Báo cáo cuối kỳ môn học (final semester project) cấu trúc tàu bay (aircraft structures) fem project

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG - BÁO CÁO CUỐI KỲ MÔN HỌC (FINAL SEMESTER PROJECT) CẤU TRÚC TÀU BAY (AIRCRAFT STRUCTURES) FEM PROJECT Tp Hồ Chí Minh, 27 tháng 06 năm 2022 BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA KỸ THUẬT HÀNG KHÔNG - BÁO CÁO CUỐI KỲ MÔN HỌC (FINAL SEMESTER PROJECT) CẤU TRÚC TÀU BAY (AIRCRAFT STRUCTURES) FEM PROJECT Tp Hồ Chí Minh, 27 tháng 06 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Học viện Hàng không Việt Nam đưa mơn học Cấu trúc tàu bay vào trương trình giảng dạy Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên môn - thầy Nguyễn Thế Hoàng dạy dỗ, truyền đạt kiến thức quý báu cho suốt thời gian học tập vừa qua Trong thời gian tham gia lớp học thầy tơi bạn có nhiều kiến thức bổ ích, tinh thần học tập hiệu quả, nghiêm túc Đây chắn kiến thức q báu, hành trang để chúng tơi vững bước sau Bộ môn Cấu trúc tàu bay mơn học thú vị, vơ bổ ích có tính thực tế cao Đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, gắn liền với nhu cầu thực tiễn sinh viên Tuy nhiên, vốn kiến thức nhiều hạn chế khả tiếp thu thực tế nhiều bỡ ngỡ Mặc dù chúng cố gắng chắn báo cáo khó tránh khỏi thiếu sót nhiều chỗ cịn chưa xác, kính mong thầy/cơ xem xét góp ý để tiểu luận em hoàn thiện Chúng xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan báo cáo thân thành viên nhóm thực hỗ trợ, tham khảo từ tư liệu, giáo trình liên quan đến đề tài nghiên cứu khơng có chép y ngun tài liệu TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Nhóm trưởng (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Tiêu chí Trình bày Nội dung Phản biện Tổng điểm Điểm số Điểm Chữ TpHCM, ngày … tháng …… năm …… Giáo viên hướng dẫn (Ký tên ghi rõ họ tên) BẢNG PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC Sinh viên thực Cơng việc Simulation1, simulation2Rectangular section, trích dẫn số liệu, phân tích, Viết báo cáo Simulation2-I section, trích dẫn số liệu, phân tích, check liệu Simulation2-Box section, trích dẫn số liệu, phân tích, check báo cáo điều chỉnh Simulation2-Pipe section, trích dẫn số liệu, phân tích MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU .1 Lý thực project Mục đích thực 2.1 Sử dụng phần mềm 2.2 Phát triển kỹ 5.1 Trường hợp 5.2 Trường hợp hai CHƯƠNG 1: MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 1.2.Bài mô hai 1.2.1 Trường hợp (Rectangular Section) 1.2.2 Trường hợp hai (Pipe Section) .8 1.2.3 Trường hợp ba (Box Section) .10 1.2.4 Trường hợp bốn (I section) 11 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ KẾT LUẬN 14 2.1 Bài mô 14 2.2 Bài mô hai .14 DANH MỤC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG Figure 1: Hình ảnh 3d mơ Figure 2: Các trường hợp mơ Figure 3: Hình ảnh 3d mô Figure 4: Chuyển vị-một phần tử Figure 5: Chuyển vị-hai phần tử Figure 6: Chuyển vị-năm phần tử Figure 7: Chuyển vị-tám phần tử Figure 8: Chuyển vị-mười phần tử Figure 9: Phân bố ứng suất Mises TH1 Figure 10: Sự chuyển vị theo phương y TH1 Figure 11: Phân bố phản lực theo phương y TH1 Figure 12: Phân bố ứng suất Mises TH2 Figure 13: Sự chuyển vị theo phương y TH2 Figure 14: Phân bố phản lực theo phương y TH2 Figure 15: Phân bố ứng suất Mise TH3 Figure 16: Sự chuyển vị theo phương y TH3 Figure 