LX Thuy_hướng dẫn tính toán kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn và sử dụng phần mềm ANSYS

Báo cáo trình bày phương pháp chung tính toán kết cấu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn. Những thông tin cơ bản về phần mềm ANSYS và lập trình trên nền phần mềm ANSYS. Sử dụng công cụ lập trình, giải quyết một số bài toán tĩnh và động

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

Ứng dụng phần mềm ANSYS tính toán kết cấu vỏ trụ thoải

chịu tác dụng của sóng xung kích

Mã số đề tài: 01/CK/2016

Lĩnh vực đăng ký thực hiện: Cơ khí

Hà Nội, 4 - 2016

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

Ứng dụng phần mềm ANSYS tính toán kết cấu vỏ trụ thoải

chịu tác dụng của sóng xung kích

Mã số đề tài: 01/CK/2016

Lĩnh vực đăng ký thực hiện: Cơ khí

Học viên tham gia thực hiện: 03

1 Học viên Chủ trì:

Trần Đức Trọng - Lớp Chế tạo máy – Đại đội 249 – Tiểu đoàn 2

2 Học viên tham gia:

Ngô Mạnh Dũng - Lớp Chế tạo máy – Đại đội 249 – Tiểu đoàn 2 Phạm Tấn Toàn - Lớp Chế tạo máy – Đại đội 249 – Tiểu đoàn 2 Cán bộ hướng dẫn:

GV.ThS Lê Xuân Thùy – Bộ môn Cơ học vật rắn – Khoa Cơ khí

MỤC LỤC

Trang

DANH MỤC BẢNG BIỂU iii

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 3

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ PHẦN MỀM ANSYS 1.1 Sơ lược về phương pháp phần tử hữu hạn FEM 3

1.1.1 Phương pháp phần tử hữu hạn 3

1.1.2 Các bước giải bài toán FEM 3

1.2 Giới thiệu chung về phần mềm Ansys 5

1.2.1 Phần mềm Ansys 5

1.2.2 Các modules của Ansys/Structural 6

1.3 Giải bài toán phân tích kết cấu trên Ansys 7

1.3.1 Các bước thực hiện giải bài toán bằng phần mềm ANSYS 7

1.3.2 Sử dụng menu cơ bản 7

1.3.3 Lập trình giải bài toán phân tích kết cấu trong Ansys 17

1.4 Kết luận chương 1 21

CHƯƠNG 2 22

MỘT SỐ PHẦN TỬ THÔNG DỤNG VÀ QUY TRÌNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ TRÊN NỀN PHẦN MỀM ANSYS 2.1 Một số phần tử thông dụng 22

2.1.1 Các kiểu phần tử thường dùnng trong ANSYS 22

2.1.2 Phần tử BEAM4 23

2.1.3 Phần tử SHELL63 26

2.2 Quy trình tính toán kết cấu vỏ chịu tác dụng của tải trọng tĩnh 27

2.2.1 Xác định các thông số hình học của kết cấu vỏ ( Trụ panel) 27

2.2.2 Xây dựng mô hình vỏ và chia lưới phần tử 28

2.2.4 Đặt tải vả giải 32

2.3 Quy trình tính toán kết cấu vỏ chịu tác dụng của tải trọng động 33

2.4 Kết luận chương 2 34

CHƯƠNG 3 35

TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ TRỤ THOẢI CHỊU TÁC DỤNG CỦA SÓNG XUNG KÍCH 3.1 Bài toán cơ bản 35

3.2 Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến đáp ứng động của kết cấu khi chịu tải trọng sóng xung kích tác dụng 42

3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của chiều dày vỏ w 42

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của góc mở θ 44

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của biên độ tải trọng 45

3.3 Khảo sát trường hợp vỏ có gân gia cường 47

3.4 Kết luận chương 3 51

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO 54

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Bảng so sánh giá trị chuyển vị, biến dạng, ứng suất 20

