Thiết kế tối ưu sáng chế dầm thép

Trang 1

Bài tập lớn môn học thiết kế tối u – sáng chế

Họ và tên : Nguyễn Mạnh Cờng

Giáo viên h ớng dẫn PGS.TS Nguyễn Viết Trung

A) thiết kế tối u:

1) Nhiệm vụ thiết kế

Thiết kế tối u một dầm thép liên hợp bản bê tông cốt thép với các tham số về chiều cao an toàn của dầm (H), Chiều dày của bản bê tông(Hb), chiều dày bụng dầm thép (d), chiều dày cánh bản thép (t) và chiều rộng cánh bản dầm thép (bt) với lợng thép sử dụng ít nhất mà vẫn đảm bảo yêu cầu chịu lực về cờng độ và độ biến dạng

2) Giải pháp thiết kế

a) Mô hình của dầm thép nh sau :

b) Các ký hiệu :

Gọi : L : Khẩu độ nhịp tính toán (m)

Ft : Diện tích dầm thép (m2)

Ftd : Diện tích tính đổi toàn dầm (m2)

Ht : Chiều cao của dầm thép (m)

q : Tải trọng rải đều do hoạt tải (kg/m)

qt : Tải trọng rải đều do tĩnh tải (kg/m)

Yd : Chiều cao tính đổi trục trọng tâm (m)

M : Mô men giữa dầm do hoạt tải và tĩnh tải(kg.m)

R1 : ứng suất thớ dới dầm thép (kg/m2)

Trang 2

Fv : Độ võng giữa dầm (m)

c) Phơng pháp tính toán :

Sử dụng phơng pháp "Thử lần lợt" của " Lý thuyết thiết kế tối u" để giải bài toán này với sơ

đồ thuật toán nh sau :

Đ S

S

Đ S

Đ

Nhập số liệu (H,Hb,d,t,Bt,L,Bc,q )

Giới thiệu chơng trình

Lập các hàm thủ tục tính

Thử chiều cao dầm (H) Cho H từ Hmax- Hmin

Thử chiều cao bản Bt (Hb) Cho Hb từ Hbmax- Hbmin

Thử chiều dày bản bụng(d) Cho D từ Dmax- Dmin

Thử bề rộng bản cánh (Bt) Cho BT từ btmax- btmin

Thử chiều dày bản cánh (t) Cho t từ tmax- tmin

Kiểm tra điều kiện về độ võng và cờng độ và chọn Ftmin

Kiểm tra điều kiện chiều dày bản cánh (t)

Kiểm tra điều kiện chiều rộng bản cánh (bt)

Kiểm tra điều kiện chiều dày bản bụng (d)

Kiểm tra điều kiện chiều dày bản bT (Hb)

In kết quả và kết thúc

Trang 3

d) Công thức tính :

Diện tích của dầm thép Ft=(Ht-2 x t) x d+2 x t x Bt

Ht = H-Hb Diện tích tính đổi ; Ftd = (Hb x Bc)/ Ft

Toạ độ trục trọng tâm : Yd = Z+Ht/2

Trong đó : Z=(Hb x Bc xH)/(2 x N x Ftd) Mô men quán tính tính đổi :

+ Mô men quán tính của dẩm thép :

2 2 ( ) (

2 12

) (

2 12

t Ht t d Bt t

d Bt h

d

+ Mô men quán tính tính đổi :

2

(

H Hb Bc Hb Bc

Tải trọng rải đều do trọng lợng bản thân

Qt=7850 x Ft + 2400 x Bc x Hc Mô men tĩnh tải giữa nhịp do hoạt tải và tĩnh tải

M=(q+Qt)*l2/8 ứng suất thớ dới của dầm thép :

R1=M x Yd / Jtd

Độ võng giữa nhịp do hoạt tải và tĩnh tải :

Fv = (5 x (q+Qt) x L4)/(384 x E x Jtd) 3) Hớng dẫn thiết kế.

Vào số liệu : mở file số liệu là sltk.dat

Nhập các thông số nh trong file đã ghi chú bao gồm :

Hàng 1 : các dữ liệu về tên các biến cần nhập

Hàng 2 : Dữ liệu về giới hạn lớn nhất mà chơng trình cần tính Hàng 3 : Dữ liệu về giới hạn nhỏ nhất mà chơng trình cần tính Hàng 4 : Dữ liệu về khoảng biến đổi về kích thớc cho mỗi thông số Hàng 5 : Dữ liệu về hoạt tải tính toán (q)

Hàng 6 : Dữ liệu về Chiều dài nhịp (L)

Hàng 7 : Dữ liệu về bề rộng bản bê tông (Bc)

Kiểm tra điều kiện chiều cao dầm bT (H)

Trang 4

4) Ch¬ng tr×nh

PROGRAM CHUONG_TRINH_THIET_KE_TOI_UU_DAM_THEP_LH_BAN_BE_TONG;

uses dos,crt;

var q,l,bc,d,d0,hb,hb0,t,t0,h,h0,bt,bt0,gtmin : real;

HB1,HB2,HB3,D1,D2,D3,BT1,BT2,BT3,T1,T2,T3,H1,H2,H3: real;

fsl,kq,kq1: text;

NHAP : STRING;

nhap1,nhap2,nhap3:String[10];

nhap4,nhap5,nhap6:string[33];

CONST {cac hang so goi han}

N=6.5;{HE SO TINH DOI}

E=21000000000.00;

PROCEDURE MO_DAU;

BEGIN

Textmode (c80);

clrscr;

window(0,4,80,22);

textbackground(lightgreen);

textcolor(black);

Writeln('

===============================================================');

Writeln('|| ||');

Writeln('|| TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI ||');

Writeln('|| &&&&&&&&&&& ||');

Writeln('|| KHOA SAU DAI HOC ||');

Writeln('|| ||');

Write('|| ');

Textcolor(red+128); Write('CHUONG TRINH THIET KE TOI UU DAM LIEN HOP'); Textcolor(BLUE); write(' ||');

writeln; Writeln('|| ||');

Writeln('|| ||');

Writeln('||Thuc hien: NGUYEN MANH CUONG,VIEN CHIEN LUOCGTVT||'); Writeln('||Giao vien huong dan: PGS,TS NGUYEN VIET TRUNG ||'); Writeln('|| ||');

Writeln('|| Ha noi,9/2003 ||'); Writeln('===================================================='); Writeln('An Enter de bat dau chuong trinh');

readln;

end;

FUNCTION Ht:real;

begin

Ht:=h-hb;

End;

FUNCTION Ft:real;

begin

Ft:=(Ht-2*t)*d+2*t*Bt;

Trang 5

End;

FUNCTION FtD:real;

begin

Ftd:=(Hb*Bc)/N+Ft;

End;

FUNCTION Qt:real;

begin

Qt:=Ft*7850+2500*Hb*Bc;

End;

FUNCTION M:real;

begin

M:=(q+qt)*l*l/8;

End;

FUNCTION Z:real;

begin

Z:=Hb*Bc/n*h/2/Ftd;

End;

FUNCTION Yd:real;

begin

Yd:=Z+Ht/2;

End;

FUNCTION Jtd :real;

begin

Jtd:=Bc*Hb*Hb*Hb/12+bc*Hb*sqr(h/2-z)+d*Ht*Ht*Ht/12+2*(Bt-d)*t*t*t/12+2*(bt-d)*t*sqr(Ht/2-t/2)+Ft*z*z;

End;

FUNCTION R1:real;

begin

R1:=M/Jtd*Yd;

End;

FUNCTION Fv:real;

begin

Fv:=5*(q+Qt)*l*l*l*l/(384*E*Jtd);

End;

{Than chuong trinh chinh}

BEGIN MO_DAU;

assign(fsl,'sltk.dat');

reset(fsl);

assign(kq,'ketqua.txt');

rewrite(kq);

assign(kq1,'khongdat.txt');

rewrite(kq1);

readln(fsl,NHAP);

Writeln('Da doc song so lieu Xin cho chut xiu !');

readln(fsl,nhap1,h2,Hb2,d2,t2,Bt2);

Trang 6

readln(fsl,nhap4,q);

readln(fsl,nhap5,l);

readln(fsl,nhap6,Bc);

Writeln(kq,' Cac ket qua kiem toan DAT');

Writeln(kq1,' Cac ket qua kiem toan KHONG DAT');

H:=H2;

