềm giáo dục năm 1998, với giao diện thân thiện, tính phong phú Phần mềm xây dựng dựa giáo trình s c bền vật liệu chuẩn c a tác giả có uy tín lớn giới : Mechanics of Materials c a Roy R Craig; Mechanics of Materials c a Beer Johnston Dewolf, Mechanics of Materials c a Gere, Mechanics of Materials c a Hibbeler… MDSolids sử dụng nhiều trường đại học c a Mỹ như: University of Texas, The Pennsylvania State University, Stanford University nhiều trường đại học nhiều nước khác giới II Khả c a MDSolids : MDSolids phần mềm thiết kế nhằm hỗ trợ cho việc dạy học môn S c bền vật liệu (SBVL) Phần mềm hỗ trợ vấn đề sau : Giải toán SBVL Phần mềm giúp giải hầu hết dạng tập c a môn học SBVL Giúp sinh viên kiểm tra lại kết tính tốn tay, giúp kiểm tra lỗi q trình tính toán MDSolids cung cấp cách giải gọn nhẹ Những giải thích rõ ràng bước giải giúp sinh viên nâng cao khả hiểu giải tập Đ ng thời qua giúp sinh viên hiểu nắm khái niệm c a SBVL Cung cấp hình ảnh minh hoạ nội lực ng suất mặt cắt ngang chịu kéo (nén), uốn, xoắn,… trực quan sinh động Phần mềm giúp sinh viên có nhìn trực giác kết tính tốn Bằng trực giác giúp sinh viên nắm kỹ nguyên lý cộng độc lập tác dụng, vấn đề khó mà phần lớn sinh viên thường vấp phải Nếu muốn tìm hiểu mơn học SBVL, phần trợ giúp (help) c a chương trình bao g m nhiều tham khảo b ích MDSolids có phần trợ giúp chi tiết, có ví dụ kèm theo hướng dẫn giải rõ ràng, giúp cho tự nghiên c u cung cấp tuỳ chọn cho đơn vị thường sử dụng nhất, đ ng thời ký hiệu quy ước dùng chữ (không dùng ký hiệu) nên thuận lợi cho người học tiếp cận phần mềm Ngồi phần mềm cịn có tính hấp dẫn khác, dùng r i biết ☺ III N i dung c a ph n m m : MDSolids g m có 12 mơđun, mơđun đề cập đến vấn đề tiêu biểu môn học SBVL, bao g m : - Thanh chịu lực dọc trục - Hệ siêu tĩnh chịu lực dọc trục - Thanh chịu xoắn - Dầm tĩnh định chịu uốn - Phân bố ng suất mặt cắt ngang c a dầm chịu uốn - Đặc trưng hình học tiết diện c a mặt cắt - n định - Vòng tròn Mohr - Thanh chiu lực t ng quát - Tính bình chịu áp lực - Thư viện tập - Phân tích t ng quát c a tốn SBVL Giao diện chương trình thể hình Hình Chương THANH CH U KÉO NÉN ĐÚNG TÂM A H dàn phẳng: ng d ng ph n m m giải tốn sau: Ví d : Cho hệ dàn phẳng có hình dạng, kích thước chịu tải trọng hình vẽ Xác định ng lực lực dọc Xác định ng suất pháp biết diện tích mặt cắt ngang A=100mm2 Từ menu c a MDSolids chọn MdSolids Module bên phải hình Từ menu chính, kích chuột trái vào biểu tượng Trusses hình Để v h dàn phẳng, kích chu t trái vào New Truss Spacing interval X direction: : Khoảng cách đường theo phương X Spacing interval Y direction: : Khoảng cách đường theo phương Y Number of spaces: Số lượng khoảng cách Để tạo h lư i, kích chu t trái vào nút OK V h dàn phẳng: Kéo chuột trái từ điểm đầu đến điểm cuối c a đoạn cần vẽ Để tạo liên k t c a h dàn phẳng, kích tru t trái vào m c Supports Tại nút cần tạo liên kết, kích chuột kéo theo phương tạo liên kết đơn, phương tạo liên kết đôi 6 Để vào s li u tải trọng c a h dàn phẳng, kích tru t trái vào m c Loads Tải trọng từ trái sang phải, có giá trị 20 Tải trọng từ xuống, có giá trị 20 7 Để tính tốn ng lực lực dọc thanh, kích chu t vào Compute Trên hình ng lực phản lực gối tựa Thanh chịu kéo ký hiệu T(Tension) Thanh chịu nén ký hiệu C(Compress) 8 Để tính ng su t thanh, kích chu t vào m c Stresses hình Vào số liệu diện tích tiết diện thanh, kích chuột vào Compute cho kết ng suất B H h n h p gồm d m đư c treo Từ menu c a MDSolids chọn MdSolids Module bên phải hình Giải tốn Hệ hỗn hợp g m dầm có độ c ng tuyệt đối treo thanh, kích chuột trái vào biểu tượng hình Problem Library Chọn thư mục Axial Deformation: 10 c Nhập liệu kích thước c a mặt cắt ngang (chú ý khai báo đơn vị) Kích thước Mô đun E d Khai báo giá trị mô đun đàn h i E c a vật liệu e Nhấn “Compute” => Hiện hình đặc trưng hình học c a mặt cắt ngang Trong cửa s tùy chọn đặc trưng hình học trục y z, lựa chọn “Print” để in kết 26 f Nếu cần xác định dặc trưng hình học với hệ trục ta dùng phép xoay trục lệnh “Rotate” sau nhấn nút “Compute” để nhận dược kết