17: Phân bố phản lực theo phương y TH3 Figure 18: Phân bố ứng suất Mises TH4 Figure 19: Sự chuyển vị theo phương y TH4 Figure 20: Phân bố phản lực theo phương yTH4 12 PHẦN MỞ ĐẦU Lý thực project Trong ngành kỹ thuật nói chung, vấn đề xây dựng, hình thành ý tưởng từ thiết kế nên kết cấu sản phẩm thực tế điều vô quan trọng Nó quan trọng vơ số yếu tố gây ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp lên an tồn, tính bền, tính hoạt động Một kết cấu xem ổn định đạt tiêu chuẩn để đưa vào thực tế cho việc sử dụng trãi qua vô số thực nghiệm, tính tốn kĩ lưỡng Nhưng vấn đề tính tốn lại rào cản kết cấu có độ phức tạp cao Do vậy, việc tính tốn với sai số thấp thực dễ dàng máy tính đảm nhận Hiện nay, việc sử dụng phần mền ABAQUS cho việc mô thực tốn liên quan tới kỹ thuật nói chung vơ rộng rãi phổ biến Tính thơng dụng có hiệu việc thiết kế, nghiên cứu phân tích hệ mà ứng dụng thực nhiều Trong báo cáo này, ta sử dụng phần mềm ABAQUS để thực mơ phỏng, dựa vào số liệu trích từ ta có nhận xét việc sử dụng, mục đích việc nhận định vận dụng phương pháp phần tử hữu hạn vào việc tính tốn kết cấu Mục đích thực 2.1 Sử dụng phần mềm Người học làm quen với phầm mềm Abaqus 2.2 Phát triển kỹ - Kỹ cứng: + Hiểu bước mô + Áp dụng kiến thức để lập mơ hình số hóa phân tích kết cấu phần mềm Abaqus - Kỹ mềm: + Kỹ quản lý thời gian, quản lý dự án + Kỹ làm việc nhóm + Rèn luyên tư phản biện Phương pháp thực - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Tính tốn mơ kết cấu phần mềm Abaqus - Trích xuất liệu, so sánh đối chiếu Giới thiệu tổng quan Để tiến hành vận dụng phương pháp phần tử hữu hạn với phần mềm ABAQUS, ta tiến hành thực mô Cả hai mô hệ gồm bị cố định đầu, đầu tự do, chịu tác động ngoại lực Sử dụng phần mềm để mơ từ thấy phân tích tương tác chúng Trích xuất thơng số, so sánh đối chiếu với trường hợp mô cho cuối đưa lựa chọn phù hợp Các thông số đầu vào Với hai trường hợp mô sử dụng làm từ Berryllium Alloy có thơng số đặc tính sau: , E = 245 Gpa v = 0,12 Bài mô đầu tự chịu tải 5000 N từ xuống Bài mô hai đầu tự chịu tải 5000 N từ xuống, đồng thời chiều dài từ xuống chịu áp lực phân bố f = 10 kN/ Các trường hợp mô 5.1 Trường hợp một: Cho hệ gồm môt cố định đầu, đầu tự chịu tác dụng lực P Sử dụng phần mềm ABAQUS để thực mô để quan sát phản ứng hệ trước tác động lực P hình Thực mơ lần, với thay đổi số phần tử làm việc 1, 2, 5, 10 phần tử Đưa nhận xét việc sử dụng số phần tử vào trình thực mơ phỏng, tính tốn Figure 1: Hình ảnh 3d mô Với P = kN; W = 25 mm; h = 100 mm; L = 1150 mm 5.2 Trường hợp hai Mô tương tự simulation hệ hình Nhưng chia làm trường hợp khác biên dạng thành sau: Figure 2: Các trường hợp mô Độ dày biên thành mỏng 10%.W Figure 3: Hình ảnh 3d mơ Với P = kN; W = 25 mm; h = 100 mm; L = 1150 mm, f = 10 kN/ Giá tiền kim loại 315 $/kg Dựa vào trường hợp mô điều kiện khác, so sánh, đối chiếu, phân tích để đưa chọn lựa biên dạng phù hợp CHƯƠNG 1: MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 1.1 Bài mơ Theo tính tốn chủ quan, độ chuyển vị vị trí chịu lực có độ lớn xấp xỉ m Một phần tử có độ chuyển vị lớn node với độ lớn 83.1015 m, sai số với giá trị gần 98% Figure 4: Chuyển vị-một phần tử Hai phần tử có độ chuyển vị lớn node với độ lớn 316.289 m, sai số với giá trị gần 93,7 % Figure 5: Chuyển vị-hai phần tử Năm phần tử có độ chuyển vị lớn node với