Luận văn nghiên cứu chế tạo máy cắtxốp tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN KHOA CƠ KHÍ  NGÀNH CNKT CƠ ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY CẮT XỐP TỰ ĐỘNG GVHD: NGUYỄN ĐÀM TẤN SVTH: HOÀNG NGỌC HẢI LÊ TUẤN VỸ MSSV: DH11400321 DH11401667 LỚP: D14_CDT01 THÁNG 07 / 2018 LỜI MỞ ĐẦU Nghành khoa học kỹ thuật giới không ngừng phát triển liên tục thay đổi, máy gia cơng xác ngày đại dần thay toàn hoạt động người ngày nhiều so với khứ Yêu cầu người dùng thẩm mỹ, giá thành, chất lượng sản phẩm ngày trở nên khắt khe Điều nguyên nhân tất yếu tạo cạnh tranh mặt hàng truyền thống sản phẩm tương tự gia công máy móc, thiết bị dây chuyền sản xuất tự động Đây xu hướng tất yếu phải xảy kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa Nhận thấy tiềm việc sử dụng máy móc điều khiển xác để tạo sản phẩm làm từ xốp thay cho sản phẩm thủ công làm từ xốp, đồng thời sử dụng sản phẩm xốp để thay cho sản phẩm làm từ vật liệu khác có thị trường Nhóm luận văn chúng em chấp thuận phân công thầy hướng dẫn, chúng em thực luận văn tốt nghiệp với đề tài: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY CẮT XỐP TỰ ĐỘNG Quá trình thực luận văn tốt nghiệp hội cho chúng em vận dụng kiến thức học để giải vấn đề phát sinh thực hiện, đồng thời rèn luyện kỹ cần thiết cho công việc sau Tp.Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng năm 2018 Sinh viên thực Hoàng Ngọc Hải Lê Tuấn Vỹ LỜI CÁM ƠN “Đi khắp gian không tốt mẹ, Gánh nặng đời không khổ cha Nước biển mênh mơng khơng đong đầy tình mẹ, Mây trời lồng lộng khơng phủ kín tình cha “ Chúng cám ơn cha mẹ, người luôn lặng lẽ chịu đựng đau khổ, âm thầm chấp nhận thiệt thòi hy sinh thầm lặng để dành cho chúng điều tốt đẹp đời Thời gian ngắn lại trôi qua nhanh, bốn năm đại học thoáng qua ánh mắt Chân thành cám ơn người thầy Khoa Cơ Khí – Trường Đại học Cơng Nghệ Sài Gịn dành thời gian tâm sức để truyền đạt kiến thức chuyên nghành giúp chúng em phát triển kỹ chuyên môn trình học tập trường Chân thành cám ơn thầy hướng dẫn Nguyễn Đàm Tấn, tầm nhìn kinh nghiệm thầy kim nam cho chúng em q trình thực luận văn mà cịn bảo vật hộ thân vô giá quãng đời chúng em công tác sau Chân thành cám ơn người bạn đồng môn D14-CDT01, sư huynh, sư đệ khoa Cơ khí sát cánh trải qua bao thăng trầm quãng đời sinh viên đáng nhớ Nếu muốn êm đềm đời có ao, cịn muốn vượt trùng khơi phải làm bạn với phong ba bão táp Người trăm dặm, chín mươi dặm nửa đường sinh mệnh người hữu hạn, biển học lại mênh mơng vơ học thức sai khơng nằm câu từ, mà quan trọng nằm thái độ Những điều chân thành lại LỜI NGUYỆN ARCHIMEDES “ Suy nghẫm đời Archimedes từ Syracuse, người đặt viên đá khai sáng tiềm khoa học kỹ thuật từ thời kỳ phục hưng, Suy nghẫm vai trò sứ mệnh người kỹ sư nhà khoa học sống người tồn thiên nhiên, Suy nghẫm vấn đến liên quan đến đạo đức phát sinh từ khoa học kỹ thuật ứng dụng chúng vào đời sống người, Hôm nay, nguyện ghi nhớ điều sau kiên trì theo đuổi lý tưởng mà diện: Tơi nguyện dùng chun mơn để phục vụ cho xã hội, tôn trọng quyền người bảo vệ môi trường Tôi nguyện nhận trách nhiệm cho hành vi mình, khơng thối thác trách nhiệm lên người khác hồn cảnh Tơi nguyện tơn trọng cơng trình nghiên cứu kết họ, đồng thời dành tơn trọng quan tâm thành từ lĩnh vực kỹ thuật, lĩnh vực kinh tế, lĩnh vực khoa học xã hội lĩnh vực liên quan đến môi trường Tôi nguyện cống hiến hết khả để hỗ trợ cho cộng sự, cho phát triển kinh tế vùng nghèo khó dành quan tâm cho cơng trình phục vụ cho mục đích qn Tơi nguyện chia sẻ tri thức kinh nghiệm mình, cách nghiêm khắc trung thực, thông tin quan trọng liên quan đến phát triển xã hội gây hậu nghiêm trọng cho người khác Tơi nguyện hành động cứng rắn điều xảy Tơi nguyện khơng để sở thích cá nhân, yếu tố môi trường xung quanh gây xao nhãng chi phối mục tiêu nhiệm vụ Tơi nguyện kiên trì nỗ lực để hồn thiện kỹ chun mơn cách trung thực, với lương tâm lòng tự trọng Tôi nguyện sẽ ghi nhớ theo đuổi điều cách chân thành tự nguyện, Bằng tất niềm tự hào lòng nhiệt huyết mình.” DANH MỤC LIỆT KÊ HÌNH ẢNH – BẢNG BIỂU CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA CÔNG XỐP Hình ảnh Hình 1.1 Trang Hình 1.2 Trang Hình 1.3 Trang Hình 1.4 Trang Hình 1.5 Trang Hình 1.6 Trang 10 Hình 1.7 Trang 11 Hình 1.8 Trang 12 Hình 1.9 Trang 13 Hình 1.10 Trang 15 Hình 1.11 Trang16 Hình 1.12 Trang 18 Hình 1.13 Trang 20 Hình 1.14 Trang 21 Hình 1.15 Trang 22 Bảng biểu Bảng 1.1 Trang Bảng 1.2 Trang Bảng 1.3 Trang Bảng 1.4 Trang CHƯƠNG – PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Hình ảnh Hình 2.1 Trang 25 Hình 2.2 Trang 27 Hình 2.3 Trang 31 Hình 2.4 Trang 37 CHƯƠNG – TÍNH TỐN VÀ CHỌN HỆ THỐNG CƠ KHÍ Hình ảnh Hình 3.1 Trang 40 Hình 3.2 Trang 41 Hình 3.3 Trang 41 Hình 3.4 Trang 45 Hình 3.5 Trang 47 Hình 3.6 Trang 48 Hình 3.7 Trang 49 Hình 3.8 Trang 50 Hình 3.9 Trang 51 Hình 3.10 Trang 51 Hình 3.11 Trang 53 Hình 3.12 Trang 53 Hình 3.13 Trang 54 Hình 3.14 Trang 54 Hình 3.15 Trang 55 Hình 3.16 Trang 56 Hình 3.17 Trang 58 Hình 3.18 Trang 61 Hình 3.19 Trang 61 Hình 3.20 Trang 62 Hình 3.21 Trang 63 Hình 3.22 Trang 63 Hình 3.23 Trang 65 Hình 3.24 Trang 65 Hình 3.25 Trang 66 Hình 3.26 Trang 67 Hình 3.27 Trang 67 Hình 3.28 Trang 67 Hình 3.29 Trang 68 Bảng biểu Bảng 3.1 Trang 44 Bảng 3.2 Trang 45 Bảng 3.3 Trang 47 Bảng 3.4 Trang 52 Bảng 3.5 Trang 55 Bảng 3.6 Trang 57 Bảng 3.7 Trang 58 Bảng 3.8 Trang 59 CHƯƠNG – TÍNH TỐN VÀ CHỌN HỆ THỐNG ĐIỆN – ĐIỀU KHIỂN Hình ảnh Hình 4.1 Trang 72 Hình 4.2 Trang 73 Hình 4.3 Trang 74 Hình 4.4 Trang 75 Hình 4.5 Trang 76 Hình 4.6 Trang 77 Hình 4.7 Trang 79 Hình 4.8 Trang 80 Hình 4.9 Trang 81 Hình 4.10 Trang 82 Hình 4.11 Trang 85 Hình 4.12 Trang 86 Hình 4.13 Trang 87 Hình 4.14 Trang 91 Hình 4.15 Trang 92 Hình 4.16 Trang 95 Hình 4.17 