Báo cáo kết quả làm việc nhóm môn phương pháp số (me2091)

Trong của sổ Preferences for GUI Filtering chọn Structural để phân tích bài toán kết cấu:Bước 2: Chọn loại phần tửTrong Main Menu, chọn Preprocessor/Element Type/Add/Edit/Delete để chọ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn: Phương Pháp Số

LỚP: L03 – NHÓM: 9 – HK231 GVHD: TS Thân Trọng Khánh Đạt

BÁO CÁO KẾT QUẢ LÀM VIỆC NHÓM

Môn: PHƯƠNG PHÁP SỐ (ME2091)

Lớp: L03 - Nhóm: 9

Bài tập số 09:

1 211476

2 Huỳnh Quốc Thái Thuyết minh 100%

2 221310

9 Nguyễn Bá Thái Thuyết minh 100%

3 211232

5 Hoàng Kim Thăng Giải Ansys 100%

4 211483

3 Nguyễn Hà Vinh Thắng Giải Ansys 100%

5 221312

1 Biện Xuân Thành Thuyết minh 100%

Hướng dẫn giải:

Phầ

n tử

Nod

e 1

Nod

e 2

L

12 I

L2

6 I

L

1 1 3 4.5 6 10−3 6 10−5 90° 0 1 140

3 10

9 35 , 55.10−6 80 10−6

2 2 4 4.5 6 10−3 6 10−5 90° 0 1 140

9 35 , 55.10−6 80 10−6

3 3 5 4.5 6 10−3 6 10−5 90° 0 1 140

3 10

9 35 , 55.10−6 80 10−6

4 4 6 4.5 6 10−3 6 10−5 90° 0 1 140

9 35 , 55.10−6 80 10−6

5 5 6 7.5 7 , 5.10−3 8 10−5 0° 1 0 28 109 17 , 07 10−6 64 10−6

6 3 4 7.5 7.5 10−3 12 10−5 0° 1 0 28 10 9 25 , 6.10−6 96 10−6

7 1 4 8.7

5 12 ,5 10−3 4 10−7 30,96° 0,8

6

0,5

1 24 10 9 0 , 06 10−6 0 , 27.10−6

8 2 3 8.7

5 12 ,5 10−3 4 10−7 149,04

° 0,8

-6

0,5

1 24 10 9 0 , 06 10−6 0 , 27.10−6

9 3 6 8.7

5 12 ,5 10−3 4 10−7 30,96° 0,8

6

0,5

1 24 109 0 , 06 10−6 0 , 27.10−6

10 4 5 8.7

5 12 ,5 10−3 4 10−7 149,04

° 0,8

-6

0,5

1 24 10 9 0 , 06 10−6 0 , 27.10−6

Ta có

Điều kiện biên: u1=v1=θ1=u2=v2=θ2 =0

Ma trận độ cứng phần tử:

[ K¿¿ 1 ]=140

3 10

4

¿¿

[ K¿¿2]=140

4

¿¿

[ K¿¿3]=140

4

¿¿

[ K¿¿4]=140

4

¿¿

[ K¿¿ 5]=28 10 4

¿¿

[ K¿¿ 6 ]=28.10 4

¿¿

[ K¿¿ 7]=24.10 4

¿¿

[ K¿¿ 8 ]=24.10 4

¿¿

[ K¿¿ 9]=24.10 4

¿¿

[ K¿¿ 10 ]=24 10 4

¿¿

Ma trận độ cứng kết cấu

[K¿ =10 6

¿

[F]= ¿

Ta có : K.Q = F

u3=0.37 x10−4 F X 1 =−4437.6 N

v3=0 192 x 10−4 F Y 1 =−8741.4 N

u4=0 33 x10−4 F X 2 =−5562.3 N

v4=−0.19 x 10−4 F Y 2 =8741.3 N

u5=0.75 x 10−4 M Z 1 =−2259.7 Nm

v5=0.236 x10−4 M Z 2 =197.52 Nm

u6=0.665 x10−4

v6=−0.23 x10−4

HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TOÁN THANH - HỆ THANH BẰNG ANSYS

Khởi động phần mềm ANSYS Mechanical APDL

Bước 1: Thiết lập môi trường phân tích

Trong Main Menu, chọn Preferences Trong của sổ Preferences for GUI Filtering chọn

Structural để phân tích bài toán kết cấu:

Bước 2: Chọn loại phần tử

Trong Main Menu, chọn Preprocessor/Element Type/Add/Edit/Delete để chọn lựa loại

phần tử

Trong cửa sổ Element Type, chọn Add để thêm loại phần tử Trong cửa sổ Library of

Element Types, chọn Struture Mass/Beam/2 node và OK Sau đó chọn Close để đóng

cửa sổ Element Type.