Gtmin:=50000;{gia tri cho truoc}

repeat

Hb:=Hb2;

repeat

d:=d2 ;

repeat

bt:=Bt2 ;

repeat

t:=t2 ;

repeat

if (R1<=20000000) AND (Fv<=l/400) then

Begin

Writeln(kq,' h=',h:5:4);

Write(kq,'; Hb=',Hb:3:4);

Write(kq,'; d=',d:3:4);

Write(kq,'; Bt=',Bt:3:4);

Writeln(kq,'; t=',t:3:4);

Writeln(kq,' R1=',R1:15:0);

Writeln(kq,' Fv=',Fv:5:6);

Writeln(kq,' Dien tich thep :',Gtmin:3:6);

Writeln(kq,'============================');

If Ft<Gtmin then

Begin

Gtmin:=Ft;

D0:=d;Hb0:=Hb;t0:=t;h0:=h;Bt0:=Bt;

End;

End else

Begin

Write(kq1,' h=',h:5:5);

Write(kq1,'; hb=',hb:5:5);

Write(kq1,'; d=',d:5:5);

Write(kq1,'; bt=',bt:5:5);

Writeln(kq1,'; t=',t:5:5);

Write(kq1,' R1=',R1:15:0);

if R1>20000000 then

Begin

Writeln(kq1,'>20000000 Khong dat');

end else Writeln(kq1,'<=20000000 Dat');

Write(kq1,' Fv=',Fv:5:6);

if Fv>L/400 then

Begin

Writeln(kq1,'>L/400=',L/400:5:6,' Khong dat');

end else Writeln(kq1,'<=L/400=',L/400:5:6,' Dat');

Writeln(kq1,'============================'); End;

t:=t-t3;

Trang 7

Until t<t1;

Bt:=Bt-Bt3;

Until Bt<bt1;

d:=d-d3;

Until d<d1;

Hb:=Hb-Hb3;

Until Hb<Hb1;

h:=h-h3;

Until h<h1;

{In ket qua ra File}

Writeln(kq,' KET QUA TINH TOAN: ');

Writeln(kq,' Dien tich thep nho nhat:',Gtmin:3:6);

Writeln(kq,' Khi : ');

Writeln(kq,' Chieu cao cua toan bo dam la (h) :',h0:3:4);

Writeln(kq,' Chieu day cua canh ban be tong (hb) :',hb0:3:4); Writeln(kq,' Chieu day cua ban bung dam thep (d) :',d0:3:4); Writeln(kq,' Chieu rong cua ban canh dam thep (bt) :',bt0:3:4); Writeln(kq,' Chieu day cua ban canh dam thep (t) :',t0:3:4); Writeln(kq,' XIN CAM ON! CHAO TAM BIET !');

Writeln(kq);

{In ket qua ra man hinh}

Writeln(' KET QUA TINH TOAN: ');

Writeln(' Dien tich thep nho nhat:',Gtmin:3:6);

Writeln(' Khi : ');

Writeln(' Chieu cao cua toan bo dam la (h) :',h0:3:3);

Writeln(' Chieu day cua canh ban be tong (hb) :',hb0:3:3);

Writeln(' Chieu day cua ban bung dam thep (d) :',d0:3:3);

Writeln(' Chieu rong cua ban canh dam thep (bt) :',bt0:3:3); Writeln(' Chieu day cua ban canh dam thep (t) :',t0:3:3);

Writeln(' XIN CAM ON! CHAO TAM BIET !');

Readln;

close(kq);close(kq1);close(fsl)

END

5) VÝ dô tÝnh to¸n

VÝ dô 1 : File SLTK.dat

Solieu H Hb d t Bt

Max 1.6 0.20 0.020 0.03 0.50

Min 1.3 0.12 0.014 0.01 0.20

khoangbdoi 0.1 0.01 0.002 0.01 0.10

Tai_trong_giai_deu_tuong_duong_q 5000 kg/m

Chieu_dai_nhip_tinh_toan_L 27.0 m

Chieu_rong_ban_canh_betong_Bc 1.5 m

KÕt qu¶ :

KET QUA TINH TOAN:

Dien tich thep nho nhat:0.022760

Khi :

Chieu cao cua toan bo dam la (h) :1.5000

Chieu day cua canh ban be tong (hb) :0.1400

Chieu day cua ban bung dam thep (d) :0.0140

Trang 8

Chieu rong cua ban canh dam thep (bt) :0.2000

Chieu day cua ban canh dam thep (t) :0.0100

XIN CAM ON! CHAO TAM BIET !

