Hướng dẫn sử dụng phần mềm ansys trong tính toán kết cấu công trình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI BỘ MƠN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH  TS NGƠ VĂN THUYẾT (Chủ biên) TS PHẠM NGUYỄN HOÀNG - PGS.TS VŨ HOÀNG HƯNG HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS TRONG TÍNH TỐN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI LỜI NÓI ĐẦU ANSYS phần mềm tính tốn kết cấu cơng trình dựa phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng phổ biến giới Phần mềm ANSYS dùng để giải toán trường ứng suất - biến dạng, trường nhiệt cho loại kết cấu cơng trình, toán tĩnh, dao động, cộng hưởng, ổn định, va chạm, tiếp xúc, với loại vật liệu đàn hồi, phi tuyến, đàn dẻo, đàn nhớt, ANSYS ứng dụng phổ biến tính tốn thiết kế kết cấu cơng trình nhiều lĩnh vực xây dựng dân dụng, thủy lợi, giao thơng, cơng trình quốc phịng, hàng khơng vũ trụ, khí chế tạo, Ở Việt Nam, phầm mềm ANSYS bắt đầu sử dụng năm gần để tính tốn tốn kết cấu cơng trình có xu hướng sử dụng nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học trường đại học, viện nghiên cứu Một số tài liệu hướng dẫn sử dụng phần mềm ANSYS xuất Tuy vậy, chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn quy trình bước thực tính tốn dạng kết cấu cơng trình cách chi tiết phần mềm ANSYS Tài liệu “Hướng dẫn sử dụng phần mềm ANSYS tính tốn kết cấu cơng trình” biên soạn nhằm cung cấp cho bạn đọc quy trình bước tính tốn tốn kết cấu cơng trình phần mềm ANSYS v.16.0 Các dạng kết cấu cơng trình với ví dụ cụ thể kết cấu dầm liên tục, kết cấu giàn, kết cấu khung khung sàn, toán phẳng giới thiệu, hướng dẫn bước thực hành hướng dẫn xem kết phần mềm ANSYS Ngoài ra, số phần tử thường dùng ANSYS phần tử thanh, phần tử liên kết, phần tử vỏ, phần tử tấm, để mô dạng kết cấu cơng trình giới thiệu Tài liệu sử dụng làm giảng hướng dẫn thực hành phần mềm ANSYS môn học “Tin học ứng dụng kỹ thuật cơng trình” cho sinh viên ngành Kỹ thuật cơng trình Trường Đại học Thủy lợi tài liệu tham khảo cho sinh viên khối ngành Cơng trình trường đại học kỹ thuật khác Nội dung tài liệu gồm chương: Phần mở đầu: Giới thiệu phần mềm ANSYS; Chương 1: Phân tích kết cấu dầm liên tục; Chương 2: Phân tích kết cấu giàn; Chương 3: Phân tích kết cấu khung - khung sàn; Chương 4: Phân tích tốn phẳng Tài liệu ba tác giả: TS Ngô Văn Thuyết (chủ biên), TS Phạm Nguyễn Hoàng PGS TS Vũ Hoàng Hưng biên soạn Nội dung phân công biên soạn sau: TS Ngô Văn Thuyết: Chủ biên, viết phần mở đầu, chương 1, phần phụ lục; TS Phạm Nguyễn Hoàng: Viết chương 2; PGS TS Vũ Hoàng Hưng: Viết chương Các tác giả chân thành cảm ơn đồng nghiệp Bộ mơn Kết cấu cơng trình, Khoa Cơng trình, Trường Đại học Thủy lợi; thầy/cơ giáo, chun gia ngồi trường có lời nhận xét, ý kiến đóng góp để nâng cao chất lượng sách Trong q trình biên soạn, khơng thể tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận ý kiến phản hồi đông đảo bạn đọc để sách hoàn thiện CÁC TÁC GIẢ Phần mở đầu GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ANSYS GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM ANSYS