Phân tích ứng dụng kết cấu không gian

Chương – Tóm tắt tình hình phát triển Nhiệm vụ luận văn 1.1 – SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1.1 Kết cấu lớp 1.1.2 Kết cấu thép lưới không gian 1.2 – SƠ LƯC TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 1.2.1 Kết cấu lớp 1.2.2 Kết cấu lưới không gian 1.3 – NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN Chương – 10 Phương trình lớp không đối xứng 2.1 – TIỀN ĐỀ TÍNH TOÁN 10 2.2 – CÁC CÔNG THỨC CƠ BẢN 10 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 Các thông số đàn hồi lực lớp Lực cắt lớp Q xi Các thông số đàn hồi lực lớp Phương trình cân phân tố lớp 12 13 14 2.3 – PHƯƠNG TRÌNH TẤM LỚP KHÔNG ĐỐI XỨNG 16 2.4 – PHÂN TÍCH PHƯƠNG TRÌNH (2.22) 19 TÓM TẮT NỘI DUNG CHƯƠNG 20 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Chương – Thông số đàn hồi tương đương phần tử lưới phần tử đặc lớp 22 3.1 – CÁC THÔNG SỐ TẤM 22 3.1.1 Phương trình ứng suất biến dạng mặt phẳng xOy 3.1.2 Phương trình ứng suất biến dạng mặt phẳng yOz 22 25 3.2 – HỆ LƯỚI Ô VUÔNG 25 3.3 – HỆ LƯỚI Ô TAM GIÁC 26 3.3.1 Phương trình tính lực cánh 3.3.2 Phương trình lớp 26 27 Chương – 30 Lời giải phương trình lớp 4.1 – PHƯƠNG PHÁP ĐIỂM 30 4.1.1 Sơ lược nội dung phương pháp 4.1.2 Giải lớp biên tựa khớp 4.1.3 Giải lớp biên ngàm 30 30 33 4.2 – PHƯƠNG PHÁP SAI PHÂN HỮU HẠN 34 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 34 38 39 41 Sơ lược nội dung phương pháp Giải hệ phương trình Ma trận hệ số K toán biên khớp Chia lưới PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Chương – Phương pháp tương đương Các ví dụ so sánh kết 42 5.1 – PHƯƠNG PHÁP ĐỘ CỨNG TƯƠNG ĐƯƠNG 42 5.1.1 Nội dung phương phá p 5.1.2 Cách tính 42 42 5.2 – SỐ LIỆU CÁC VÍ DỤ 44 5.2.1 Ví dụ 1,2: Sàn lớp 5.2.2 Ví dụ 3: Dàn mái lưới không gian 44 46 5.3 – CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THEO ANSYS, SAP 46 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 5.3.5 46 46 47 48 48 Phương pháp tương đương Phương pháp sai phân Phương pháp điểm Ansys Sap 5.4 – SO SÁNH KẾT QUẢ 49 5.4.1 Bảng so sánh kết chuyển vị ví dụ 1,2,3 49 5.4.2 Bảng so sánh kết chuyển vị wTD wSP theo nhóm số không thứ nguyên 5.4.3 Đồ thị xác định độ võng w theo nhóm số không thứ nguyên để tính w 49 50 5.4.4 Đồ thị ảnh hưởng modun biến dạng trượt lớp G3 tới độ cứng uốn lớp D3 53 5.5 – BIỂU ĐỒ KẾT QUẢ THEO ANSYS, SAP 54 5.5.1 Ví dụ 5.5.2 Ví dụ 5.5.3 Ví dụ 54 56 58 5.6 – TÓM TẮT CHƯƠNG 62 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com Chương – Phân tích dẻo kết cấu dàn lưới 63 6.1 – NÊU VẤN ĐỀ 6.2 – MÔ HÌNH BIẾN DẠNG DẺO VÀ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH 63 6.3 – PHƯƠNG PHÁP TÍNH 65 6.4 – PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP 65 6.4.1 Sơ đồ khối phương pháp trực tiếp 6.4.2 Các ví dụ 66 67 6.5 – KẾT LUẬN 83 Chương Kết luận 84 Phụ lục PL PHỤ LỤC 5.2 – KẾT QUẢ TÍNH W THEO PHƯƠNG PHÁP SAI PHÂN PL Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com PL PL PL PL 11 PL 17 PL 18 KẾT QUẢ TÍNH W THEO CÁC NHÓM SỐ KHÔNG THỨ NGUYÊN Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết PL 24 PL 24 PL 25 PL 33 PL 34 PL 40 PL 41 PHỤ LỤC 5.3 – KẾT QUẢ TÍNH W THEO PHƯƠNG PHÁP ĐIỂM Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết Ví dụ Lập trình theo MatLAB Kết quaû PL 47 PL 47 PL PL PL PL PL Tài liệu tham khảo Lý lịch trích ngang -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com -1- Chương – Tóm tắt tình hình phát triển Nhiệm vụ luận văn _ 1.1 – SƠ ĐỒ KẾT CẤU 1.1.1 Kết cấu lớp: Gồm lớp mỏng bền cứng lớp đệm Hai lớp gọi lớp chịu lực, làm kim loại, vật liệu phức hợp cốt sợi thủy tinh hay sợi cacbon, ximăng lưới thép … Lớp dùng vật liệu nhẹ, bền xốp bêtông bọt, xốp nhựa không cháy, kim loại xếp gấp, xếp tổ ong Lớp đệm liên kết với lớp tạo thành làm việc chung kết cấu lớp Do cấu tạo trên, kết cấu lớp có khả chịu uốn cao, trọng lượng nhẹ Kết cấu lớp sử dụng từ 50-60 năm phát triển rộng rãi ngành công nghiệp chế tạo máy bay, công nghiệp đóng tàu lónh vực kỹ thuật khác Về kết cấu chịu lực lónh vực xây dựng có sản phẩm kết cấu lớp tường sàn nhà Hai lớp dùng kim loại, vật liệu xi măng lưới thép (XMLT), bê tông cốt thép (BTCT) Lớp vật liệu xốp có khả cách âm, cách nhiệt, chống cháy, không thấm nước, có đặt sườn cứng XMLT, BTCT, dùng thép sợi, thép bố trí dàn bụng xếp liên tục không liên tục Trong vài chục năm gần nay, nhiều nước sử dụng rộng rãi kết cấu nhà lớp Ở nước, kết cấu lớp bắt đầu áp dụng rộng rãi khoảng năm gần [3,10] Hình 1.1 Sản phẩm TẤM XÂY DỰNG 3D 1,2–Lớp kim loại, vật liệu phức hợp, XMLT, BTCT; 3–Sườn lưới thép, BTCT, xi măng lưới thép, đệm xốp; 4–Xốp khoảng trống PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com -2- Tấm vách D5 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com -3- Tấm sàn D10 Sườn sàn PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com -4- 1.1.2 Kết cấu thép lưới không gian: Gồm lớp lưới cánh lớp lưới bụng Ô lưới thường dùng có dạng hình chóp đáy vuông tam giác Thanh lưới thép ống, thép hình thành mỏng, thép cán, nút lưới dùng bulông hàn … Kết cấu thép lưới không gian ứng dụng sớm thời kỳ với lớp Thường cạnh ô lưới nhỏ 20-30 lần so với kích thước nhịp nên kết cấu lưới không gian xem lớp đặc tương đương để tính toán Do trọng lượng kết cấu nhẹ, vận chuyển thuận tiện, lắp dựng nhanh, chế tạo có chất lượng cao từ nhà máy, điều quan trọng tạo đa dạng cho sơ đồ kết cấu, phù hợp yêu cầu thẩm mỹ kiến trúc công trình nên ngày phát triển Ở nước ta kết cấu