độ lớn 1.47753 m, sai số với giá trị gần 70 % Figure 6: Chuyển vị-năm phần tử Tám phần tử có độ chuyển vị lớn node với độ lớn 2.57513 m, sai số với giá trị gần 48,5 % Figure 7: Chuyển vị-tám phần tử Mười phần tử có độ chuyển vị lớn node với độ lớn 3.10796 m, sai số với giá trị gần 37,8 % Figure 8: Chuyển vị-mười phần tử Qua trường hợp mơ với hình trị số độ chuyển vị điểm chịu trực tiếp tác động lực ta thấy phần tử sử dụng tăng dần lên sai số so với kết xác hay gần dần nhỏ lại Điều có nghĩa độ xác việc tính tốn tỉ lệ thuận với số phần tử sử dụng Nhưng hệ nhiều phần tử việc tính tốn cần nhiều tài nguyên hơn, cần nhiều thời gian cần tới điều kiện chủ quan chất lượng máy tính Do việc lựa chọn số phần tử làm việc cho cân đối yếu tố vô quan trọng 1.2.Bài mô hai Qua mô nhận xét đút kết với điều kiện phần mềm, máy tính có chúng tơi tại, mô lựa chọn mô với 60 phần tử 1.2.1 Trường hợp (Rectangular Section) Figure 9: Phân bố ứng suất Mises TH1 Giá trị ứng suất Von Mises lớn 103,299.Pa Figure 10: Sự chuyển vị theo phương y TH1 Chuyển vị nhiều theo phương y node với độ lớn chuyển vị 4.34018 m Figure 11: Phân bố phản lực theo phương y TH1 Phản lực theo phương y có độ lớn lớn node 84 giá trị 5.20254.N 1.2.2 Trường hợp hai (Pipe Section) Figure 12: Phân bố ứng suất Mises TH2 Giá trị ứng suất Von Mises lớn 106.235 Pa Figure 13: Sự chuyển vị theo phương y TH2 Chuyển vị theo phương y lớn node 1, có độ lớn 4.43396 m Figure 14: Phân bố phản lực theo phương y TH2 Phản lực theo phương y có độ lớn lớn node 21 giá trị 5.37638 N 1.2.3 Trường hợp ba (Box Section) Figure 15: Phân bố ứng suất Mise TH3 Giá trị ứng suất Von Mises lớn 95,2604 Pa 10 Figure 16: Sự chuyển vị theo phương y TH3 Chuyển vị theo phương y lớn node 1, có độ lớn 4,33124.m Figure 17: Phân bố phản lực theo phương y TH3 Phản lực theo phương y có độ lớn lớn node 21 giá trị 4,671.N 1.2.4 Trường hợp bốn (I section) 11 Figure 18: Phân bố ứng suất Mises TH4 Giá trị ứng suất Von Mises lớn 106.235 Pa Figure 19: Sự chuyển vị theo phương y TH4 Chuyển vị theo phương y lớn node 1, có độ lớn 4,43396.m Figure 20: Phân bố phản lực theo phương y TH4 12 Phản lực theo phương y có độ lớn lớn node 21 giá trị 5,37638.N 13 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ KẾT LUẬN 2.1 Bài mơ Qua sai số phần trăm tính tốn thay đổi số phần tử ta thấy chia nhiều phần tử sai số nhỏ Việc tính toán với sai số dần mục đích hướng tới cho việc nghiên cứu, phân tích kết cấu hệ học Nhưng việc phân nhiều phần tử khó cho máy tính thời gian sở điều kiện Do vậy, mô hệ ta cần xác định số phần tử tính tốn phù hợp 2.2 Bài mơ hai Thể tích giới hạn dạng box 2,875 ; dạng pipe 8,8063 ; dạng box 6,9 ; dạng I 4,1688 Vậy giá tiền cần có để tạo nên theo thứ tự 2626,4 $; 804,5 $; 630,4 $; 381 $ Ngoài ra, ứng ѕuất Von-Miѕeѕ đại lượng ᴠô hướng, thuận lợi cho ᴠiệc đánh giá độ bền , quan tâm tới hướng độ lớn ứng ѕuất Trong phân tích cấu trúc, thường ѕử dụng ứng ѕuất Von-miѕeѕ để ѕo ѕánh ᴠới ứng ѕuất chảу ᴠật liệu để đánh giá хem chi tiết có bị biến dạng dẻo haу không Nếu ứng ѕuất Von-miѕeѕ lớn lớn ứng ѕuất chảу ᴠật liệu kết cấu bị biến dạng chảу, điều nàу không mong muốn thiết kế Do vậy, theo giá trị vonMise trường hợp thấy chúng nhỏ Yield stress 360.nên tất ổn vonMises nhỏ tiêu chuẩn cao nên chọn gần Yield stress trường hợp với lí giá hợp lí ổn định 14 END 15