ANSYS phần mềm dựa phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) để tính tốn tốn vật lý, toán học, học, kết cấu, truyền nhiệt, điện thế, Phương pháp PTHH phương pháp số gần để giải tốn mơ tả phương trình vi phân đạo hàm riêng miền xác định, có hình dạng điều kiện biên mà nghiệm xác khơng thể tìm phương pháp giải tích Nhờ ứng dụng phương pháp PTHH, toán kỹ thuật với số bậc tự lớn giải cách dễ dàng ANSYS Phần mềm ANSYS ứng dụng rộng rãi tính tốn, thiết kế kết cấu cơng trình nhiều lĩnh vực xây dựng, thủy lợi, giao thông, địa chất khống sản, cơng trình quốc phịng, hàng khơng vũ trụ, chế tạo khí, tàu thủy, điện tử, Trong toán kết cấu, phần mềm ANSYS dùng để giải toán trường ứng suất - biến dạng, trường nhiệt cho kết cấu, giải toán dạng tĩnh, dao động, cộng hưởng, toán ổn định, toán va chạm, toán tiếp xúc, với loại vật liệu đàn hồi, phi tuyến, đàn dẻo lý tưởng, dẻo nhớt, đàn nhớt Với ưu này, ANSYS thường sử dụng học thuật nghiên cứu khoa học Hiện nay, có nhiều trường đại học viện nghiên cứu giới sử dụng phần mềm ANSYS giảng dạy nghiên cứu Ở Việt Nam, phầm mềm ANSYS bắt đầu ứng dụng năm gần để phân tích tốn kết cấu ngành cơng trình thủy lợi - thủy điện, cơng trình xây dựng dân dụng, hàng khơng quốc phịng, khí chế tạo, có xu hướng ứng dụng rộng rãi lĩnh vực nghiên cứu khoa học trường đại học đơn vị thiết kế kết cấu công trình năm tới Với xu hướng này, việc đưa phần mềm ANSYS vào giảng dạy cho sinh viên ngành kỹ thuật cơng trình trường đại học kỹ thuật cần thiết Từ đời năm 1970, phần mềm ANSYS không ngừng cải tiến, nâng cấp công ngày lớn mạnh Hiện nay, phần mềm ANSYS phát triển đến phiên ANSYS v19.0 Trong tài liệu này, tập trung khai thác phần mềm ANSYS v16.0 để tính tốn kết cấu cơng trình kết cấu dầm liên tục, kết cấu giàn, kết cấu khung - khung sàn, toán phẳng, giúp bạn sinh viên ngành kỹ thuật cơng trình có kiến thức tính tốn kết cấu cơng trình phần mềm ANSYS phục vụ làm đồ án tốt nghiệp phục vụ cho nghề nghiệp sau CÁCH THỨC SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS 2.1 Khởi động phần mềm Sau hồn thành cài đặt phần mềm tiến hành khởi động để sử dụng phần mềm ANSYS theo cách thức đây: - Khởi động nhanh: Dùng chuột nhấn đúp trực tiếp vào biểu tượng phần mềm Desktop Mechanical APDL 16.0 để khởi động nhanh phần mềm - Khởi động có lựa chọn mơ-đun nhà sản xuất: Start  Programs File  ANSYS 16.0  Mechanical APDL Product Launcher 16.0  Xuất cửa sổ lựa chọn hình  Lựa chọn thư mục làm việc nhập tên toán  Nhấn Run để khởi động phần mềm Hình Cửa sổ khởi động phần mềm Lưu ý: - Khi khởi động nhanh, thư mục làm việc tên toán lấy theo mặc định chương trình Để tránh lưu đè lên tốn có, khởi động xong cần thay đổi thư mục làm việc tên toán - Đối với người bắt đầu làm quen với phần mềm ANSYS nên sử dụng cách thứ hai để khởi động phần mềm hình Với cách khởi động này, toán đặt tên đưa vào thư mục người dùng tự định nghĩa Điều giúp người dùng tránh việc lưu đè toán lên toán có 2.2 Thốt khỏi phần mềm Để khỏi phần mềm ANSYS thực theo cách: - Nhấn trực tiếp vào biểu tượng công cụ cửa sổ giao diện phần mềm - Utility Menu  