Trang 96 Hình 4.18 Trang 99 Bảng biểu Bảng 4.1 Trang 74 Bảng 4.2 Trang 75 Bảng 4.3 Trang 76 Bảng 4.4 Trang 77 Bảng 4.5 Trang 78 Bảng 4.6 Trang 80 Bảng 4.7 Trang 80 Bảng 4.8 Trang 81 Bảng 4.9 Trang 91 Bảng 4.10 Trang 93 Bảng 4.11 Trang 97 Bảng 4.12 Trang 102 Bảng 4.13 Trang 103 CHƯƠNG – Q TRÌNH CHẾ TẠO MÁY Hình ảnh Hình 5.1 Trang 103 Hình 5.2 Trang 103 Hình 5.3 Trang 105 Hình 5.4 Trang 106 Hình 5.5 Trang 106 Hình 5.6 Trang 106 Hình 5.7 Trang 107 Hình 5.8 Trang 107 Hình 5.9 Trang 110 Hình 5.10 Trang 111 Hình 5.11 Trang 111 Hình 5.12 Trang 112 Hình 5.13 Trang 113 Hình 5.14 Trang 113 Hình 5.15 Trang 115 Hình 5.16 Trang 115 ~ NỘI DUNG DANH MỤC HÌNH ẢNH – BẢNG BIỂU ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚC ~ MỤC LỤC CHƯƠNG – TỔNG QUAN VỀ MÁY GIA CÔNG XỐP 1.1.Tổng quan xốp polystyrene Trang 1.1.1.Giới thiệu xốp Polystyrene Trang 1.1.1.1.Danh pháp tra cứu Trang 1.1.1.2.Tính chất vật liệu Trang 1.1.1.3.Đặc trưng vật liệu Trang 1.1.1.4.Phân loại Trang 1.1.2.Quá trình tái chế sản xuất xốp Polystyrene Trang 1.1.2.1.Quá trình tái chế Trang 1.1.2.2.Quá trình sản xuất Trang 1.1.3.Ứng dụng xốp Polystyrene Trang 10 1.2.Các phương pháp gia công xốp polystyrene Trang 11 1.2.1.Phương pháp thủ công Trang 11 1.2.2.Phương pháp tự động Trang 12 1.2.2.1.Phương pháp gia công cắt gọt Trang 12 1.2.2.2.Phương pháp gia công nhiệt Trang 12 1.2.2.2.1.Máy gia công sử dụng đầu nhiệt Trang 13 1.2.2.2.2.Máy gia công sử dụng dây cắt nhiệt Trang 15 1.3.Kết luận Trang 21 1.3.1.Yêu cầu luận văn Trang 21 1.3.2.Đối tượng sản phẩm luận văn Trang 21 1.3.2.1.Tạo chữ - logo dạng Trang 21 1.3.2.2.Tạo họa tiết trang trí kiện Trang 22 1.3.3.Mục tiêu luận văn Trang 23 1.3.3.1.Thuyết minh Trang 23 1.3.3.2.Bản vẽ Trang 23 CHƯƠNG – PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1.Lựa chọn phương án thiết kế khí Trang 25 2.1.1.Khung máy Trang 25 2.1.1.1.Khung nhơm định hình Trang 25 2.1.1.2.Khung thép kết cấu Trang 25 2.1.2.Cơ cấu truyền động Trang 26 2.1.2.1.Bộ truyền đai Trang 26 2.1.2.2.Bộ truyền vít – đai ốc bi Trang 27 2.1.2.3.Bộ truyền bánh – Trang 28 2.1.3.Phương pháp điều chỉnh dây cắt nhiệt Trang 29 2.1.4.Dây cắt nhiệt Trang 29 2.1.5.Phương pháp gá phôi Trang 29 2.2.:Lựa chọn phương án thiết kế phần điện – điều khiển Trang 30 2.2.1.Lựa chọn động Trang 30 2.2.1.1.Động DC kích từ song song Trang 30 2.2.1.2.Động tuyến tính Trang 30 2.2.1.3.Động DC Servo Trang 30 2.2.1.4.Động bước Trang 31 2.2.2.Lựa chọn phương pháp điều khiển cho động Trang 32 2.2.2.1.Phương pháp điều khiển Relay Trang 32 2.2.2.2.Phương pháp điều khiển PLC Trang 32 2.2.2.3.Phương pháp điều khiển Vi xử lý Trang 32 2.2.3.Lựa chọn phương án điều khiển nhiệt độ Trang 33 2.2 3.1.Điều khiển nhiệt độ biến trở Trang 33 2.2.3.2.