ĐỀ TÀI-ỨNG DỤNG ANSYS THIẾT KẾ TỐI ƯU CỦA TẤM PHẲNG CÓ LỖ Ở TÂM

ỨNG DỤNG ANSYS THIẾT KẾ TỐI ƯU CỦA TẤM PHẲNG CÓ LỖ Ở TÂM Một tấm phẳng hình vuông ở giữa tấm là một lỗ hình tròn có ứng suất phân bố đều lên lỗ là 30MPa. Mục đích của bài này là sử dụng phần thiết kế tối ưu trong Ansys để hiệu chỉnh kích thước của tấm phẳng và lỗ làm cực tiểu hóa thể tích của tấm phẳng mà không vượt quá ứng suất Von Mises lớn nhất là 53.19 MPa . Tấm phẳng làm bằng vật liệu thép đàn hồi có E = 210GPa , Poisson’s ratio v = 0.3 * Design Variables (Biến thiết kế): Tấm có các thông số thiết kế và khoảng giới hạn cho như sau: Thông số GT nhỏ nhất GT lớn nhất Chiều cao H 200mm 250mm Chiều rộng W 200mm 250mm Bề dày T 2mm 5mm Bán kính R 20mm 45mm * State Variables ( Biến trạng thái ): Ứng suất Von Mises lớn nhất không vượt quá 53.19MPa. * Design Objective ( Hàm mục tiêu ): Cực tiểu hóa thể tích của tầm phẳng như hình bên dưới. 1. Khai báo biến thiết kế và các giá trị ban đầu của chúng: Command: ANSYS Utility Menu Parameters → Scalar Parameters Nhập : H = 0.22 & Accept (giá trị ban đầu là 0.22m) Nhập: W = 0.22 & Accept Nhập: R = 0.035 & Accept Nhập: T = 0.004 & Accept → Close PlotCtrls → Numbering → Mục LINE chọn ON & OK 2. Khai báo kiểu phần tử ,bề dày tấm phẳng và tính chất vật liệu: Command ANSYS Main Menu Preprocessor Element Type → Add/Edit/Delete → Add → Structural & Solid & Triangle 6 node 2 & OK Options Element Behavior: Plane strs w/thk & OK 2 Real Constants → Add/Edit/Delete → Add & Triangle 6 node 2 & OK Thickness: T & OK Material Props → Material Models → Structural & Linear & Elastic & Isotropic EX = 2.1e + 11 PRXY = 0.3 & OK 3 3. Tạo tấm phẳng sử dụng các biến kích thước: Command: ANSYS Main Menu Modeling → Create → Areas → Rectangle → By Dimensions X1: 0 - X2 W Y1: 0 - Y2 H & OK Circle → Solid Circle Radius = R & OK Operate → Booleans → Subtract → Areas Click vào Areas bị trừ (Rectangle) & Apply Click vào Areas trừ (Circle) & OK 4. Tạo lưới (Meshing). Command: ANSYS Main Menu Meshing → Mesh Tool Click on the Lines Set button Chọn lines 2 & 3 & Apply NDIV = 8 & Apply Chọn lines 9 & 10 & 5 & Apply NDIV = 12 & OK 4 Nhấn nút Mesh Click chọn Area & OK 5. Đặt tải trọng và các điều kiện biên: Command: ANSYS Main Menu Solution → Define Loads → Apply → Structural Displacement → Symmetry B.C → On Lines Chọn lines 9 & 10 & OK Pressure → On Lines Chọn line 5 & OK VALUE load PRES value = 30MPa & OK 5 6. Thực hiện tính toán: Command: ANSYS Main Menu → Solution → Solve → Current LS Nhấn OK -> Close 7. Xem kết quả đối với hình dạng kích thước ban đầu: Command: General Post Proc → Plot Results → Contour Plot → Nodal Solution → Stress & Von Mises (SEQV) & OK * Sắp xếp ứng suất của những node từ lớn nhất tới nhỏ nhất: List Results → Sorted Listing → Sort Nodes → Stress & von Mises (SEQV) & OK 6 8. Tạo các bảng kết quả để sử dụng trong quá trình tối ưu: * Khai báo ứng suất