File  EXIT… Nhấn vào biểu tượng góc phía bên phải cửa sổ giao diện Sau thực thao tác xuất cửa sổ hình 2, lựa chọn bốn gợi ý để lưu/khơng lưu tốn Hình Cửa sổ lựa chọn trước thoát khỏi phần mềm - Hoặc nhập lệnh /EXIT để khỏi hồn tồn phần mềm Lưu ý: Đối với ba cách yêu cầu trước thoát khỏi phần mềm cần lựa chọn cách lưu/khơng lưu tốn Đối với người bắt đầu sử dụng nên sử dụng cách 2.3 Cửa sổ giao diện phần mềm Sau khởi động phần mềm ANSYS 16.0 xuất cửa sổ giao diện hình Đây cịn gọi cửa sổ giao diện với người sử dụng GUI (Graphical User Interface) Trong cửa sổ hình bao gồm phận chính: Menu tiện tích (Utility Menu): Trong q trình thực tốn, lúc thao tác với menu để thực chức đưa cửa sổ lựa chọn Trong menu bao gồm 10 thẻ: Lựa chọn đối tượng (Select), hiển thị liệu dạng bảng (List), hiển thị liệu dạng đồ họa (Plot), khống chế hiển thị (PlotCtrls), mặt phẳng làm việc (Work Plane), tham số (Parameters), lệnh mở rộng (Macro), khống chế menu (MenuCtrl), trợ giúp (Help) Cửa sổ nhập lệnh (Command Prompt): Khi thao tác phần mềm ANSYS sử dụng phương thức GUI (thao thác dùng chuột) sử dụng nhập lệnh, câu lệnh ANSYS nhập qua cửa sổ Với người bắt đầu sử dụng nên kết hợp hai phương thức Hình Cửa sổ giao diện phần mềm ANSYS 16.0 Hiển thị cửa sổ ẩn (Raise Hidden): Trong q trình sử dụng ANSYS, xuất nhiều cửa sổ ví dụ cửa sổ lựa chọn, cửa sổ định nghĩa số vật liệu… nhấn vào biểu tượng để cửa sổ ẩn Thanh công cụ (Toolbar): Trên công cụ bao gồm vài lệnh hàm số thường sử dụng Người sử dụng theo nhu cầu để thiết lập nút công cụ, cần dùng chuột nhấn nút để thao tác câu lệnh Meu (Main Menu): Tất q trình thực phân tích tốn kết cấu nằm menu Trong menu xếp theo trình tự phân tích bao gồm xử lý số liệu, tính tốn, xử lý kết thông thường, xử lý kết theo thời gian…, dấu “+” trước menu thể xuất menu cấp Nút tiện ích: Đối với thao tác sử dụng nhiều trình thực toán thao tác cần thiết cho toán, phần mềm ANSYS đưa nút công cụ để dùng chuột thực nhanh thao tác Màn hình hiển thị: Đây cửa sổ phần mềm ANSYS, mơ hình phân tích, lưới, phổ mầu, đường đẳng kết tính tốn… thơng tin hội tụ trình giải hiển thị cửa sổ Thanh trạng thái: Hiển thị vài thông tin trình thao tác GUI để nhắc nhở người sử dụng Trong phương thức GUI, có cách để thực thao tác: - Thao tác Menu; - Nhập lệnh trực tiếp; - Sử dụng công cụ; - Đọc từ tệp Tất thao tác ghi lại dạng Log File, người sử dụng kiểm tra, chỉnh sửa lưu TRÌNH TỰ GIẢI BÀI TỐN KẾT CẤU BẰNG PHẦN MỀM ANSYS Có ba phương thức để giải tốn kết cấu phần mềm ANSYS, phương thức giao diện đồ họa - người dùng (GUI - Graphical User Interface), phương thức dùng lệnh (COMMAND), phương thức ngơn ngữ lập trình tham số (APDL ANSYS Parametric Design Language) Với tốn, người sử dụng dùng phối hợp ba phương thức Tài liệu chủ yếu hướng dẫn cho sinh viên (người làm quen với phần mềm ANSYS) bước thao tác thực hành tính tốn tốn kết cấu cơng trình hình máy tính cách sử dụng chuột trực tiếp, tức thực hành theo phương thức GUI Tuy nhiên, có số tốn (trình bày chương tiếp theo) mà phần tử sử dụng để mơ kết cấu khơng cịn hiển thị cửa sổ lựa chọn trực tiếp