Điều khiển nhiệt độ điều nhiệt Trang 33 2.3.Phân tích – lựa chọn phương án thiết kế sơ đồ động Trang 36 2.3.1.Lựa chọn phương án truyền động trục X Trang 36 2.3.2.Lựa chọn phương án truyền động trục Y Trang 36 2.4.Kết luận phương án thiết kế Trang 37 2.4.1.Phần khí Trang 37 2.4.2.Phần điện – điều khiển Trang 37 PHỤ LỤC B – PHẦN MỀM UNIVERSAL G-CODE SENDER Send Progess : Hiển thị số dòng lệnh , báo lỗi , ước tính thời gian hồn thành gia công Bảng hiển thị tọa độ ba trục X, Y, Z Ngồi ta thay đổ cách nhấp vào phía tọa độ , ví dụ :ta muốn thay đổi tọa độ X ta nhấp vào dịng X0 nhập tọa độ cách nhấn máy tính , ta muốn vị trí trục X ta nhấp vào chữ X0 , lưu ý : cách dời tọa độ mà máy không di chuyển Tương tự với trục Y Z Màn hình Console hiển thị lệnh lệnh nạp thông báo Command : dòng nhập lệnh tay Trang B - PHỤ LỤC B – PHẦN MỀM UNIVERSAL G-CODE SENDER B.2.CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ TRÊN PHẦN MỀM Để cài đặt thông số phần mềm ta nhấp vào phần Machine phía Hình B.3 - Chỉnh thơng số động Tại mục machine ta vào dòng Firmware Settings để chỉnh thơng số cho động Hình B.4 - Chỉnh thông số động Trang B - PHỤ LỤC B – PHẦN MỀM UNIVERSAL G-CODE SENDER $0 Thời gian xung cấp cho driver để chạy động cơ, mặc định 10uS $1 Thời gian giữ động sau loạt chuyển động, muốn động giữ cho thông số 255, giá trị mặc định 25mS $2 Chọn mức tín hiệu xung cho driver điều khiển, chỉnh sử dụng driver có opto cho phép ngõ vào cao thấp (như driver TB6560/6600 ) $3 Chọn hướng chuyển động cho động trục.Ví dụ sau ráp ta thấy trục Z chạy ngược với mong muốn (nhấn Z+ xuống Z- lên), ta thiết lập lại: $3=4 (0b00000100), đổi trục X Z: $3=5 (0b00000101) $4 Chọn đảo mức tín hiệu cho cho phép chạy động (tương tự $2 $3) $5 Chọn đảo mức tín hiệu cho Endstop (cơng tắc hành trình – chân Limit), mặc định $5=0, endstop bị kích hoạt chân endstop tương ứng bị tác động mức thấp (0V), chọn $5=1, endstop bị kích hoạt chân endstop tương ứng bị tác động mức cao (5V) $6 Chọn đảo mức tín hiệu cho cảm biến dị bề mặt phơi $10 Chọn chế độ phản hồi thông tin máy chạy, mặc đinh: $10=3 (chỉ phản hồi vị trí máy vị trí gia cơng) $11 Chọn gia tốc dao gia công, thông số lớn dao nhanh dễ bị sai số, giá trị mặc định 0.01mm $12 Chọn sai số cung tròn, số nhỏ mịn, giá trị mặc định 0.002mm $13 Chọn chế độ thông báo trạng thái làm việc theo đơn vị Inch, giá trị mặc định (không chọn Inch, máy báo đơn vị mm) $20 Chọn chế độ giới hạn hành trình phần mềm, sau chọn hành trình gia cơng (thiết lập hành trình gia cơng $130, $131, $132), máy cho phép dao chạy hành trình tính từ gốc tọa độ, để chức hoạt động phải bật cho phép gốc tọa độ $22 (đương nhiên máy phải có endstop) $21 Chọn chế độ giới hạn hành trình bằng cơng tắc endstop, cơng tắc endstop bị tác động máy dừng lại, để máy tiếp tục di chuyển bạn vào Tab Machine Control yêu cầu trục di chuyển khỏi endstop, di chuyển khỏi endstop gặp tượng nhả endstop máy lại dừng, bạn làm thêm lần $22 Chọn cho phép gốc tọa độ $22=1, sau chọn chức