lớn nhất cho quá trình tối ưu: ANSYS Utility Menu Parameters → Get Scalar Data → Results Data & Global Measures & OK Stress & von Mises Name of Parameter to be defined: SMAX OK 7 ANSYS Main Menu * Tạo bảng danh sách thể tích các phần tử: General Postproc → Element Table → Define Table Add Lab: VOLUME Geometry & Elem volume VOLU OK Close 8 * Tính toán thể tích chung của tấm phẳng: Sum of Each Item & OK → Close SSUM Command window ANSYS Utility Menu Parameters → Get Scalar Data → Results Data & Elem Table Sums & OK Name of Parameter to be defined: VOLUME → OK 9. Ghi lại log file để ANSYS tính toán trong suốt mỗi bước của qui trình tối ưu: File → Write DB Log File → Enter: Plate & OK 10. Tiến hành qui trình tối ưu hóa: ANSYS Main Menu Design Opt → Analysis File → Create & OK → Assign → Type Plate & OK Tên của Log file được lưu lại ở bước vừa rồi. 11. Nhập các biến thiết kế và khoảng giá trị của chúng để hiệu chỉnh trong quá trình tối ưu: Design Variables Add Select H MIN = 0.2 MAX = 0.25 & Apply Select W MIN = 0.2 MAX = 0.25 & Apply Select R MIN = 0.02 MAX = 0.045 & Apply Select T MIN = 0.002 MAX = 0.005 & OK Đóng cửa sổ Design Variable 9 10 [...]... trình tối ưu: Run Cửa sổ Begin Execution of Run xuất hiện , click OK Đóng của sổ Execution Summary and Note 13 16 Xem kết quả của số lần lặp: Design Sets List & OK 17 Đồ thị cho các biến thiết kế với ứng suất cực đại của mỗi lần lặp Đóng cửa sổ OPLIST Command Graphs/Tables XVAROPT: Select SMAX NVAR : Select H, R, T, and W & OK 18 Nhập các thống số từ lần lặp tối ưu nhất , giải và xem kết quả ANSYS. ..12.Nhập giá trị giới hạn để thiết kế( ứng suất lớn nhất): State Variables → Add Chọn SMAX MAX = 53.19 & OK 11 13 Khai báo mục tiêu để tối ưu (VOLUME): Objective [OPVAR] Define Objective Function: VOLUME NAME Parameter Name: Chọn VOLUME & OK 14 Chọn kiểu phương pháp mà ANSYS sử dụng để tối ưu và số lần lặp mà nó sử dụng: Method/Tool Chọn Sub-Problem & OK 12 Maximum Iterations... nhất , giải và xem kết quả ANSYS Utility Menu Parameters Scalar Parameters Selection enter: H = Selection enter: W = Selection enter: R = Selection enter: T = Close & Accept & Accept & Accept & Accept 14 ANSYS Main Menu Solution → Solve → Current LS & OK General Post Proc → Plot Results → Contour Plot → →Stress & Von Mises (SEQV) & OK Nodal Solution ] 15 . ỨNG DỤNG ANSYS THIẾT KẾ TỐI ƯU CỦA TẤM PHẲNG CÓ LỖ Ở TÂM Một tấm phẳng hình vuông ở giữa tấm là một lỗ hình tròn có ứng suất phân bố đều lên lỗ là 30MPa. Mục đích của bài này là sử dụng phần thiết. phần thiết kế tối ưu trong Ansys để hiệu chỉnh kích thước của tấm phẳng và lỗ làm cực tiểu hóa thể tích của tấm phẳng mà không vượt quá ứng suất Von Mises lớn nhất là 53.19 MPa . Tấm phẳng làm. Assign → Type Plate & OK Tên của Log file được lưu lại ở bước vừa rồi. 11. Nhập các biến thiết kế và khoảng giá trị của chúng để hiệu chỉnh trong quá trình tối ưu: Design Variables Add Select