Khai báo chi u dài d m, liên k t tải trọng để nh n đư c biểu đồ n i lực Nhấn “Back” cửa s “Section Properties”, sau click vào biểu tượng “ Determinate Beam” a Chọn biểu tượng phù hợp với loại dầm có liên kết phù hợp với tốn (ví dụ dầm tựa đơn) b Nhập chiều dài dầm toạ độ liên kết (Chú ý đơn vị) c Nhấn “Enter” d Khai báo tải trọng (loại tải trọng, độ lớn, chiều, ý đơn vị) e Nhấn “Enter” f Lặp lại, cần khai báo thêm tải trọng g Trên menu “Option” Chọ tuỳ chọn mà bạn muốn: Biểu đ nội lực hay biểu đ độ võng, góc xoay h Ghi lại giá trị c a lực cắt mô men uốn nội lực mặt cắt ngang cần thiết, Xác đ nh ng su t pháp ng su t ti p a Nhấn biểu tượng “Back” Determinate Beam module” b Chọn “Flexure module” c Trên tùy chọn “Analysis” nhập trị số lực cắt mô men uốn mặt cắt ngang cần phân tích ng suất pháp ng suất tiếp d Nhấn tùy chọn “Normal stresss” để có biểu đ ng suất pháp mặt cắt ngang “Shear stress” để có biểu đ ng suất tiếp mặt cắt ngang Sử dụng trượt ngang để xác định giá trị thành phần ng suất điểm dọc theo chiều cao mặt cắt ngang 27 VÍ D Cho dầm có kích thước mặt cắt ngang chịu tải trọng hình vẽ Vẽ biểu đ thành phần ng lực c a dầm Vẽ biểu đ ng suất pháp ng suất tiếp mặt cắt ngang 1-1 c a dầm E=2.104 kN/cm2 F=10kN q=5kN/m 12cm 3cm 1,5m a=3m 8cm b=1m I Bư c 1: Xác đ nh đặc trưng hình học c a mặt c t ngang Mở MDSolids - Chọn MDSolids Modules – Section Properties – Flanged 28 Chọn T-shape Khai báo kích thước, chọn “Rotate” 1800 để có hình dạng mặt cắt ngang đề Khai báo modul đàn h i E=2.104kN/cm2=200GPpa 29 Nhấn “Compute” => Hiện lên bảng “Cross Section Properties” II Khai báo chi u dài d m, liên k t tải trọng 30 Nhấn “Back” cửa s Determinate Beam” “Section Properties”, sau click vào biểu tượng “ Chọn dầm với dạng liên kết tương ng với đề Khai báo chiều dài dầm vị trí liên kết Enter 31 Khai báo tải trọng tập trung (vị trí điểm đặt, chiều, độ lớn, đơn vị) Enter 32 Khai báo tải trọng phân bố (độ lớn, chiều, điểm bắt đầu điểm kết thúc Enter 33 Đ i chiều mô men uốn, chọn “Reaction” để nhận giá trị phản lực 34 Xác định thành phần ng lực mặt cắt ngang 1-1 với z=1,5m Rê chuột đến vị trí c a dầm biểu đ tải trọng tọa độ x=1,5m => 35 Nhấn chuột trái => Hiện cửa s Flexure Module => Nhấn “Shear/Moment” => Ta có: Shear Force: Q= 4,38 kN Bending Moment: M=-12,19kNm 36 Xác đ nh ng su t pháp ng su t ti p Nhấn “Normal Stress” 37 Nhấn “Shear Stress” 38 M t s thu t ngữ chính: Back: Quay trở lại hình File save: Lưu lại File liệu Typical Mechanics of Materials Questions: Các dạng toán a Bài tốn tìm ng suất để kiểm tra bền b Bài tốn tìm tải trọng cho phép c Bài tốn tìm diện tích tiết diện Bar: Thanh Area: Diện tích tiết diện 39 Axial Force: Lực dọc Normal stress: ng suất pháp Area Units: Đơn vị diện tích Force Units: Đơn vị lực Stress Units: Đơn vị ng suất Modules Units: Đơn vị Modul đàn h i E Deflect Units: Đơn vị biến dạng Load Magnitude: Giá trị tải trọng Define Orientation of Bars and Load: Phương c a trục thanh, lực với trục nằm ngang Compute: Tính tốn Typical Mechanics of Materials Questions: Các dạng toán Load A: Lực A; Load B: Lực B; Load C: Lực C; Load D: Lực D Left; Right: Lực hướng sang trái sang phải Segment : Đoạn Length: Độ dài Force: Lực Area: Diện tích tiết diện Stress: ng suất Elastic Mod: Modul đàn h i E Elongations: Biến dạng dài Joint A supported: Liên kết điểm A Modules Units: Đơn vị Modul đàn h i E Deflect Units: Đơn vị biến dạng Load A: Lực A; Load B: Lực B; Load C: Lực C; Left; Right: Lực hướng sang trái sang phải Segment : Đoạn Length: Độ dài Force: Lực Area: Diện tích tiết diện Stress: ng suất Elastic Mod: Modul đàn h i E Elongations: Biến dạng dài Joint A supported: Liên kết gối A Analysic Options: Các tuỳ chọn phân tích hệ Vetical: Phương dọc Horizontal: Phương ngang Bar Length: Chiều dài Gap/Clearance: Độ hở Coefficient of Thermal Expan: Hệ số thay đ i nhiệt độ Temperature Change: Thay đ i nhiệt độ Force: Lực Stress: ng suất Strain: Biến dạng dài tỉ đối Tension: Kéo Compress: Nén Show Equation: Phương trình tính tốn Draw not ro scale: Vẽ không theo tỉ lệ 40