Bảng 3.1 Giá trị cực trị của đáp ứng tại điểm giữa vỏ (điểm A) 42

Bảng 3.2 Giá trị cực trị đại lượng tính tại điểm A khi thay đổi w 42

Bảng 3.3 Giá trị cực trị đại lượng tính tại điểm A khi thay đổi θ 44

Bảng 3.4 Giá trị cực trị đại lượng tính tại điểm A khi thay đổi pmax 45

Bảng 3.5 So sánh giá trị cực trị của có gân và vỏ không có gân 48

Bảng 3.6 Cực trị của đáp ứng tại điểm giữa vỏ (điểm A) 50

Bảng 3.7 So sánh giá trị cực trị của đáp ứng tại điểm giữa vỏ (điểm A) của có gân và vỏ không có gân 51

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Trục bậc 4

Hình 1.2 Giao diện màn hình chính của Ansys 8

Hình 1.3 Chọn kiểu phần tử 9

Hình 1.4 Nhập thông số hình học cho đoạn trục thứ nhất 10

Hình 1.5 Nhập thông số hình học cho đoạn trục thứ hai 11

Hình 1.6 Khai báo các thông số vật liệu 11

Hình 1.7 Nhập vị trí các nút phần tử 12

Hình 1.8 Chon thông số hình học 1 cho đoạn trục 1 12

Hình 1.9 Mô hình đoạn trục thứ nhất 13

Hình 1.10 Lựa chọn thông số hình học cho đoạn trục thứ hai 13

Hình 1.11 Áp đặt điều kiện biên tại nút 1 14

Hình 1.12 Đặt lực tại nút 3 14

Hình 1.13 Biến dạng chuyển vị UX 15

Hình 1.14 Xuất kết quả 16

Hình 1.15 Kết quả biến dạng chuyển vị UX 16

Hình 1.16 Kết quả ứng suất SX 17

Hình 1.17 Nhập chương trình tính 18

Hình 1.18 Kết quả bài toán của chương trình 20

Hình 2.1 Mô hình, địa điểm nút, phối hợp hệ thống cho phần tử BEAM4 24

Hình 2.2 Mô hình, địa điểm nút, phối hợp hệ thống cho phần tử SHELL63 26 Hình 2.3 Mô hình vỏ trụ trơn 28

Hình 2.4 Mô hình chia lưới của vỏ trụ trơn 28

Hình 2.5 Mô hình khối cơ bản vỏ gân gia cường 29

Hình 2.6 Mô hình khối cơ bản vỏ gân gia cường 29

Hình 2.7 Vỏ trụ có 2 cạnh ngàm 30

Hình 2.8 Vỏ trụ có 4 cạnh ngàm 30

Hình 2.9 Tải trọng tĩnh đặt tại một điểm 32

Hình 2.10 Vỏ trụ chịu tải trọng phân bố đều 32

Hình 3.1 Mô hình bài toán 35

Hình 3.2 Quy luật biến thiên tải trọng sóng xung kích 35

Hình 3.3 Mô hình phần tử hữu hạn vỏ 36

Hình 3.4 Trường chuyển vị theo phương z khi lực tập trung tác dụng 37

Hình 3.5 Trường ứng suất pháp theo phương x khi lực tập trung tác dụng 37

Hình 3.6 Trường chuyển vị theo phương z khi áp suất tĩnh tác dụng 39

Hình 3.7 Trường ứng suất pháp theo phương x khi áp suất tĩnh tác dụng 39

Hình 3.8 Trường chuyển vị theo phương z tại bước thời gian cuối 40

Hình 3.9 Đáp ứng chuyển vị theo phương z tại điểm giữa vỏ theo thời gian 40

Hình 3.10 Đáp ứng ứng suất σx tại điểm giữa vỏ theo thời gian 41

Hình 3.11 Đáp ứng ứng suất σy tại điểm giữa vỏ theo thời gian 41

Hình 3.12 Biến thiên chuyển vịWmax tại A theo w 43

Hình 3.13 Biến thiên ứng suất σxmax, σymax tại A theo w 43

Hình 3 14 Biến thiên chuyển vị Wmax tại A theo θ 44

Hình 3 15 Biến thiên ứng suất, σymax tại Atheo θ 45

Hình 3.16 Biến thiên chuyển vị Wmax tại A theo pmax 46

Hình 3.17 Biến thiên ứng suất σxmax, σymax tại A theo pmax 46

Hình 3.18 Mô hình vỏ gân 47

Hình 3.19 Trường chuyển vị theo phương z khi lực tập trung tác dụng 48

Hình 3.20 Trường chuyển vị theo phương z khi tải áp suất tĩnh tác dụng 48

Hình 3.21 Trường ứng suất pháp theo phương x khi tải áp suất tĩnh tác dụng49 Hình 3.22 Trường ứng suất pháp theo phương y khi tải áp suất tĩnh tác dụng49 Hình 3.23 Ứng suất phân bố tập trung trên gân 50

