Hướng dẫn sử dụng chi tiết cách sử dụng và ứng dụng phần mềm RDM ứng dụng cho môn: Phương pháp phần tử hữu hạn Sức bền vật liệu Cảm ơn các bạn đã xem tài liệu Chúc các bạn thành công
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHI BÁO CÁO THỰC HÀNH Môn học: Phương pháp phần tử hữu hạn Đề tài: Tìm hiểu module Flexion thuộc phần mềm hỗ trợ môn học RDM GVHD : Mai Tiến Hậu Lớp : DHCT10A Nhóm :I Danh sách nhóm: • • • • Nguyễn Văn Hoàng Nguyễn Duy Hưng Phạm Văn Khánh Trương Hoàng Thảo Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 10 năm 2016 Mục lục A B C A Phần giới thiệu: I Phần mềm RDM: D E Phần mềm RDM gồm phần: F • • • • Mudul flexion Mudul ossatures Mudul rosettes Mudul elements finis II Giới thiệu về Module flexion: Là mudule giải các bài toán tĩnh các kết cấu dầm thẳng chịu uốn đơn phương pháp phần tử hữu hạn Module này sử dụng cho các trường hợp: G H + Tải trọng tập trung và tải trọng nút I + Tải trọng phân bố đều và tải trọng tuyến tính J + Tính đến trọng lượng bản thân dầm K + Xét đến dịch chuyển gối tựa L + Trường hợp gối tựa đàn hồi Các giả thuyết : M - Vật liệu đồng chất, đẳng hướng và đàn hồi tuyến tính N - Các chuyển vị và biến dạng là bé - Khi chịu tải, các mặt cắt ngang phằng và vuông góc với trục dầm (giả thiết Bernoulli) O Các kí hiệu quy ước sử dụng chương trình : P - Trục X là trục dầm Q - Mặt phẳng X-Y là mặt phẳng đối xứng dầm - Trục Z tạo với trục X và Y thành một tam diện thuận, các trục Y và Z là các trục quán tính chính trung tâm mặt cắt ngang R - Lực cắt (Ty) và momen uốn (Mfz), sức bền vật liệu, nhiên quy ước về dấu lực cắt ngược với quy ước sức bền vật liệu S -Khi phân tích theo FEM, kết cấu được rời rạc hóa, tức phân chia thành các phần tử (tương tự sức bền vật liệu) Với dầm thẳng xét, quá trình này này đơn giản là việc phát sinh thêm các nút T Những điểm mạnh: • Nhỏ gọn, cài đặt đơn giản • Tích hợp với các loại hệ điều hành • Hình ảnh trực quang, dễ sử dụng • Rất thích hợp cho công tác giảng dạy và cho những người mới tìm hiểu Những điểm hạn chế : Chỉ áp dụng với các bài toán tuyến tính , không tính được cho vật liệu composite, vật liệu bất đẳng hướng Chỉ giải những bài toán nhỏ ( số bậc tự hạn chế ), không mô hình hóa và không giải được các kết cấu 3d ( ansys chẳng hạn) • • U V B Giao diện phần mềm: I Thanh menu: W • • • • • • • • • Defflection: Biểu đồ chuyển vị Slope: Góc xoay Shear Force: Biểu đồ lực cắt Bending Moment: Biểu đồ momen Normal stress upper fiber: ứng suất thớ Normal stress lower fiber: ứng suất thớ dưới Normal stress iso-normal stress: ứng suất pháp Để xem nội lực đầu phần tử thì bấm chuột phải vào các phần tử Để xem chuyển vị và phản lực tại các nút thì bấm chuột phải vào các nút X II Thanh công cụ ngang: • Sử dụng các công cụ có biểu tượng dưới để xem kết quả: Y Z • Để xem tất cả các kết quả mở hộp thoại Ftemp-Notepad cách bấm vào Edit AA AB Lúc này xuất hộp thoại Ftemp-Notepad AC III.Thanh công cụ đứng: Bảng công