này, máy báo Alarm lần Open, bạn phải nhấn vào nút $H $X để tiếp tục (trước nhấn nhớ kiểm tra dao có bị vướn phơi khơng, sau nhấn máy tự động di chuyển gốc tọa độ) $23 Chọn hướng di chuyển gốc tọa độ (giống $3) $24 Chọn tốc độ di chuyển trước chạm endstop lần 2, giá trị mặc định 20mm/min $25 Chọn tốc độ di chuyển trước chạm endstop lần 1, giá trị mặc định 100mm/min $26 Chọn thời gian chờ endstop, giá trị mặc định 250mS $27 Chọn khoảng di chuyển ngược endstop để chạm lần 2, giá trị mặc định 5mm Kinh nghiệp sau: Trang B - PHỤ LỤC B – PHẦN MỀM UNIVERSAL G-CODE SENDER Trước hết chọn $21=1 kiểm tra thử, điều khiển từ Tab Machine Control, trục di chuyển cố ý chạm cơng tắc hành trình, trục dừng lại tức gắn công tắc endstop đúng, làm tương tự với trục lại Sau giới hạn hành trình bằng cơng tắc endstop $21 rồi, thử chọn $22=1 nhấn $H $X, máy tự chạy gốc tọa độ (nếu hướng chạy gốc ngược với mong muốn chỉnh lại $23) Các giá trị $24, $25, $26, $27 nhằm đảm bảo xác định gốc tọa độ xác.Giá trị $25 nhỏ tốn thời gian gốc tọa độ, giá trị cao nhanh làm hỏng endstop (và không coi kỹ bị gãy dao dao bị vướn), giá trị $26 đảm bảo tránh tượng endstop bị nhiễu (giá trị cao tốt tốn thời gian), sau chạm endstop khơng gọi điểm gốc mà di chuyển ngược lại đoạn chọn $27, sau lại chạy vào gốc với tốc độ $24 (coi gọi điểm gốc lần chạm giống nhau, điều giúp tránh tượng endstop tự nhảy rung động nhiễu) $100, $101, $102: chọn số xung cấp cho động tương ứng với di chuyển thẳng 1mm Do động bước chuyển động xoay (mỗi xung cấp cho động xoay góc – gọi bước), dùng cấu chuyển động đai kéo, vít-me để chuyển đổi chuyển động xoay thành chuyển động thẳng, thông số trung gian cho chuyển đổi Cách tính thơng số: Số xung = [(số vi bước) x (số xung động xoay vòng) / (kiểu chuyển động)] x giảm tốc (nếu có) Trong đó: Số vi bước: khả chạy vi bước động mà bạn thiết lập (với DRV8825 cao vi bước 32, với A4988 TB6560 cao 16) Số xung động xoay vịng: với động có bước 1.8 độ để xoay vịng (360 độ) cần số xung là: 3600/1.80 = 200 xung Kiểu chuyển động: Với chuyển động sử dụng bánh đai – dây đai GT2 = số Puli x Với chuyển động sử dụng vít-me = bước vít-me Bộ giảm tốc: động gắn trực tiếp vào cấu chuyển động thằng giá trị khơng cần quan tâm (bằng 1), bạn sử dụng giảm tốc với độ giảm lần số xung phải nhân lênbấy nhiêu lần Ví dụ: Máy sử dụng động bước 1.8 độ, driver DRV8825, chọn vi bước 32 không sử dụng giảm tốc Chuyển động gắn với puli 16 đai GT2: số xung = 32 x 200 / (16 x 2) = 200 Chuyển động gắn với vít-me T8: số xung = 32 x 200 / = 800 $110, $111, $112: chọn tốc độ di chuyển lớn cho trục X, Y, Z tương ứng.Nên chọn cho động chạy mượt (riêng trục Z không nên chọn chạy nhanh) $120, $121, $122: chọn gia tốc di chuyển lớn cho trục X, Y, Z tương ứng.Nếu chọn gia tốc nhỏ khó đạt tốc độ tối đa, chọn cao chạy động dễ bị sốc trượt bước Trang B - PHỤ LỤC B – PHẦN