lưới không gian sử dụng tương đối rộng rãi từ 5-6 năm Dùng làm kết cấu mái nhà công cộng, nhà xưởng có nhịp từ 20-60m [4,8] Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu thép lưới không gian Sơ đồ hệ lưới không gian phẳng 1-Thanh cánh trên; 2-Thanh cánh dưới; 3-Thanh bụng xieân PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com -5- Nút hàn chậu Nút cầu Nút trụ Một số nút tiêu biểu PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 32 - W=qng* 0.004194865 0.003903487 -2.73263E-05 -2.58593E-05 C = 0.0023 gamma = 0.9560 D3ng = 0.9628 WBTD = 0.0042 Gng=0.25/e W=qng* 0.004094372 0.003808389 -2.73298E-05 -2.58629E-05 C = 9.3333e-004 gamma = 0.9819 D3ng = 0.9887 WBTD = 0.0041 Gng=0.5/e W=qng* 0.004060869 0.003776684 -2.7331E-05 -2.58641E-05 C = 4.6667e-004 gamma = 0.9909 D3ng = 0.9977 WBTD = 0.0041 -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 33 - Ví dụ 2: Tìm w, θ, WTD vuông lớp Số không thứ nguyên Biến đổi s = - 0,2 - 0,4 ; G = (0,001 – 0,005 – 0,02 – 0,05 – 0,1 – 0,25 – 0,5)/e Tính với trường hợp chia thành 8x8=64 ô Lập trình MatLAB syms qng n=8 s=0 e=(1-s^2) a=660 h=9 t=4 ho=h+t/2 Dng=t^2/12/ho^2 Gng=0.001/e ang=a/ho a1=n^4*Dng a2=n^2*ang^2 a3=n^2*1/ang^2 a4=n^2*(h/a)^2/Gng k2=[-4 0 0 0 0;1 -4 0 0 0;0 -4 0 0 0;0 -4 0 0;0 1 -4 1 0;0 0 -4 0 0;0 0 0 -4 0;0 0 1 -4 0;0 0 0 1 -4 1;0 0 0 0 -4] k4=[20 -32 0 0 0;-8 25 -16 -8 0 0;2 -16 22 -16 2 0;1 -8 20 -16 0;0 -8 -8 23 -8 -8 0;0 2 -16 20 -16 2;0 -8 19 -16 0;0 -8 -8 20 -8 1;0 0 -8 -8 21 -8;0 0 0 2 -16 18] kdv8=[1 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 1] A8=[a1*k4 a2*k2;-a3*k2 (kdv8-a4*k2)] B8=[qng;qng;qng;qng;qng;qng;qng;qng;qng;qng;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0] W8=inv(A8)*B8 C=(h/a)^2/Gng gamma=1/[1+2*(3.1416)^2*C] D3ng=Dng+gamma WBTD=0.00406/D3ng -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 34 - Kết quả: 1>s=0 Gng=0.001/e W=qng* 0.016882591 0.015891094 -1.94405E-05 -1.83677E-05 C = 0.1860 gamma = 0.2141 D3ng = 0.2251 WBTD = 0.0180 Gng=0.005/e W=qng* 0.006643928 0.006220595 -1.98857E-05 -1.88124E-05 C = 0.0372 gamma = 0.5767 D3ng = 0.5877 WBTD = 0.0069 Gng=0.02/e W=qng* 0.004671671 0.004354932 -1.99692E-05 -1.8896E-05 C = 0.0093 gamma = 0.8449 D3ng = 0.8560 WBTD = 0.0047 Gng=0.1/e W=qng* 0.004142934 0.00385462 -1.99915E-05 -1.89182E-05 C = 0.0019 gamma = 0.9646 D3ng = 0.9756 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 35 - WBTD = 0.0042 Gng=0.5/e W=qng* 0.004037045 0.003754416 -1.99959E-05 -1.89227E-05 C = 3.7190e-004 gamma = 0.9927 D3ng = 1.0037 WBTD = 0.0040 -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 36 - 2>s=0.2 Gng=0.001/e W=qng* 0.016381842 0.015418716 -1.94627E-05 -1.83899E-05 C = 0.1785 gamma = 0.2211 D3ng = 0.2321 WBTD = 