Hình 3.24 Đáp ứng chuyển vị của vỏ có gân và không có gân 50

Hình 3.25 Đáp ứng chuyển vị của vỏ có gân theo phương z tai bước cuối 51

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Kết cấu dạng tấm, vỏ là dạng kết cấu khá phổ biến, thường gặp trong các lĩnh vực như: giao thông, hàng không vũ trụ, khai thác khoáng sản, xây dựng, quốc phòng chẳng hạn khung máy bay, nắp hầm trú ẩn, hầm đường bộ, vỏ kết cấu của trang bị trong công binh, v v Trong lĩnh vực quốc phòng, các kết cấu này thường yêu cầu phải chịu được tải trọng sóng xung kích Nghiên cứu tính toán, lựa chọn thông số hợp lý kết cấu vỏ trụ thoải chịu tác dụng của sóng xung kích nhằm nâng cao hiệu quả khai thác sử dụng, đảm bảo an toàn, kéo dài tuổi thọ, phục vụ tốt hơn cho nền kinh tế và an ninh quốc phòng là điều

cấp thiết hiện nay Do đó đề tài “Ứng dụng phần mềm ANSYS tính toán kết cấu vỏ trụ thoải chịu tác dụng của sóng xung kích” mà nhóm nghiên cứu

lựa chọn thực hiện có ý nghĩa khoa học và thực tiễn

2 Mục tiêu của đề tài

- Xây dựng thuật toán PTHH và chương trình máy tính ứng dụng phần

mềm ANSYS phân tích đáp ứng động lực học kết cấu vỏ trụ thoải có gân và

không có gân chịu tác dụng của các mô hình tải trọng tĩnh và động

- Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến đáp ứng động của vỏ trụ thoải chịu tác dụng của sóng xung kích

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

-Về kết cấu: Vỏ trụ thoải không có gân và có gân gia cường với các điều

kiện liên kết khác nhau

-Về tải trọng:Tải trọng tĩnh mô phỏng các lực tác dụng một điểm, áp

suất tĩnh tác dụng lên bề mặt ngoài vỏ trụ

Tải trọng động mô phỏng sóng xung kích do bom đạn gây ra

4 Mục tiêu giải quyết của đề tài

Xác định đáp ứng động của vỏ trụ để làm cơ sở lựa chọn thông số hình học kết cấu vỏ khi tính toán thiết kế

5 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu bằng lý thuyết tính theo phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) và ứng dụng phần mềm ANSYS để khảo sát đáp ứng động của vỏ trụ thoại chịu tác dụng của sóng xung kích

6 Cấu trúc đề tài

Đề tài gồm 60 trang thuyết minh, trong đó có 8 bảng, 53 đồ thị, hình vẽ,

7 tài liệu tham khảo, được cấu trúc bởi phần mở đầu, 3 chương, phần kết luận

và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phần phụ lục

Mở đầu: Trình bày tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu, đối tượng, phạm

vi và phương pháp nghiên cứu của đề tài

Chương 1:Tổng quan phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm

Kết luận và kiến nghị: Trình bày các kết quả chính, những việc đã thực

hiện được và các kiến nghị

Tài liệu tham khảo

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

VÀ PHẦN MỀM ANSYS 1.1 Sơ lược về phương pháp phần tử hữu hạn FEM

1.1.1 Phương pháp phần tử hữu hạn

Như đã biết, tất cả các bài toán cơ học vật rắn đều có thể biểu diễn ở dạng các phương trình toán học mà điển hình là các phương trình vi phân liên kết với các điều kiện biên Đối với những bài toán đơn giản thì có thể tìm được lời giải chính xác Tuy nhiên, hầu hết các bài toán có phương trình mô tả

và biên khảo sát rất phức tạp, do đó việc tìm lời giải chính xác cho bài toán gặp rất nhiều khó khăn, mà đôi lúc không thể giải được Để khắc phục những khó khăn này, nhiều phương pháp đã được ra đời Trong những số phương pháp đó, nổi bật và thường dùng nhất là phương pháp phần tử hữu hạn (Finite element method) Ý tưởng của phương pháp phần tử hữu hạn là chia vật thể ra thành một tập hợp hữu hạn các miền con (gọi là phần tử) liền nhau, liên kết với nhau thông qua các nút, đường hoặc bề mặt phần tử Trường chuyển vị, biến dạng, ứng suất được xác định trên từng phần tử Dạng phần tử có thể là thanh, dầm, giàn, tấm, vỏ, khối