MỀM UNIVERSAL G-CODE SENDER $130, $131, $132: chọn hành trình gia cơng (vùng khơng gian cho phép làm việc) Sau thiết lập xong nhấn vào Save để lưu lại.Mở Tab Machine Control lên, nhập vài Step size khoảng cách cần thử (ví dụ 10mm) nhấn vào X+, X-, Y+, Y-, Z+, Z- để xem kết quả, sai kiểm tra lại thông số $100, $101, $102 Lưu ý: thông số lưu eeprom Arduino, khơng bị tắt điện cài lại firmware, sau cài firmware phải vào kiểm tra thiết lập lại cho mạch Arduino cài GRBL vào lấy thơng số cũ để chạy tiếp A.3.Kiểm tra lại thông số thiết lập Hình B.5 – Gia diện kiểm tra thơng số động Connection : Kiểm tra kết máy tính arduino , ngồi cịn hiển thị version phiên GRBL Trang B - PHỤ LỤC B – PHẦN MỀM UNIVERSAL G-CODE SENDER Hình B.6 – Motor Wiring : Dùng để kiểm tra chiều quay động trục Hình B.7 - Step calibration dùng để kiểm tra bước động mm Trang B - PHỤ LỤC B – PHẦN MỀM UNIVERSAL G-CODE SENDER Hình B.8 – Limit switches : Kiểm tra cơng tắc hành trình có hoạt động hay chưa Hình B.9 - Homing : Là dùng để kiểm tra cố chạm công tắc hành trình tự động lại home Trang B - 10 PHỤ LỤC B – PHẦN MỀM UNIVERSAL G-CODE SENDER Hình B.10 – Soft limits : Dùng phần mềm để giới hạn hành trình hoạt động máy ( dùng cơng tắc ta khơng dùng chức ) Tài liệu tham khảo [1] – Website: http://thietkemachdien.com/2017/07/28/hd-nap-va-cauhinh-grbl-cho-arduino-uno-de-chay-may-cnc-mini/ ~ NỘI DUNG PHỤ LỤC B ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚC ~ Trang B - 11 PHỤ LỤC C PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SỐ Trang C - PHỤ LỤC C – PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SỐ C.1.PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SỐ CAE khái niệm để việc sử dụng phần mềm máy tính để giải vấn đề kỹ thuật dựa tảng phương pháp phân tích số: phân tích phần tử hữu hạn, tính tốn động lực học chất lưu, tính tốn động lực học hệ nhiều vật, tính bền tính tối ưu Những thiết kế đánh giá sàng lọc mô từ máy tính, điều hạn chế chi phí thời gian làm mơ hình thử nghiệm Cho phép phát loại bỏ vấn đề tiềm ẩn thiết kế qua qua trình mơ phỏng, từ đưa giải pháp khắc phục cho thiết kế họ Điều giúp nhà sản xuất giảm thiệu chi phí thời gian sản xuất, đồng thời nâng cao chất lượng vòng đời sản phẩm Biểu đồ phía đưa đồ thị thống kê việc sử dụng mô ảo ( hay mô máy tính – virtual simulation ), sử dụng mơ hình thử nghiệm hay sử dụng tính tốn tay cho tiêu chí mục tiêu sản phẩm: Chất lượng sản phẩm Lợi nhuận mang lại từ sản phẩm Thời gian sản phẩm đưa thị trường Chi phí sản xuất Hình C.1 – Biểu đồ so sánh kết R&D lợi nhuận mang lại dựa tiêu chí Trang C - PHỤ LỤC C – PHẦN MỀM MƠ PHỎNG SỐ Hình C.2 – Một số phần mềm CAE phổ biến Website: feacompare.com Trang C - PHỤ LỤC C – PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SỐ C.2.QUÁ TRÌNH TIỀN XỬ LÝ (PRE-PROCESSING) Các bước tiền xử lý thường tập trung vào xác định yếu