0.0175 Gng=0.005/e W=qng* 0.00653916 0.006121512 -1.98901E-05 -1.88169E-05 C = 0.0357 gamma = 0.5866 D3ng = 0.5976 WBTD = 0.0068 Gng=0.02/e W=qng* 0.004645263 0.004329944 -1.99703E-05 -1.88971E-05 C = 0.0089 gamma = 0.8502 D3ng = 0.8612 WBTD = 0.0047 Gng=0.1/e W=qng* 0.004137641 0.003849611 -1.99917E-05 -1.89185E-05 C = 0.0018 gamma = 0.9660 D3ng = 0.9770 WBTD = 0.0042 Gng=0.5/e PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 37 - W=qng* 0.004035986 0.003753413 -1.9996E-05 -1.89227E-05 C = 3.5702e-004 gamma = 0.9930 D3ng = 1.0040 WBTD = 0.0040 -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 38 - 3>s=0.4 Gng=0.001/e W=qng* 0.014872543 0.013994571 -1.95294E-05 -1.84565E-05 C = 0.1562 gamma = 0.2449 D3ng = 0.2559 WBTD = 0.0159 Gng=0.005/e W=qng* 0.006224572 0.005823979 -1.99035E-05 -1.88303E-05 C = 0.0312 gamma = 0.6186 D3ng = 0.6296 WBTD = 0.0064 Gng=0.02/e W=qng* 0.004566018 0.004254964 -1.99737E-05 -1.89004E-05 C = 0.0078 gamma = 0.8664 D3ng = 0.8774 WBTD = 0.0046 Gng=0.1/e W=qng* 0.00412176 0.003834583 -1.99924E-05 -1.89191E-05 C = 0.0016 gamma = 0.9701 D3ng = 0.9811 WBTD = 0.0041 Gng=0.5/e PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 39 - W=qng* 0.004032809 0.003750406 -1.99961E-05 -1.89229E-05 C = 3.1240e-004 gamma = 0.9939 D3ng = 1.0049 WBTD = 0.0040 -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 40 - Ví dụ 3: Tìm w, θ, WTD kết cấu lưới Số không thứ nguyên Biến đổi s = - 0,2 - 0,4 ; G = (0,005 – 0,02 – 0,2 – 0,5 – 1)/e Tính với trường hợp chia thành 8x8=64 ô Lập trình MatLAB syms qng n=8 s=0 e=(1-s^2) Dng=0 Gng=1/e ang=80 a1=n^4*Dng a2=n^2*ang^2 a3=n^2*1/ang^2 a4=n^2*(h/a)^2/Gng k2=[-4 0 0 0 0;1 -4 0 0 0;0 -4 0 0 0;0 -4 0 0;0 1 -4 1 0;0 0 -4 0 0;0 0 0 -4 0;0 0 1 -4 0;0 0 0 1 -4 1;0 0 0 0 -4] k4=[20 -32 0 0 0;-8 25 -16 -8 0 0;2 -16 22 -16 2 0;1 -8 20 -16 0;0 -8 -8 23 -8 -8 0;0 2 -16 20 -16 2;0 -8 19 -16 0;0 -8 -8 20 -8 1;0 0 -8 -8 21 -8;0 0 0 2 -16 18] kdv8=[1 0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0;0 0 0 0 0 1] A8=[a1*k4 a2*k2;-a3*k2 (kdv8-a4*k2)] B8=[qng;qng;qng;qng;qng;qng;qng;qng;qng;qng;0;0;0;0;0;0;0;0;0;0] W8=inv(A8)*B8 C=(1/ang)^2/Gng gamma=1/[1+2*(3.1416)^2*C] D3ng=Dng+gamma WBTD=0.00406/D3ng -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 41 - Kết quả: 1>s=0 Gng=0.005/e W=qng* 0.006761551 0.00633197 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 0.0313 gamma = 0.6185 D3ng = 0.6185 WBTD = 0.0066 Gng=0.02/e W=qng* 0.004731457 0.004410832 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 0.0078 gamma = 0.8664 D3ng = 0.8664 WBTD = 0.0047 Gng=0.2/e W=qng* 0.004122429 0.00383449 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 7.8125e-004 gamma = 0.9848 D3ng = 0.9848 WBTD = 0.0041 Gng=0.5/e W=qng* 