Tổng quan Abaqus CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phần I: Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) phương pháp số để giải toán mô tả phương trình vi phân riêng phần với điều kiện biên cụ thể Cơ sở phương pháp làm rời rạc hóa miền liên tục phức tạp toán Các miền liên tục chia thành nhiều miền (phần tử) Các miền liên kết với điểm nút Trên miền này, dạng biến phân tương đương với toán giải xấp xỉ dựa hàm xấp xỉ phần tử, thoả mãn điều kiện biên với cân liên tục phần tử Về mặt toán học, phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) sử dụng để giải gần toán phương trình vi phân phần (PTVPTP) phương trình tích phân, ví dụ phương trình truyền nhiệt Lời giải gần đưa dựa việc loại bỏ phương trình vi phân cách hoàn toàn (những vấn đề trạng thái ổn định), chuyển PTVPTP sang phương trình vi phân thường tương đương mà sau giải cách sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn,… PPPTHH không tìm dạng xấp xỉ hàm toàn miền xác định V mà miền Ve (phần tử) thuộc miền xác định hàm.Trong PPPTHH miền V chia thành số hữu hạn miền con, gọi phần tử Các miền liên kết với điểm định trước biên phần tử gọi nút Các hàm xấp xỉ biểu diễn qua giá trị hàm (hoặc giá trị đạo hàm) điểm nút phần tử Các giá trị gọi bậc tự phần tử xem ẩn số cần tìm toán Trong việc giải phương trình vi phân thường, thách thức tạo phương trình xấp xỉ với phương trình cần nghiên cứu, ổn định số học (numerically stable), nghĩa lỗi việc nhập liệu tính toán trung gian không chồng chất làm cho kết xuất xuất trở nên vô nghĩa Có nhiều cách để làm việc này, tất có ưu điểm nhược điểm PPPTHH lựa chọn tốt cho việc giải phương trình vi phân phần miền phức tạp (giống xe đường ống dẫn dầu) yêu cầu độ xác thay đổi toàn miền Ví dụ, việc mô thời tiết Trái Đất, việc dự báo xác thời tiết đất liền quan trọng dự báo thời tiết cho vùng biển rộng, điều thực việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Trên giới có nhiều phần mềm PTHH tiếng như: NASTRAN, ANSYS, TITUS, MODULEF, SAP 2000, CASTEM 2000, SAMCEF, ABAQUS, Phần :Giới thiệu ABAQUS cách xây dụng mô hình tính toán ABAQUS 2.1 Tổng quan ABAQUS Hiện ABAQUS phần mền lớn dùng để mô phong công trình,kết cấu dựa phương pháp phần tử hữu hạn, phạm vi giải vấn đề từ phân tích tuyến tính tương đối đơn giản đến vấn dề môn phi tuyến phúc tạp ABAQUS có kho phần tử phong phú, mô hình dạng Đồng thời kho mô hình vật liệu mô đại đa số tính vật liệu kết cấu điển hình, bao gồm kim loại, cao su, vật liệu cao phân tử, vật liệu phúc hợp, bê tông cốt thép,… ABAQUS không giải vấn đề phân tích kết cấu (ứng suất , chuyển vị), vần có khả mô nghiên cứu vấn đề lĩnh vực khác truyền đẫn nhiệt, phân tích âm thanh,điện tử, phân tích học môi trường điện áp ABAQUS có hai khối phân tích chủ yếu : ABAQUS/Standard ABAQUS/Explicit Ngoài hai khối phân tích phụ có công dụng đặc biệt : ABAQUS/Aqua ABAQUS/Design ABAQUS/CAE (Complete