1.1.2 Các bước giải bài toán FEM

1 Rời rạc hóa miền khảo sát (tạo lưới cho phần tử): chia vật ra thành nhiều phần tử sao cho tính chất vật lý của mỗi phần tử không thay đổi Nếu vật có biên dạng phức tạp thì chia các phần tử ở gần biên sao cho thật nhuyễn

2 Xây dựng các phương trình phần tử

3 Lắp ghép các phương trình phần tử và tìm ra ma trận độ cứng

4 Khử các điều kiện biên

5 Giải hệ phương trình toàn cục

6 Tính toán các kết quả

Ví dụ:

Cho một trục bậc chịu tác dụng của lực P = 10 N Biết tiết diện các đoạn

A1=2 10-5 m2; A2 = 10-5m2; chiều dài các đoạn l1   l2 l 0,1m; và môđun

đàn hồi: E1 = E2 = 2 1011 N/m2 Hãy xác định chuyển vị tại B và C; biến dạng, ứng suất trong các đoạn trục AB, BC

2 3

5 Áp đặt điều kiện biên:

phương trình trên Cuối cùng ta thu được hệ phương trình:

2 4

6 Xác định chuyển vị, biến dạng, ứng suất

Giải hệ phương trình trên ta được:

7 2

7 3

đó Ansys đã nhanh chóng lan sang các nước khác trên thế giới, như: Cộng hòa liên bang Đức, Áo, Thụy Sĩ, Nhật, Trung Quốc, Việt Nam, qua nhiều phiên bản với các chức năng ngày càng được bổ sung đầy đủ hơn để giải quyết các bài toán trong thực tế

Là một trong nhiều chương trình phần mềm công nghiệp, Ansys sử dụng phương pháp Phần tử hữu hạn – PTHH (FEM) để phân tích các bài toán vật lý – cơ học, chuyển các phương trình vi phân, phương trình đạo hàm riêng từ dạng giải tích về dạng số, với việc sử dụng phương pháp rời rạc hóa sử dụng

ẩn số là chuyển vị nút để giải

Nhờ ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, các bài toán kỹ thuật về

cơ, nhiệt, thủy khí, điện từ, sau khi mô hình hóa và xây dựng mô hình toán học, cho phép giải chúng với nhiều điều kiện biên cụ thể với số bậc tự do lớn

- Các tính năng nổi bật của Ansys:

+ Khả năng đồ họa mạnh (AUTO CAD), giúp cho việc mô hình hóa nhanh, chính xác Có khả năng kết nối với các phần mềm như CAD, MATLAB

+ Giải được nhiều loại bài toán: Cơ khí, công trình, điện, điện tử, điện từ, nhiệt, lưu chất, trường cặp đôi

+ Thư viện phần tử lớn, có khả năng phát sinh phần tử thông minh (Element birth and death) thuận lợi trong việc giải các bài toán thay đổi cấu trúc kết cấu

+ Có khả năng giải các bài toán với nhiều dạng tải trọng: tĩnh, động, tiền định, ngẫu nhiên,

+ Xử lý kết quả nhanh, thuận lợi và tối ưu

+ Ngôn ngữ lập trình thuận lợi: có thể lập trình trực tiếp trong cửa sổ Ansys hoặc trong màn hình Word, cũng có thể kết hợp lập trình bằng câu lệnh

và dùng menu

+ Là công cụ thử nghiệm số tối ưu

+ Hệ thống menu trực quan, giúp người sử dụng dễ theo dõi, thao tác + Có thư viện các hàm và tài liệu tham khảo lớn, giúp cho người sử dụng nghiên cứu nâng cao

1.2.2 Các modules của Ansys/Structural

1) Tính toán cấu trúc tĩnh (Structural Static Analysis)