0.004081827 0.003796067 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 3.1250e-004 gamma = 0.9939 D3ng = 0.9939 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 42 - WBTD = 0.0041 Gng=1/e W=qng* 0.004068293 0.00378326 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 1.5625e-004 gamma = 0.9969 D3ng = 0.9969 WBTD = 0.0041 -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 43 - 2>s=0.2 Gng=0.005/e W=qng* 0.006653279 0.00622951 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 0.0300 gamma = 0.6281 D3ng = 0.6281 WBTD = 0.0065 Gng=0.02/e W=qng* 0.004704389 0.004385216 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 0.0075 gamma = 0.8710 D3ng = 0.8710 WBTD = 0.0047 Gng=0.2/e W=qng* 0.004119722 0.003831928 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 7.5000e-004 gamma = 0.9854 D3ng = 0.9854 WBTD = 0.0041 Gng=0.5/e W=qng* 0.004080744 0.003795043 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 3.0000e-004 gamma = 0.9941 D3ng = 0.9941 WBTD = 0.0041 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 44 - Gng=1/e W=qng* 0.004067752 0.003782747 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 1.5000e-004 gamma = 0.9970 D3ng = 0.9970 WBTD = 0.0041 -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 45 - 3> s=0.4 Gng=0.005/e W=qng* 0.006328464 0.005922127 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 0.0263 gamma = 0.6587 D3ng = 0.6587 WBTD = 0.0062 Gng=0.02/e W=qng* 0.004623186 0.004308371 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 0.0066 gamma = 0.8853 D3ng = 0.8853 WBTD = 0.0046 Gng=0.2/e W=qng* 0.004111602 0.003824244 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 6.5625e-004 gamma = 0.9872 D3ng = 0.9872 WBTD = 0.0041 Gng=0.5/e W=qng* 0.004077496 0.003791969 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 2.6250e-004 gamma = 0.9948 D3ng = 0.9948 WBTD = 0.0041 Gng=1/e PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com - PL 46 - W=qng* 0.004066128 0.00378121 -1.13723E-05 -1.07619E-05 C = 1.3125e-004 gamma = 0.9974 D3ng = 0.9974 WBTD = 0.0041 -oo0oo - PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com ... kết cấu lưới không gian sử dụng tương đối rộng rãi từ 5-6 năm Dùng làm kết cấu mái nhà công cộng, nhà xưởng có nhịp từ 20-60m [4,8] Hình 1.2 Sơ đồ kết cấu thép lưới không gian Sơ đồ hệ lưới không. .. nút lưới dùng bulông hàn … Kết cấu thép lưới không gian ứng dụng sớm thời kỳ với lớp Thường cạnh ô lưới nhỏ 20-30 lần so với kích thước nhịp nên kết cấu lưới không gian xem lớp đặc tương đương... nhựa không cháy, kim loại xếp gấp, xếp tổ ong Lớp đệm liên kết với lớp tạo thành làm việc chung kết cấu lớp Do cấu tạo trên, kết cấu lớp có khả chịu uốn cao, trọng lượng nhẹ Kết cấu lớp sử dụng