cụ sử dụng để giải toán AD Thêm nút Muốn thêm nút mới quá trình giải cần chọn biểu tượng thêm nút mới (add a node) bảng công cụ xuất bảng AE AF AG Nhập tọa độ cần có vào bảng AH Gán vật liệu tự đặt Khi chọn vào biểu tượng gán vật liệu tự đặt (materials) xuất AI bảng sau: AJ AK Nhập giá trị cần tính vào bảng materials có giá trị cần tính Chọn vật liệu sẵn có Nhấp chọn vào biểu tượng chọn vật liệu sẳn (library of materials) có xuát bảng sau: AL AM Chọn vật liệu theo mong muốn bảng có đầy đủ các thông số về vật liệu AN Gán tiết diện Muốn gán vật liệu cho tiết diện nhấp vào biểu tượng gán tiết diện (cross sections) bảng công cụ xuất bảng sau: AO 10 BX Đọc dữ liệu từ biểu đồ: • Trong phần tử thứ (nút 1-2), đồ thị Momen uốn là hàm bậc vì lực cắt đoạn này là số (không chịu tác động lực phân bố đều) Đạt giá trị cực tiểu tại nút là -800kN.m đã được tính phương pháp mặt cắt Trong phần tử thứ hai (nút 2-3), đồ thị Momen uốn là đường cong bậc hai, vì lực cắt đoạn này là một hàm bậc (có lực phân bố đều q120kN/m) Parabol đạt giá trị cực đại Mmax=1126.7kN.m tại vị trí có tọa độ x=9.667(m) đã tính Chuyển vị: • • c BY Sử dụng công cụ công cụ đểm xem biểu đồ biến dạng hay chuyển vị dầm có lực tác dụng BZ • Kết hợp với file xuất dữ liệu dạng Notepad, ta nhận thấy: • Chuyển vị cực đại tại vị trí x=0 • Chuyển vị cực tiểu tại vị trí x=9.3m CA 18 Q5Q6 Q2 II VíQ1dụ 2: Áp dụng cho bài tập Phương pháp Phần tử hữu hạn CB Cho một dầm Q3Q4chịu lực hình vẽ Biết E = 200 gPa, J = 4.10 mm4, l = 1000 mm, p = 12 kN/m Xác định góc xoay tại B, C CC p CD A B C CE CF l l CG CH 1 CI CJ 2 Tính dầm chịu uốn phương pháp PTHH Lời giải CK 1/ Chia dầm phần tử; mỗi phần tử có nút; mỗi nút có bậc tự hình vẽ CL Ta có: CM CN 2/ Xác định ma trận độ cứng và vectơ lực từng phần tử CO 19 CP CQ CR CS CT 3/ Ghép nối tạo ma trận độ cứng chung K CU CV 6000 −12 6000 12 6000 x106 −6000 x106 CX −12 −6000 12 + 12 −6000 + 6000 KCY = 800 × 6 6000 x10 −6000 + 6000 x10 + x10 CZ −12 −6000 6000 x106 DA CW 0 −12 6000 −6000 x10 12 −6000 −6000 x106 0 DB DC DD DE DF DG DH DI 4/ Ghép nối tạo vectơ lực chung F 1 F1 f11 F f 2 2 F3 f 31 − 6000 F = = F − 10 4 4 F5 −6000 F 10 20 DJ DK DL DM DN 6/ 5/ Suy hệ pt: K.Q=F ĐK biên: Q1 = Q2= Q3= Q5= (bỏ các hàng và cột 1, 2, 3, 5) Suy ra: DO DP 21 • Sử dụng phần mềm RDM để giải bài toán trên: Vì bài toán không cho vật liệu và tiết diện cụ thể, nên ta cần định nghĩa vật liệu và tiết diện mới không có thư viện phần mềm để thỏa mãn yêu cầu bài toán DQ DR DS DT DU 22 • Biểu đồ góc xoay (Slope): DV DW • Kích chuột phải vào BC (tức phần tử có nút 2-3), ta đọc được góc xoay tại điểm BC: DX DY 23 • Ngoài có thể xem kết quả từ file txt xuất từ phần mềm: DZ • EA EB Tại nút 2: Q4 = -0.000268(rad) Tại nút 3: Q6 = 0.000446(rad) Nhận xét: Kết quả nhận được từ phần mềm giống với kết quả từ phương pháp phần tử hữu hạn EC 24 III ED EE Ví dụ 3: Hướng dẫn sử dụng RDM module Flexion: Cho dầm hình vẽ EF Cho EG EH EI EJ biết: L = 