ABAQUS Evironment) khối giao tiếp với người dùng, làm công tác tiền xử lý thiết lập mô hình, gán đặc tính điều kiện biên, phân chia mạng lưới… ABAQUS/Viewer dùng để tiến hành phân tích sử lý kết 2.2 Các bước giả lập toán chương trình ABAQUS/CAE Giao diện ABAQUS/CAE: Hình 1: Giao diện ABAQUS/CAE Chúng ta làm việc nhiều với khối ABAQUS/ CAE mà phân tích làm việc với khối Khối làm việc với modul theo thứ tự sau: PART, PROPERTY, ASSEMBLY, STEP, INTERACTION, LOAD, MESH, JOB, VISUALYZATION, SKETCH Hình 2: modul làm việc khối ABAQUS / CAE Part: Modul hàng loạt công cụ dùng để xây dựng mô hình với biên dạng khác từ yếu tố đơn giản đến phức tạp Như điểm ( , đường thẳng ( nhật ( ), đường tròn ( ) đường cong ( ) ), hình chử ) từ phần tử đơn giản xây dựng nên biên dạng phức tạp Từ tạo nên mô hình phức tạp Ngoài ABAQUS có công cụ Import để nhập file xây dựng từ phần mềm khác tiện lợi cho việc xây dựng mô hình Chúng ta lấy mô hình chuẩn bánh răng, ổ lăn, đinh vít từ phần mềm khác SOLIDWORKS, CATIA để tiện cho việc đảm bảo tính tiêu chuẩn đồng Hình 3: thao tác nhập file xây dựng thông qua phần mền khác Property: Đây modul dùng để gán thuộc tính vật liệu cho phần mô hình Công cụ Tool / Partition để phân chia mô hình theo phần mong muốn Property / Creat Section dùng để tạo nên mặt cắt với đặc tính vật liệu định nghĩa Property / Creat Material Sau dùng công cụ Property / Section ta mặt cắt yêu cầu gán vào partition Property/ Assige section Từ hoàn thành việc xây dựng gán vật liệu cho mô hình Assembly: Modul modul dùng tạo sửa đổi lắp ghép cụm mô hình Nó làm nhiệm vụ lắp ghép phận mô hình xây dựng từ phần Part Dùng công cụ Instance part để đưa khối Partition vào vẻ lắp thực công việc lắp ghép Nếu không thay đổi mặc định giữ nguyên cho hình dạng vị trí partiton xây dựng phần trước Chúng ta sử dụng lệnh Assembly / Instance part có cửa sổ xuất sau: Hình 4: Thao tác Assembly Dependent ( mesh on part ) lựa chọn việc lắp ghép có phụ thuộc vào lưới chia Ngược lại Independent ( mesh on part ) lựa chọn không phụ thuộc vào lưới chia Chế độ tự động bù từ đối tượng ( Auto- offset ) tùy chọn Ngoài giống phần mềm khác đưa đối tượng vào vẽ lắp cần chỉnh sửa chúng xếp theo thứ tự định ABAQUS vậy, hổ trợ công cụ Linear pattern Instance , Radial pattern , Edit feature , Translate Instance , Suppess feature , Delete feature , Rotate … để xắp xếp chỉnh sửa đối tượng đưa vào Ngoài thao tác lệnh hỗ trợ Menu bar nghiên cứu thực để đạt mục đích yêu cầu Sau hoàn thành modul có mô hình với đầy đủ phận lắp ghép chúng với Step: Các bước tính toán điều kiện biên cho toán phần mềm đưa nhờ vào modul Step cần dùng lệnh Creat step tạo bước tính toán cho toán yêu cầu Việc thiết lập lựa chọn output cho ta kết đầu mong muốn Interaction: Bạn sử dụng modul để xác định quản lí đối tượng sau đây: - Cơ khí nhiệt tương tác vùng mô hình khu vực mô hình môi trường xung quanh Các khu vực