Bước 3: Định nghĩa đặc điểm mặt cắt ngang cho các phần tử

Trong Main Menu, chọn Sections/Beam/Common Sections để định nghĩa các thông số mặt cắt ngang.Trong cửa sổ Beam Tool nhập 1 vào ô trống để định nghĩa mặt cắt ngang cho phần tử thanh 1,2,3,4 và nhập các thông số như dưới rồi chọn OK

Lưu ý: B, H là chiều dài và rộng của mặt cắt được tính từ momen quán tính I và

diện tích mặt cắt A cho từng loại vật liệu ,với

Thực hiện tương tự để định nghĩa diện tích mặt cắt ngang cho phần tử thanh 5,6

và phần tử thanh 7,8,9,10

Bước 4: Định nghĩa vật liệu cho các phần tử

Trong Main Menu, chọn Material Props/Material Models để định nghĩa vật liệu cho các thanh Trong cửa sổ Define Material Model Behavior, chọn Material Model Number 1 trong phần Material Models Defined để nhập thông số vật liệu cho hệ thanh Trong

phần Material Models Available, chọn Structural/Linear/Elastic/Isotropic để nhập

module đàn hồi và hệ số Poisson

Bước 5: Dựng các điểm nút.

Trong Main Menu, chọn Preprocessor/Modeling/Create/Nodes/In Active CS để dựng

các điểm nút theo hệ tọa độ tuyệt đối

Trong cửa sổ Create Nodes in Active Coordinate System, ô trống trong mục Node

number dùng để đặt số thứ tự cho nút, 3 ô trong mục Location in active CS dùng để

nhập 3 tọa độ theo các trục X, Y và Z

Nhập số thứ tự nút và tọa độ nút vào các ô tương ứng như hình trên rồi chọn Apply để dựng hình Lần lượt nhập thông số cho tất cả các nút trong kết cấu rồi chọn OK để hoàn tất Các điểm nút sẽ được dựng trên giao diện phần mềm như sau:

Bước 6: Dựng các phần tử

Trong Main Menu, chọn Preprocessor/Modeling/Create/Elements/Elem Attributes để

định nghĩa thuộc tính cho từng phần tử

Trong cửa sổ Element Attributes, nhập các thông số như hình sau rồi chọn OK để định nghĩa thuộc tính cho phần tử thanh Trong đó, các mục Material number và Section

number lần lượt là số chỉ loại vật liệu và mặt cắt ngang đã tạo trong những bước trước.

Tiếp theo, chọn Preprocessor/Modeling/Create/Elements/Auto Numbered/Thru

Nodes để dựng phần tử thanh 1, 2, 3, 4 qua các nút 1, 2, 3, 4, 5, 6

Khi cửa sổ Elements from Nodes xuất hiện, chọn vào nút 1 và 3 để tạo thanh 1 và OK để hoàn tất

Tương tự với các thanh 2,3,4 Ta được kết quả như hình:

Ta thực hiện tương tự với các thanh còn lại:

Để hiển thị hình dạng của các phần tử theo tiết diện, chọn PlotCtrls/Style/Size and

Shape Trong cửa sổ Size and Shape chọn tích vào mục Display of element shapes based on real constant descriptions như sau:

Chọn OK để hoàn tất, hình dạng kết cấu được thể hiện theo tiết diện mặt cắt ngang như

đã định nghĩa từ bước 3 như sau:

Bước 7:Trong Main Menu, chọn Solution/Define

Loads/Apply/Structural/Displacement /On Nodes để đặt điều kiện biên cho kết cấu tại

nút

Khi cửa sổ Apply U, ROT on Nodes xuất hiện, chọn vào vị trí nút 1 và 3 rồi OK.