2) Tính toán dạng dao động (Modal Analysis)

3) Tính toán đáp ứng điều hòa (Harmonic Response Analysis)

4) Tính toán động lực học (Transient Dynamic Analysis)

5) Phân tích phổ (Spectrum Analysis)

6) Tính toán ổn định (Buckling Analysis)

7) Tính toán phi tuyến (Nonlinear Structural Analysis)

8) Giải bài toán cơ học phá hủy (Fracture Mechanics), cơ học mỏi (Fatigue Mechanics)

9) Giải bài toán cơ học vật liệu composite (Composite Structural Analysis)

1.3 Giải bài toán phân tích kết cấu trên Ansys

1.3.1 Các bước thực hiện giải bài toán bằng phần mềm ANSYS

- Bước 1: Định nghĩa tên file

- Bước 2: Định nghĩa tiêu đề mới

- Bước 3: Xây dựng mô hình tính

- Bước 4: Chọn phương pháp giải, điều kiện biên, giải bài toán

+ Định nghĩa kiểu bài tính

1.3.2 Sử dụng menu cơ bản

a, Ưu nhược điểm của phương pháp tính toán sử dụng menu

Ứng dụng Ansys để giải quyết bài toán cơ học, phương pháp phổ biến hiện nay là sử dụng menu để tiến hành các bước giải theo như đã trình bày ở

mục Ưu điểm của phương pháp này là trực quan, dễ nhận biết các thông số khi thực hiện công việc khai báo Các phần mềm thiết kế, hay phần mềm phân tích kết cấu khác hiện nay đa phần đều sử dụng menu để khai báo và nhập các thông số cần thiết, do vậy khi làm việc với Ansys, việc sử dụng menu trở nên thiện và thường được người dùng nghĩ đến; đặc biệt, có nhiều tài liệu hướng dẫn đã được xuất bản nên việc tìm hiểu phần mềm theo hướng này cũng thuận lợi hơn

Hình 1.2 Giao diện màn hình chính của Ansys

Tuy nhiên, trong quá trình ứng dụng phần mềm Ansys với việc sử dụng menu, nhóm tác giả nhận thấy phương pháp này có một số yếu điểm nhất định:

- Sự linh hoạt khi sử dụng menu không cao, thể hiện ở chỗ: khi ta giải một bài toán cụ thể với các thông số xác định, tường minh, việc thao tác trên menu được thực hiện bình thường; thực tế khi tính toán, đặc biệt với bài toán thiết kế, các thông số của bài toán có thể thay đổi: thay đổi về thông số hình học, cấu trúc mô hình, thông số vật liệu, tải trọng tác dụng lên kết cấu, … Khi

đó, sử dụng menu để tiến hành các bước giải sẽ làm chúng ta khó thay đổi các yếu tố trên, gây khó khăn trong việc quản lý chương trình

- Thao tác sử dụng menu chiếm khá nhiều thời gian Trong một số trường hợp, chẳng hạn với bài toán phân tích tĩnh, việc sử dụng menu sẽ cho hiện thị ra các bảng thông số nhiều giá trị, trong đó có nhiều thông số không cần thiết phải nhập, do vậy dễ gây nhiễu cho người mới học sử dụng phần mềm

Để khắc phục các yếu điểm trên, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu một phương pháp khác để sử dụng phần mềm Ansys là ứng dụng ngôn ngữ lập trình

b, Ví dụ bài toán giải bằng phương pháp sử dụng menu cơ bản

Giải bán toán trong mục 1 1 2 bằng phương pháp sử dụng menu

Xuất hiện hộp thoại Beam Tool, tại Offset to chọn Centroid

Sub-type : Hình dạng mặt cắt ngang của dầm, chọn hình tròn

R: Bán kính hình tròn

N : Số đoạn chia theo chu vi đường tròn ngoài, 8 N 120(thông số làm thay đổi độ chính xác N lớn thì độ chính xác lớn), mặc định N=8 Bài toán chọn N=20