0.7m, B = 50 mm, H = 60 mm E = 200 GPa p = -20000 N/m, P = -5000N EK • Nhập dữ liệu cho bài toán: - Cửa sổ đầu tiên xuất yêu cầu nhập số nút Cụ thể bài toán này có tất cả phần tử, tức nút - Cửa sổ tiếp theo yêu cầu nhập hoành độ từng phần tử: , 0.7 , 1.4 , 2.1 , 2.8 (m) • Chọn vật liệu: - Ví dụ này không cho vật liệu cụ thể nên ta có thể định dạng vật liệu không có thư viện phần mềm với E = 200000 MPa • Định dạng mặt cắt: - Dầm đồng tiết diện hình chữ nhật: chiều ngang B = 50 mm (theo trục z) chiều cao H = 60 mm (theo trục y) • Đặt các liên kết: - Liên kết ngàm tại nút số và số - Gối di động tại các nút 2, và • Đặt các lực: - Lực tập trung tại nút số P = -5kN - Lực phân bố đều từ nút số đến nút số có độ lớn p = -20kN/m EL 25 • Các kết quả: - Biểu đồ chuyển vị: EM - Biểu đồ góc xoay (Slope): EN EO 26 - File dữ liệu biểu đồ và phép toán chứng minh kết quả: EP EQ ER ES ET - Biểu đồ lực cắt: EU EV 27 - Biểu đồ Momen uốn: - Bảng dữ liệu biểu đồ và phép toán chứng minh kết quả: EW EX EY EZ FA FB FC FD Momen tại ngàm: 28 FE và 29 FF Phụ lục 1: Các Tiết Diện Phổ Biến FG FJ • • FK FL Chú thích D: đường kính t: độ dày t = (D – d)/2 d là đường kính FM • • C: cạnh t: độ dày FN • • H: chiều cao (cạnh song song trục y) B: chiều rộng (cạnh song song trục z) t: chiều dày FO • • • • H: chiều cao L: chiều rộng tw: độ dày phần thân tf: độ dày đáy FP • • • H: chiều cao Lfi: chiều rộng đáy dưới Lfs: chiều rộng đáy FH Tiết Diện FI • 30 • • • • tw: độ dày phần thân tfi: độ dày đáy dưới tfs: độ dày đáy H: chiều cao L: chiều rộng tw: độ dày phần thân tf: độ dày phần đáy • • • • H: chiều cao L: chiều rộng tw: độ dày phần đáy tf: độ dày cạnh • • • FQ FR FS FT Phụ lục 2: Bảng Phân Công Nhiệm Vụ FU (bao gồm cả nghiên cứu, soạn thảo, thuyết trình và bảo vệ đề tài) FV FW S GA FX GB Họ tên Phạm Văn Khánh FY MS SV GC FZ Nhiệm vụ GD Phần A GE Giới thiệu phần mềm 31 GF GK GP GG Nguyễn Văn Hoàng GL Trương Hoàng Thảo GQ Nguyễn Duy Hưng GH GM GR và module GI Phần B.I + B.II GJ Giới thiệu menu và công cụ ngang GN Phần B.III GO Hướng dẫn sử dụng công cụ đứng và các thư viện RDM GS Phần C GT Giải các ví dụ minh họa Tổng hợp dữ liệu, soạn thảo mục lục, phụ lục GU GV GW GX 32 [...]... làm việc mà ta chọn tiết diện vật liệu cho thích hợp, nếu như đề ba i chỉ cho diện tích chứ không cho một hình dạng nào nhất định thì chọn vào biểu tượng gán diện tích ta có bảng sau: AP 6 Gán i ̀u kiện biên Muốn gán i ̀u kiện biên nhấp chọn vào biểu tượng gán i ̀u kiện biên (supports) trên bảng công cụ sẽ xuất hiện bảng sau: 11 AQ AR Theo i ̀u kiện đề ba i mà... thuận chiều kim đồng hồ AU Để gán ta i trọng phân bố hình chữ nhật thì bấm vào biểu tượng ta i trọng hình chữ nhật sau khi i ̀n giá trị rô i kích chuột 2 lần, lần 1 kích vào nút cần chọn đầu tiên và lần 2 chọn nút thứ 2 AV 13 C I Ứng dụng phần mềm RDM Ví dụ 1: Áp dụng cho ba i tập Sức bền vật liệu AW Cho dầm phẳng được thiết kế như hình vẽ, dầm được... (Steel), có tiết diện