Trong cửa sổ Apply U, ROT on Nodes, chọn All DOF cho mục DOFs to be constrained để ràng buộc tất cả các chuyển vị tại nút 1 và 3 Trong mục Displacement value nhập vào 0

để xác định khả năng di chuyển của các chuyển vị đã chọn

Chọn OK để hoàn tất Khi đó hình ảnh kết cấu và các điều kiện biên được thể hiện trên

giao diện phần mềm như sau:

Bước 8: Định nghĩa ngoại lực.

a) Định nghĩa lực tập trung

Trong Main Menu, chọn Solution/Define Loads/Apply/Structural/Force/Moment/ On

Nodes để đặt ngoại lực tập trung tại nút Khi cửa sổ

Khi cửa sổ Apply F/M on Nodes xuất hiện, chọn vào vị trí nút 3 và 5 rồi OK.

Trong cửa sổ Apply F/M on Nodes, tại mục Direction of force/mom chọn FX để định nghĩa lực tập trung dọc theo trục X, tại mục Force/moment value nhập vào 5e3 là giá trị

của ngoại lực 5×103 N

Chọn OK để hoàn tất.

b) Định nghĩa momen

Định nghĩa tương tự lực tập chung tại nút số 5, đổi FX ở Apply F/M on Nodes /

Direction of force/mom thành MZ với giá trị 4e3 tương ứng 4×103N

Bước 9: Giải bài toán phân tích kết cấu.

Trong Main Menu, chọn Solution/Solve/Current LS để giải bài toán phân tích phần tử hữu hạn cho kết cấu đã thiết lập Trong cửa sổ Solve Current Load Step chọn OK để bắt

đầu giải

Sau khi giải xong, cửa sổ Note xuất hiện với thông báo Solution is done thể hiện bài toán

đã được giải thành công Chọn Close để tắt thông báo này

Bước 10: Truy xuất kết quả.

Biến dạng:

Trong Main Menu, chọn General Postproc/Plot Results/Deformed Shape để xem sự biến dạng của kết cấu so với hình dạng ban đầu

Trong cửa sổ Plot Deformed Shape, chọn Def + undef edge và OK để xem biến dạng của kết cấu

Kết quả biến dạng của kết cấu được thể hiện trong hình bên dưới Ở đây, nét đứt thể hiện kết cấu ở trạng thái ban đầu chưa bị biến dạng còn nét liền thể hiện kết cấu sau khi biến dạng

Chuyển vị:

Trong Main Menu, chọn General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu để xem chuyển vị của kết cấu

Trong cửa sổ Contour Nodal Solution Data, ở phần Item to be contoured chọn Nodal

Solution/DOF Solu/Displacement vector sum để xuất kết quả chuyển vị tổng của kết

cấu

Chọn OK để hoàn tất, kết quả chuyển vị của cơ cấu cùng với thước màu để xác định

chuyển vị tại từng vị trí trong kết cấu được thể hiện như sau:

Để xem giá trị cụ thể của chuyển vị tại từng nút, chọn General Postproc/List

Results/Nodal Solution.

Trong cửa sổ List Nodal Solution, chọn Nodal Solution/DOF Solution/ Displacement

vector sum để xuất bảng kết quả chuyển vị.

Chọn OK để hoàn tất, kết quả chuyển vị theo các trục X, Y, Z và chuyển vị tổng của từng nút được thể hiện cụ thể trong bảng PRNSOL Command như sau:

Kết quả cho thấy chỉ nút 3,4,5,6 có chuyển vị theo phương X có giá trị lần lượt 0.367

; 0.33 ; 0.74 ; 0.67 và phương Y có giá trị lần lượt là 0.19 ; -0.19

; 0.24 ; -0.22

Phù hợp với kết quả tính toán thủ công ở phần trên

Phản lực:

Trong Main Menu, chọn General Postproc/List Results/Reaction Solu để xem phản lực

tại các nút

Trong bảng List Reaction Solution, chọn All struc forc F để xuất tất cả giá trị của các phản lực theo phương X, Y và Z

Chọn OK để hoàn tất, kết quả phản lực tại từng nút được thể hiện cụ thể trong bảng

PRNSOL Command như sau:

Kết quả trong bảng cho thấy phản lực tại các nút 1 và 2

- Theo phương X (FX) lần lượt là -4437.7N và -5562.3N

- Theo phương Y (FY) lần lượt là -8741.6 N và 8741.6N

- Momen quanh phương Z (MZ) lần lượt là -2259.4Nm và 197.58 Nm

Phù hợp với kết quả tính toán thủ công ở phần trên