T= Số đoạn chia theo bán kính Mặc định T=2

Nhấn Apply

Nhấn Preview để xem các đặc trưng hình học của trục

Hình 1.4 Nhập thông số hình học cho đoạn trục thứ nhất

Sau đó tại ID chọn 2 để nhập thông số cho đoạn dầm thứ 2

Kết thúc nhấn OK

Hình 1.5 Nhập thông số hình học cho đoạn trục thứ hai

3 Khai báo các thông số vật liệu: Material Properties: EX: 2e11 N/m2 và PRXY: 0 3

Preprocessor > Material Props > Material Models > Structural > Linear > Elastic > Isotropic >

Nhập 2e11 cho EX và 0 3 cho PRXX

Hình 1.6 Khai báo các thông số vật liệu

Tương tự đối với đoạn dầm thứ 2 tạo bởi nút 2 và nút 3 Ta được

Hình 1.10 Lựa chọn thông số hình học cho đoạn trục thứ hai

7 Áp đặt điều kiện biên và lực tác dụng

- Điều kiện biên: Tại nút 1 là ngàm

Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply >

Structural > Displacement > On Nodes> Chọn nút 1

Tại hộp thoại Appply U ROT on Nodes chọn ALL DOF (Hạn chế tất cả

các bậc tự do)

Hình 1.11 Áp đặt điều kiện biên tại nút 1

Hình 1.12 Đặt lực tại nút 3

DISPLACEMENT VALUE : giá trị chuyển vị ban đầu, mặc định bằng 0 -Đặt lực :Solutions > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes> Chọn nút 3

Tại hộp thoại Apply F/M on Nodes

Lab : Chiều tác dụng lực Chọn FX (lực kéo dọc trục)

VALUE: Giá trị lực Nhập 10

Kết thúc đặt lực nhấn OK

8 Giải bài toán:

Main Menu > Solution > Solve > Current LS

9 Xem biến dạng và ứng suất

Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot> Nodal Solution

Select DOF solution> UX

Tại hộp thoại Size and Shape

Display of element: kích on để bật chế độ hiển thị

Xuất kết quả dưới dạng ảnh : File>Report Generator>Append>OK

Hình 1.14 Xuất kết quả

Hình 1.15 Kết quả biến dạng chuyển vị UX

Hình 1.16 Kết quả ứng suất SX

Kết quả bài toán :

7 2

7 3

1.3.3 Lập trình giải bài toán phân tích kết cấu trong Ansys

a, Ưu thế của việc sử dụng ngôn ngữ lập trình

Những nhược điểm của phương pháp sử dụng menu cũng chính là ưu điểm của phương pháp phân tích sử dụng ngôn ngữ lập trình

Một trong những ưu điểm nổi bật của phương pháp này chính là sự linh hoạt và rất dễ trong việc quản lý, lưu trữ Công việc lập trình có thể thực hiện trong 1 bản word: file doc, hoặc trong text document: file txt, Để chạy chương trình, ta copy các câu lệnh trong chương trình, theo thứ tự của nó chuyển vào mục Ansys command prompt, nhấn Enter để khởi chạy; hoặc có thể chạy toàn bộ chương trình một cách dễ dàng bằng cách theo đường dẫn File/Read input from/ rồi chọn đến file chương trình định dạng file txt, khi đó Ansys sẽ tự động đọc các câu lệnh trong file txt theo thứ tự từ đầu đến cuối chương trình

Khi muốn thay đổi một thông số bất kỳ, ta thay trực tiếp trong các câu lệnh, khi này ta đã có một chương trình mới, chạy chương trình này, người sử dụng có kết quả hoàn toàn độc lập với chương trình cũ trước đó, do vậy các kết quả đưa ra đảm bảo độ tin cậy cao mà không lo ngại việc nhầm lẫn trong thao tác làm cho kết quả trong các chương trình ảnh hưởng lẫn nhau

Sự tiện lợi trong các vòng lặp, cấu trúc câu lệnh điều kiện *If … then …

*else, … tạo điều kiện thuận lợi cho người sử dụng có thể thực hiện các công việc khai báo phức tạp Đặc biệt trong các bài toán cơ học với tải trọng tác dụng phức tạp, việc sử dụng ngôn ngữ lập trình thể hiện ưu điểm vượt trội so với việc sử dụng menu

Để phát huy tính trực quan đồ họa của phần mềm, đặc biệt để dễ tiếp cận cho người mới sử dụng phần mềm, khi ứng dụng phương pháp lập trình, ta nên chọn phương án chạy từng đoạn chương trình, kết hợp xem các biểu hiện trên màn hình để có những điều chỉnh phù hợp