tròn, đường kính tiết diện d = 100mm AX 1 Tìm phản lực liên kết: • • AY AZ RC = Ta có thể xem kết quả trên bằng phần mềm RDM qua công cụ Edit Khi đó trong cửa sổ Notepad mơ i xuất hiện, ta xem được phản lực liên kết ta i i ̉m B và C (nút 2 và 3): BA 14 BB BC Tìm nô i lực trong các đoạn bằng phương pháp mặt cắt (gia i tích): a Xét nửa tra i đoạn AB (nút... giá trị cực đa i Mmax=1126.7kN.m ta i vị trí có tọa độ x=9.667(m) như đã tính ở trên Chuyển vị: • • c BY Sử dụng công cụ trên thanh công cụ đểm xem biểu đồ biến dạng hay chuyển vị của dầm khi có lực tác dụng BZ • Kết hợp vơ i file xuất dữ liệu dạng Notepad, ta nhận thấy: • Chuyển vị cực đa i ta i vị trí x=0 • Chuyển vị cực tiểu ta i vị trí x=9.3m CA 18 Q5Q6 Q2 II VíQ1dụ... ĐK biên: Q1 = Q2= Q3= Q5= 0 (bỏ các hàng và cột 1, 2, 3, 5) Suy ra: DO DP 21 • Sử dụng phần mềm RDM để gia i ba i toán trên: Vì ba i toán không cho vật liệu và tiết diện cụ thể, nên ta cần định nghĩa vật liệu và tiết diện mơ i không có trong thư viện của phần mềm để thỏa mãn yêu cầu ba i toán DQ DR DS DT DU 22 • Biểu đồ góc xoay (Slope): DV DW • Kích chuột pha i vào... FN • • H: chiều cao (cạnh song song trục y) B: chiều rộng (cạnh song song trục z) t: chiều dày FO • • • • H: chiều cao L: chiều rộng tw: độ dày phần thân tf: độ dày 2 đáy FP • • • H: chiều cao Lfi: chiều rộng đáy dươ i Lfs: chiều rộng đáy trên FH Tiết Diện FI • 30 • • • • tw: độ dày phần thân tfi: độ dày đáy dươ i tfs: độ dày đáy trên H: chiều cao L: chiều rộng tw:... xoay ta i 2 i ̉m BC: DX DY 23 • Ngoa i ra có thể xem kết quả từ file txt xuất ra từ phần mềm: DZ • EA EB Ta i nút 2: Q4 = -0.000268(rad) Ta i nút 3: Q6 = 0.000446(rad) Nhận xét: Kết quả nhận được từ phần mềm giống vơ i kết quả từ phương pháp phần tử hữu hạn EC 24 III ED EE Ví dụ 3: Hướng dẫn sử dụng RDM module Flexion: Cho dầm như hình vẽ EF Cho EG EH EI EJ biết: L... (Slope): EN EO 26 - File dữ liệu biểu đồ và phép toán chứng minh kết quả: EP EQ ER ES ET - Biểu đồ lực cắt: EU EV 27 - Biểu đồ Momen uốn: - Bảng dữ liệu biểu đồ và phép toán chứng minh kết quả: EW EX EY EZ FA FB FC FD Momen ta i ngàm: 28 FE và 29 FF Phụ lục 1: Các Tiết Diện Phổ Biến FG FJ • • FK FL Chú thích D: đường kính t: độ dày t = (D – d)/2 d là đường kính trong FM • •... i ̀u kiện biên thích hợp trong bảng 7 Gán t i trọng Muốn gán ta i trọng cho dầm chọn vào biểu tượng gán ta i trọng (loads) trên bảng công cụ sẽ xuất hiện bảng sau: 12 AS Để gán ta i trọng tập trung và momen tập trung, bấm vào biểu tượng đầu tiên hiện ra cửa số mơ i AT Gõ vào ô Fy[kN] ta i trọng tập trung là F y, còn momen tập trung là M z > 0 là quay thuận chiều... GK 3 GP 4 GG Nguyễn Văn Hoàng GL Trương Hoàng Thảo GQ Nguyễn Duy Hưng GH GM GR và module GI Phần B .I + B.II GJ Giơ i thiệu thanh menu và thanh công cụ ngang GN Phần B.III GO Hướng dẫn sử dụng thanh công cụ đứng và các thư viện trong RDM GS Phần C GT Gia i các ví dụ minh họa Tổng hợp dữ liệu, soạn thảo mục lục, phụ lục GU GV GW GX 32