tố đặc trưng mơ sau: Xác định miền hình học vấn đề Xác định dạng phần tử phân tíchcho mơ hình Xác định tính chất vật liệu cho phần tử Xác định yếu tố hình học cho vật liệu Xác định dạng liên kết phần tử Xác định liên kết vật lý phần tử ( điều kiện biên ) Xác định dạng tải cho vấn đề phân tích Bước tiền xử lý bước quan trọng trình xây dựng mơ hình FEA (mơ hình phân tích) phép máy tính thực giải nhanh xác Nếu q trình tiền xử lý khơng định nghĩa xác máy tính tốn nhiều tài nguyên máy chạy giải, đưa kết khơng xác khơng thể giải C.3.Q TRÌNH CHIA LƯỚI (DISCRETIZATION) BƯỚC – TẠO LƯỚI Đối với loại phân tích khác nhau, cần sử dụng loại phần tử thích hợp để đưa kết xác Đối với loại phân tích tĩnh thường sử dụng phần tử Solid dạng tứ diện (tetrahedron-element), loại phân tích khác thường sử dụng phần tử dạng (shell-element), dạng dầm (beam-element) Các tốn phân tích ln tốn tương quan đại lượng vật lý thể phương trình vi phân phức tạp mà giải Chúng ta mong muốn biến điều phức tạp thành đơn giản, vừa đơn giản mà xác (simple yet precise) Do lĩnh vực tính tốn ln có xu hướng biến đường phi tuyến thành đường tuyến tính Đối với mơ hình vậy, mơ hình với cấu trúc phức tạp thường khó để phân tích mơ phỏng, chia mơ hình thành nhiều phần tử tứ diện tiếp xúc với quan hệ tuyến tính, việc phân tích mơ trở nên dễ dàng Như nói phần phương pháp phân tích mơ hình, phương pháp phân tích số cho phép đưa kết gần đúng, nghĩa tăng số lượng phần tử mơ hình, kích thước phần tử nhỏ, mơ hình Trang C - PHỤ LỤC C – PHẦN MỀM MƠ PHỎNG SỐ mịn kết mơ phương pháp phân tích phần tử hữu hạn ngày tiệm cận với kết thực tế Vì kết phân tích sử dụng từ phần mềm kết gần đúng, kết xác, mà thực nghiệm phán cuối BƯỚC – MẬT ĐỘ LƯỚI Quá trình chia mơ hình thành phần tử tứ diện với kích thước phần tử điều chỉnh Thơng thường, q trình chia lưới khơng đánh giá – số lượng phần tử mơ hình thấp, giải giải nhanh kết đưa thiếu xác Ngược lại nói trên, mơ hình có số lượng phần tử để phân tích lớn, kích thước phần tử nhỏ độ xác kết cao Nếu khơng thể tự xác định kích thước phần tử mơ hình, chọn chế độ chia lưới mặc định phần mềm, thơng thường tiêu chuẩn phân tích dùng cho loại mơ hình BƯỚC – KÍCH THƯỚC LƯỚI Một bước quan trọng để tăng khả linh hoạt trình chia lưới hiệu chỉnh q trình chia lưới tay thơng qua bước: Hiệu chỉnh kích thước phần tử lưới Hiệu chỉnh dung sai lưới Lựa chọn thuật toán chia lưới cho mơ hình Việc tối ưu hóa thời gian chia lưới bố trí lưới hợp lý ln cân nhắc nhiều người sử dụng, việc hiệu chỉnh trình chia lưới tay cần thiết để không phụ thuộc nhiều vào chế độ mặc định tự động chia lưới phần mềm BƯỚC – HIỆU CHỈNH PHẦN TỬ CHIA LƯỚI Global Size - Xác định kích thước trung bình phần tử Tolerance - Xác định khoảng cách nhỏ đỉnh lưới Automatic Transition - Quá trình chuyển tiếp lưới mịn với số Max Element Size - Kích thước phần tử lớn nhất: hiệu