Thực tế khi sử dụng, thường kết hợp dùng ngôn ngữ lập trình và sử dụng menu: khi khai báo các thông số, khởi tạo mô hình đến việc giải bài toán: sử dụng ngôn ngữ lập trình; khi lấy kết quả phục vụ việc khảo sát: sử dụng menu

Hình 1.17 Nhập chương trình tính

b, Ví dụ cho bài toán giải bằng phương pháp sử dụng ngôn ngữ lập trình

Chương trình bài toán TITLE, VI DU LAP TRINH

/PREP7

SECT, 1, BEAM, CSOLID !Chọn mặt cắt ngang là hình tròn

SECD, 2 52313E-3, 20 !Khai báo bán kính R1=2 52313E-3

/SOLU! Bắt đầu giải

DK, 1, ALL !Áp đặt điều kiện tại điểm 1 là ngàm

FK, 3, FX, 10 ! Đặt lực tại điểm 3

SOLVE !Giải

Nhận xét: Kết quả tính toán bằng phần mềm ANSYS có độ chính xác

cao, độ tin cậy lớn Đáp ứng được yêu cầu về tính toán để khảo sát đáp ứng

vỏ trụ thoải chịu tác dụng của sóng xung kích

1.4 Kết luận chương 1

Có thể thấy phần mềm Ansys dựa trên phương pháp phân tích phần tử hữu hạn có rất nhiều thế mạnh trong mô phỏng ứng xử của một hệ vật lý khi chịu tác dụng của các loại tải trọng khác nhau Đặc biệt là trong bài toán phân tích tính toán thiết kế cơ khí và tiện lợi hơn khi môi trường Ansys cho phép người dùng tùy biến lập trình các bài toán từ đơn giản đến phức tạp (bằng lệnh code) đáp ứng được nhu cầu của thời đại công nghiệp mà không nhất thiết phải theo menu Ansys đã trở thành một công cụ rất hữu hiệu trong việc giải các bài toán phân tích kết cấu, ngày càng được ứng dụng nhiều các lĩnh vực công nghiệp như công nghiệp vũ trụ hàng không, otô, xây dựng cầu đường… Vì vậy, nhóm nghiên cứu thiết nghĩ, trong tương lai cần phổ biến phần mềm vào các chương trình giảng dạy cho các đối tượng học sinh, sinh viên… để người học làm quen, tiếp cận với thế mạnh của công cụ máy tính và bắt kịp với xu thế ứng dụng công nghệ hiện đại vào khoa học kỹ thuật ngày nay

CHƯƠNG 2 MỘT SỐ PHẦN TỬ THÔNG DỤNG VÀ QUY TRÌNH TÍNH TOÁN

KẾT CẤU VỎ TRÊN NỀN PHẦN MỀM ANSYS 2.1 Một số phần tử thông dụng

2.1.1 Các kiểu phần tử thường dùnng trong ANSYS

SPAR Phần tử thanh

BEAM : Phần tử Dầm

SHELL :Phần tử dạng tấm vỏ

ShearPnl :PT tấm điện- từ, 4 nút, Panel, uốn xoắn SHELL28

PIPE :Phần tử ống

IMMORSED : PT ống mềm hoặc cáp PIP59

2D-SOLID :Phần tử khối đặc 2D

2D-ELAST : Phần tử khối đặc 2D đàn hồi

BEAM4 3D- ELAST : PT Dầm đàn hồi 3D, 2~3 nút

BEAM4 là một kiểu phần tử đơn trục với sức căng, nén, xoắn, và khả năng uốn cong Các phần tử cơ sở có sáu bậc tự do ở mỗi nút: dịch chuyển trong x, y, z và các góc xoay ROTX, ROTY, ROTZ Có ứng suất và khả năng lệch lớn Lựa chọn phù hợp để sử dụng trong các bài toán có độ võng lớn (xoay hữu hạn)

Các phần tử được xác định bởi hai hoặc ba nút, diện tích mặt cắt ngang, hai Mômen quán tính (Izz và IYY), hai độ dày (TKY và TKZ), một góc định hướng (θ) về các phần tử x-trục, Mômen quán tính (IXX), và các tính chất vật