Ví dụ 2 : File SLTK.dat thay khoảng biến đổi của H, Hb, d, t, Bt ta có

Solieu H Hb d t Bt

Max 1.6 0.20 0.020 0.03 0.50

Min 1.3 0.12 0.014 0.01 0.20

khoangbdoi 0.01 0.02 0.002 0.01 0.10

Tai_trong_giai_deu_tuong_duong_q 5000 kg/m

Chieu_dai_nhip_tinh_toan_L 27.0 m

Chieu_rong_ban_canh_betong_Bc 1.5 m

Kết quả :

KET QUA TINH TOAN:

Dien tich thep nho nhat:0.022760

Khi :

Chieu cao cua toan bo dam la (h) :1.5200

Chieu day cua canh ban be tong (hb) :0.1600

Chieu day cua ban bung dam thep (d) :0.0140

Chieu rong cua ban canh dam thep (bt) :0.2000

Chieu day cua ban canh dam thep (t) :0.0100

XIN CAM ON! CHAO TAM BIET !

6) Kết luận

Nh vậy với mỗi khoảng giới hạn cho phép của mỗi thông số H, Hb, d, Bt, t

hoặc biến đổi khoảng biến đổi của H, Hb, d, Bt, t ta đều có một kết quả khác nhau Kết quả tính toán của chơng trình đợc đa ra 2 file để ngời sử dụng dễ kiểm tra đó là :

FILE chứa các kết quả đạt cờng độ và độ võng KETQUA.TXT

FILE chứa các kết quả không đạt cờng độ và độ võng KHONGDAT.TXT

Trang 9

B) Sáng chế:

Lựa chọn máy: Chọn máy in đen trắng.

Các quy tắc để cải tiến máy in, để cho máy in có trọng lợng nhẹ, in đợc nhiều bản

in nhất trong một khoảng thời gian ngắn nhất trong khi lợng mực in tiêu hao ít nhất 1- Tăng dung lợng bộ nhớ, vi xử lý để nạp đợc nhiều dữ liệu;

2- Làm thêm bộ phận sấy giấy trớc khi in;

3- Giảm ma sát giữa trục quay và giấy (nhng vẫn phải đảm bảo đủ độ ma sát để kéo giấy), nhằm tăng tốc độ kéo giấy;

4- Thay đổi cấu tạo bộ phận chứa mực (cả khoang chứa, ống quay, trống mực, , các chi tiết nhỏ bên trong) để tiện lợi và dễ dàng khi đổ mực mới, không cần phải tháo lắp phức tạp và có thể thay mực nhiều lần;

5- Thay lô cuốn giấy bằng mắt chia nhận giấy laser;

6- Thêm bộ phận đảo giấy để có thể in đợc 2 mặt;

7- Chế tạo lại vỏ máy in (chất liệu vỏ, hình dáng, ) để có thể hấp thu nhiệt và lan toả …

ra môi trờng nhanh chóng để khắc phục tình trạng máy nóng gây tắc giấy bên trong khi máy in thực hiện lệnh in với một số lợng bản in lớn, …

Quy tắc để sáng chế ra một loại máy in mới.

Nhận xét

Các loại máy in thông thờng hiện nay chỉ có thể in đợc hoặc là bản in mầu, hoặc

là bản in đen trắng; (nếu là máy in màu mà in đen trắng thi sẽ rất lâu và tốn kém về mặt kinh tế vì mực in màu đắt so nhiều lần với mực in đen trắng)

ý

t ởng

Chế tạo ra một máy in mới có thể in đợc cả bản in màu và bản in đen trắng với khổ giấy bất kỳ một cách dể dàng, thuận tiện.

Quy tắc lựa chọn

Cải tiến bộ phận chứa mực (có nhiều ngăn – chứa đựng một số màu cơ bản) và máy in cho phép sử dụng chung một loại mực, có giá thành rẻ, và bộ phận ra giấy cho phép nhiều khổ giấy nhau.

Định dạng
Số trang	9
Dung lượng	107 KB