chỉnh kích thước phần tử đựơc sử dụng miền có độ cong nhỏ Min Element Size - Kích thước phần tử nhỏ nhất: hiệu chỉnh kích thước phần tử sử dụng miền có độ cong lớn Min number of elements in a circle – trình chia lưới tách đường cong thành đường tròn nhỏ có bán kính theo thơng số thiết lập Trang C - PHỤ LỤC C – PHẦN MỀM MƠ PHỎNG SỐ Element Growth Ratio – tỷ lệ kích thước phần tử tăng dần từ vùng có độ cong lớn hướng Giải thuật thích nghi với phương pháp chia lưới phần tử h-element phần tử p-element Các phần tử chia lưới tạ phần tử tứ diện chia theo tích phân Jacobian dựa theo số điểm cạnh 4, 16, 29 đỉnh Điều làm cho phần tử tứ diện có xu hướng bị bóp méo để phù hợp với mơ hình q trình phân tích thường lâu, tốn tài ngun máy kết cho có độ xác cao Sau tiếp tục q trình chia lưới cục bố điểm nguy hiểm để xác định giá trị có độ xác cao BƯỚC – Q TRÌNH CHIA LƯỚI CỤC BỘ Thơng thường mơ hình phân tích bình thường người ta khơng phân tích tồn mơ hình mà thường làm trình chia lưới phác thảo chạy hậu xử lý để kiểm tra xu hướng phân tích mơ hình Sau trình chia lưới phác thảo, vị trí nguy hiểm mơ hình hiển thị mã màu, nhiên vị trí kết phân tích chưa đạt độ xác định tỷ lệ chia lưới phác thảo kích thước phần tử lớn nên thời gian giải nhanh kết sai số lớn Chúng ta tiến hành tiếp tục chia lưới với số lượng phần tử mịn vị trí kết chấp nhận BƯỚC – KIỂM TRA KẾT QUẢ CHIA LƯỚI Mesh Detail - Một lưới tạo hồn thiện kiểm tra thơng tin chia lưới cho mơ hình – Aspect Ratio – Tỉ lệ co mơ hình chưa lưới so với mơ hình ban đầu (hay Deformation scale) Mesh Quality Plot - Quan sát phân bố kích thước phần tử chia lưới mơ hình Thể tỷ lệ tương quan hình học mơ hình ban đầu mơ hình sau chia lưới Đồng thời nhìn vào đường hội tụ biểu thị trình chia lưới, cho thấy mối liên hệ ảnh hưởng trình chia lưới tới kết thu trình tiền xử lý Trang C - PHỤ LỤC C – PHẦN MỀM MÔ PHỎNG SỐ C.4.QUÁ TRÌNH HẬU XỬ LÝ (POST-PROCESSING) Bước hậu xử lý gồm hai q trình phân tính đánh giá kết sau giải Sắp xếp phần tử ứng suất theo thứ tự cường độ Kiểm tra cân Tính tốn hệ số an tồn Vẽ đường biến dạng vật thể Dự đoán xu hướng biến dạng mơ hình Tạo mã màu cho phần từ mơ hình dựa tính chất sau giải, để đánh giá ứng xử mơ hình q trình mơ Phương pháp số phương pháp gần đúng, sử dụng tài nguyên máy tính để tiến hành phân tích tính toán tượng vật lý xảy ra, kết cuối phụ thuộc nhiều vào kết từ phương pháp thực nghiệm Q trình mơ phải thực nhiều lần với thay đổi kích thước phần tử trình chia lưới – đồng thời tiến hành đối chiều song song với kết từ mơ hình thực nghiệm Từ kết trả cân nhắc hội tụ kết phân tích có quyền chọn kết hợp lý để tiến hành xây dựng mơ hình thực TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Solidworks Simulation Infographic – The best meshing cheat sheet ~ NỘI DUNG PHỤ LỤC C ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚC ~ Trang C -