Đang tải... (xem toàn văn)
Phân tích kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn trên phần mềm ansys và so sánh kết quả với thực nghiệm. Phân tích các đối tượng dầm chịu uốn, thanh chịu kéo, thanh chịu kéo có lỗ, tấm mỏng có lỗ...........................
Trường đại học Bách Khoa TPHCM KHOA KỸ THUẬT GIAO THƠNG oOo BÁO CÁO PHÂN TÍCH KẾT CẤU BẰNG ANSYS Giảng viên hướng dẫn: Trần Hải Người thực hiện: Lý Thành Tiến MSSV: 2112432 MỤC LỤC A DẦM CHỊU UỐN B THANH CHỊU KÉO C THANH CHỊU KÉO CÓ LỖ 17 D TẤM MỎNG CÓ LỖ 25 A DẦM CHỊU UỐN Vấn đề Xét thép có E = 210 MPa, PR = 0.3, tiết diện hình chữ nhật 30x4 mm đặt lên hai gối đỡ AB có khoảng cách 705 mm Tác dụng tập trung P lên thép cách A khoảng 354 mm Phân tích ứng suất chuyển vị thép chịu uốn Mơ hình hóa Đầu tiên ta khai báo dạng phần tử Beam189: Preprocessor/Element Type/(Add/Edit/Delete)/Add Sau khai báo dạng phần tử, ta tiếp tục thiết lập tiết diện dầm hình chữ nhật 30x4 mm: Preprocessor/Sections/Beam/Common Sections Vẽ hai điểm gối (1,2) điểm đặt lực (3): Preprocessor/ Modeling/ Create/ Keypoints/ In Active CS Nối hai đường thẳng từ điểm vẽ lệnh line: Preprocessor/ Modeling/ Create/ Lines/ Line/ In Active Coord Vậy ta có mơ hình thép đường thẳng dài khoảng cách hai gối tựa có tiết diện mặt hình chữ nhật 30x4 mm Tiếp theo ta tiến hành chia lưới cho mơ hình 3 Chia lưới (1) Vào Mesh Tool chọn Set dòng Line để thiết lập kích thước phần tử: Preprocessor/ Meshing/ Mesh Tool (2) Hộp thoại Element Sizes on Picked Lines mở lên, ta đặt kích thước phần tử 30 mm ô Size (3) Sau đặt kích thước phần tử, ta bắt đầu chia lưới nút Mesh hộp thoại Mesh Tool Sau hồn tất việc chia lưới, ta mơ hình bên Điều kiện biên Sau chia lưới, ta tiếp tục áp đặt điều kiện biên: gối đỡ hai đầu lực tập trung P Đầu tiên điều kiện biên hai đầu, Preprocessor/ Loads/ Define Loads/ Apply/ Structural/ Displayment/ On Keypoints chọn điểm 1,2 để mở hộp thoại Chọn ba chuyển vị UX, UY, UZ hai góc xoay ROTX, ROTY cho giá trị Tiếp theo lực P, Preprocessor/ Loads/ Define Loads/ Apply/ Structural/ (Force/Moment)/ On Keypoints chọn điểm để mở hộp thoại Chọn FY để chọn phương lực theo Oy nhập giá trị lực (N) Khai báo vật liệu Bước cuối khai báo vật liệu có E=210 MPa, PR=0.3 Theo đường dẫn Preprocessor/ Material Props/ Material Models để mở hộp thoại, chọn vật liệu đẳng hướng (Isotropic) Sau nhập ô EX 2.1e5 PRXY 0.3 6 Kết Khi chịu lực P, bị uốn cong xuống dưới, hai đầu có chuyển vị Dựa vào biểu đồ phân bố chuyển vị Uy, ta thấy gần điểm đặt lực P chuyển vị lớn chuyển vị lớn điểm P 1.08569 mm So sánh với kết thực nghiệm, chuyển vị điểm X1, X2, X3 cách đầu A lần lược 175, 448, 550 mm P (N) Tính tốn FEM X1 X2 X3 0.14972 0.19830 0.14903 0.29944 0.39660 0.29806 0.44917 0.59490 0.44709 0.59889 0.79320 0.59612 0.74861 0.99150 0.74514 X1 0.15 0.42 0.62 0.78 0.98 Thực nghiệm X2 0.14 0.41 0.65 0.86 1.15 X3 0.1 0.28 0.44 0.59 0.79 Ta thấy rằng, kết qủa tính tốn phần tử hữu hạn thực nghiệm có sai số nhỏ, thiết bị đo, cân không trọng lượng, sai sót q trình thí nghiệm C THANH CHỊU KÉO CÓ LỖ Vấn đề Cho nhơm mỏng có E = 70 GPa, PR = 0.35 Bị ngàm đầu, đầu lại chịu lực kéo theo phương chiều dài với kích thước hình bên Thanh nhơm bị kht lỗ có đường kính mm cách đầu ngàm khoảng 108.5 mm Tiến hành xác định chuyển vị vị trí đường trịn so sánh với thực nghiệm Mơ hình hóa Đầu tiên ta khai báo dạng phần tử Shell181: Preprocessor/Element Type/(Add/Edit/Delete)/Add 17 Sau khai báo dạng phần tử, ta tiếp tục thiết lập chiều dày 1.47 mm: Preprocessor/Sections/Shell/Lay-up/(Add/Edit) Vẽ bốn điểm ứng với hình chữ nhật 171x24.5 mm điểm tâm hình trịn: Preprocessor/ Modeling/ Create/ Keypoints/ In Active CS 18 Nối đường thẳng từ điểm vẽ lệnh line: Preprocessor/ Modeling/ Create/ Lines/ Line/ In Active Coord Và vẽ thành mặt phẳng từ đường thẳng: Preprocessor/ Modeling/ Create/ Areas/ Arbitrary/ By Lines Vậy ta có mơ hình nhơm mặt phẳng với kích thước 171x24.5 mm Tiếp theo ta tiến hành chia lưới cho mơ hình 19 Chia lưới (4) Vào Mesh Tool chọn Set dịng Area để thiết lập kích thước phần tử: Preprocessor/ Meshing/ Mesh Tool (5) Hộp thoại Element Sizes at Picked Areas mở lên, ta đặt kích thước phần tử 2.5 mm ô Size (6) Sau đặt kích thước phần tử, ta bắt đầu chia lưới nút Mesh hộp thoại Mesh Tool 20 Sau hoàn tất việc chia lưới, ta mơ hình bên Điều kiện biên Sau chia lưới, ta tiếp tục áp đặt điều kiện biên: ngàm đầu lực P Đầu tiên điều kiện biên đầu ngàm, Preprocessor/ Loads/ Define Loads/ Apply/ Structural/ Displayment/ On Lines chọn đường thẳng đầu để mở hộp thoại Chọn ALL DOF cho giá trị 21 Tiếp theo lực P, Preprocessor/ Loads/ Define Loads/ Apply/ Structural/ Pressure/ On Lines chọn đường thẳng đầu lại để mở hộp thoại Nhập giá trị lực (N) ô Value Khai báo vật liệu Bước cuối khai báo vật liệu có E=70 MPa, PR=0.35 Theo đường dẫn Preprocessor/ Material Props/ Material Models để mở hộp thoại, chọn vật liệu đẳng hướng (Isotropic) Sau nhập EX 0.7e5 PRXY 0.35 22 Kết Ta thấy chịu lực kéo P hướng xuống, bị kéo giãn ra, đồng thời lỗ tròn bị biến dạng thành hình elip có thượng thắt cổ chai vị trí lỗ 23 Dựa vào biểu đồ phân bố chuyển vị Uy, ta thấy gần điểm đặt lực P chuyển vị lớn chuyển vị lớn điểm P 0.114605 mm So sánh với kết thực nghiệm, chuyển vị lỗ P 10 20 30 40 50 60 Tính tốn FEM 0.01175 0.02349 0.03525 0.04699 0.05874 0.07049 Thực nghiệm 0.012 0.029 0.05 0.075 0.098 0.124 Kết tương đối giống với thực nghiệm lực P nhỏ nhiên có liệu bị lệch nhìều, q trình thực nghiệm xảy sai số yếu tố người sai số của thiết bị đo 24 D TẤM MỎNG CÓ LỖ Vấn đề Cho nhơm mỏng có E = 70 GPa, PR = 0.35 Bị ngàm hai đầu, hai đầu lại chịu lực kéo 60N Tấm nhơm bị kht lỗ có đường kính 13 mm nhơm Mơ hình hóa Đầu tiên ta khai báo dạng phần tử Shell181: Preprocessor/Element Type/(Add/Edit/Delete)/Add 25 Sau khai báo dạng phần tử, ta tiếp tục thiết lập chiều dày 1.47 mm: Preprocessor/Sections/Shell/Lay-up/(Add/Edit) Vẽ bốn điểm góc ứng với hình chữ nhật 120x63 mm, bốn điểm xung quanh hình trịn, điểm tâm hình trịn: Preprocessor/ Modeling/ Create/ Keypoints/ In Active CS 26 Nối đường thẳng từ điểm vẽ lệnh line: Preprocessor/ Modeling/ Create/ Lines/ Line/ In Active Coord Và vẽ thành mặt phẳng từ đường thẳng: Preprocessor/ Modeling/ Create/ Areas/ Arbitrary/ By Lines Vậy ta có mơ hình nhơm mặt phẳng với kích thước 120x63 mm Tiếp theo ta tiến hành chia lưới cho mơ hình 27 Chia lưới (7) Vào Mesh Tool chọn Set dịng Area để thiết lập kích thước phần tử: Preprocessor/ Meshing/ Mesh Tool (8) Hộp thoại Element Sizes at Picked Areas mở lên, ta đặt kích thước phần tử 2.5 mm (1 mm cho phần diện tích nhỏ) Size (9) Sau đặt kích thước phần tử, ta bắt đầu chia lưới nút Mesh hộp thoại Mesh Tool 28 Sau hoàn tất việc chia lưới, ta mơ hình bên Điều kiện biên Sau chia lưới, ta tiếp tục áp đặt điều kiện biên: ngàm hai đầu lực P Đầu tiên điều kiện biên đầu ngàm, Preprocessor/ Loads/ Define Loads/ Apply/ Structural/ Displayment/ On Lines chọn đường thẳng phần để mở hộp thoại Chọn ALL DOF cho giá trị 29 Tiếp theo lực P, Preprocessor/ Loads/ Define Loads/ Apply/ Structural/ Pressure/ On Lines chọn đường thẳng hai đầu lại để mở hộp thoại Nhập giá trị lực (N) ô Value Khai báo vật liệu Bước cuối khai báo vật liệu có E=70 MPa, PR=0.35 Theo đường dẫn Preprocessor/ Material Props/ Material Models để mở hộp thoại, chọn vật liệu đẳng hướng (Isotropic) Sau nhập EX 0.7e5 PRXY 0.35 30 Kết Ta thấy chịu lực kéo P, bị kéo giãn hai bên, đồng thời lỗ tròn bị biến dạng thành hình elip Dựa vào biểu đồ phân bố chuyển vị Uy, ta thấy gần điểm đặt lực P chuyển vị lớn chuyển vị lớn điểm P 0.020125 mm Tại vị trí lỗ, chuyển vị phân bó theo hình chữ X chuyển vị phần lỗ gần 31