giao diện khớp nối Phân tích hạn chế vùng mô hình Quán tính ( khối lượng, quán tính quay, nhiệt, điện dung) vùng mô hình Vết nứt vùng mô hình Lò xo giảm chấn hai điểm mô hình điểm mô hình mặt đất Thiết lập điều kiện tiếp xúc, toán có liên quan đến ứng suất, độ bền tiếp xúc hệ số ma sát v.v ta có số thông số thiết lập hình Hình 5: Thiết lập bước tính toán Load:Sử dụng modul để xác định quản lí yếu tố sau: Đặt tải trọng: Dùng lệnh Load / Create load để đặt tải trọng cho toán Chúng ta lựa chọn loại tải trọng khác mà ABAQUS đưa ra, hình vẽ ba loại tải trọng thường dùng thực tế Hình 6: Đặt tải trọng tác dụng Điều kiện biên: Sử dụng lệnh Load / Create Boundary condition để đặt điều kiện biên cho mô hình Chúng ta hạn chế hết bậc tự hạn chế bậc tự cần thiết Trong bảng Edit Boundary Condition: Hình 7: Đặt điều kiện biên Xác đinh trước điều kiện độ cứng,vận tốc Sử dụng lệnh Load / Creat Predefined field để đặt điều kiện ban đầu cho yếu tố, vùng mô hình Hay đặt trường hợp tải cụ thể với công cụ Load / Creat load case : Có nghĩa trường hợp tải tập hợp tải điều kiện biên sử dụng để xác định điều kiện tải cụ thể Có thể sử dụng nhiều trường hợp tải để nghiên cứu phản ứng tuyến tính cấu trúc chịu tải Ví dụ loạt tải khác như: Tĩnh nhiễu loạn, tải động, tĩnh tải… Trong công cụ sử dụng công cụ Load / create Load Load / Create boundary condition dễ dùng thích hợp với toán Hai công cụ lại dùng trường hợp phức tạp hơn, với yêu cầu đặc biệt Mesh: Modul Mesh chứa công cụ cho phép tạo mắt lưới phận lắp ráp tạo ABAQUS / CAE Ngoài ra, modul chứa chức xác minh lưới có Chia lưới với kích thước nhỏ toán có kết xác Chúng ta chia lưới tự động chia theo đối tượng tùy theo mức độ yêu cầu toán Job: Là modul thực bước giải sau hoàn thành yêu cầu toán Hoàn thành modul lúc toán giải Modul cho phép xuất file *.INP, *.ODB, *.DAT…đưa kết toán Visualization: Là modul chứa công cụ để thể kết hình ảnh chuyển vị kèm theo thông số ứng suất, chuyển vị… Phân tích kết thu Khi hoàn tất trình mô phỏng, toàn kết toán ghi vào file *.ODB, quan sát trạng thái ứng suất, biến dạng phần tử thong qua chuyển vị màu sắc phần tử Bên cạnh đó, ABAQUS cho phép ta suất kết dạng số, với tọa độ thứ tự phần tử, nút Trong toán chúng ta, kết chủ yếu quan tâm ứng suất, cụ thể ứng suất Von-Mises ... TITUS, MODULEF, SAP 2000, CASTEM 2000, SAMCEF, ABAQUS, Phần :Giới thiệu ABAQUS cách xây dụng mô hình tính toán ABAQUS 2.1 Tổng quan ABAQUS Hiện ABAQUS phần mền lớn dùng để mô phong công trình,kết... trường điện áp ABAQUS có hai khối phân tích chủ yếu : ABAQUS/ Standard ABAQUS/ Explicit Ngoài hai khối phân tích phụ có công dụng đặc biệt : ABAQUS/ Aqua ABAQUS/ Design ABAQUS/ CAE (Complete ABAQUS Evironment)... lưới… ABAQUS/ Viewer dùng để tiến hành phân tích sử lý kết 2.2 Các bước giả lập toán chương trình ABAQUS/ CAE Giao diện ABAQUS/ CAE: Hình 1: Giao diện ABAQUS/ CAE Chúng ta làm việc nhiều với khối ABAQUS/