chuột, phần tử lưu trữ thư viện liệu phần mềm gọi câu lệnh COMMAND, việc thực hành bước tính tốn toán kết hợp phương thức GUI phương thức dùng lệnh COMMAND Kể từ nâng cấp ANSYS v.14.0 trở lên, có số phần tử khơng cịn hiển thị cửa sổ lựa chọn trực tiếp chuột mà lưu trữ thư viện liệu phần mềm Ngoài ra, tất ví dụ tính tốn, hướng dẫn thực toán phương thức APDL gợi ý tham khảo cuối toán để giúp cho sinh viên biết thêm câu lệnh thực phương thức APDL tương ứng với thao tác thực trực tiếp chuột phương thức GUI Từ đó, sinh viên so sánh phương thức thực toán ANSYS rút nhận xét cho phương thức thực tốn hợp lý Trình tự giải tốn kết cấu cơng trình phần mềm ANSYS nói chung bao gồm nhiều bước chia thành ba nhóm xử lý số liệu, tính tốn xử lý kết đây: (1) Xử lý số liệu (/PREP): - Đặt tên toán; /FILENAME - Giới hạn phạm vi phân tích; - Định nghĩa tham số đầu vào; - Định nghĩa loại phần tử; ET - Định nghĩa số thực; R - Định nghĩa mặt cắt phần tử; SECTYPE, SECOFF, SECDATA - Định nghĩa thuộc tính vật liệu; MP - Xây dựng mơ hình hình học; K, L, A, V - Chia lưới phần tử; LMESH, AMESH, VMESH - Gán tải trọng điều kiện biên; ACEL, D, F, SF (2) Tính tốn (/SOLU): - Lựa chọn loại hình tính tốn; ANTYPE, NROPT - Thiết lập u cầu tính tốn; TIME, DELTIME - Tính tốn; SOLVE (3) Xử lý kết (/POST): - Xử lý kết thông thường dạng bảng biểu, phổ màu, PLNSOL, PLDISP; - Xử lý kết theo thời gian dạng bảng biểu, đồ thị, PLVAR; - Xử lý kết dẫn xuất; - Phân tích kết GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG THỨC NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH THAM SỐ APDL Mỗi thao tác GUI tương ứng với câu lệnh, câu lệnh nhập vào cửa sổ nhập lệnh số hình Trong tốn, ta sử dụng kết hợp phương thức GUI phương thức COMMAND Phương thức giải tốn kết cấu thơng qua việc soạn thảo hồn tồn câu lệnh theo trình tự mà không cần dùng chuột trực tiếp cửa sổ giao diện gọi phương thức ngơn ngữ lập trình tham số APDL Các câu lệnh được soạn thảo Notepad cho file dạng file.txt Word Microsoft Office cho file dạng file.docx Các số liệu đầu vào tham số hóa để dễ dàng thay đổi cho tốn dạng tương tự Thực tốn tính tốn kết cấu phương thức APDL có nhiều ưu điểm so với phương thức GUI Chẳng hạn như: - Khi sử dụng phương thức GUI, việc thực thao tác trực tiếp chuột bị sai nhầm Trong đó, phần mềm ANSYS khơng tích hợp nút quay trở lại (undo) Do đó, nhiều trường hợp, người dùng thao tác sai (hoặc nhầm) lệnh đó, khó để quay trở lại trạng thái liền trước (trước thao tác sai) phải làm lại toán từ đầu Tuy nhiên, thực toán phương thức APDL, việc thực tốn hồn tồn câu lệnh, câu lệnh sai (hoặc nhầm) người dùng sửa lại cho chạy lại toán cách nhanh chóng 10 Hình 4.66 Phổ màu ứng suất SY đập Hình 4.67 Phổ màu ứng suất S1 đập Hình 4.68 Phổ màu ứng suất S2 đập 184 Tham khảo hướng dẫn thực toán theo phương thức APDL: FINI /CLEAR /FILENAME,DAPCOHANHLANG /TITLE,TINH TOAN DAP CO HANH LANG !DON VI: KN-m /PREP7 !KHOI DONG KHOI XU LY SO LIEU !CHON PHAN TU ET,1,PLANE183 !PHAN TU TAM PHANG 2-D NUT KEYOPT,1,3,2 !DINH NGHIA VAT LIEU MP,EX,1,2.4E7 !MODUN DAN HOI MP,PRXY,1,0.2 !HE SO POISSON MP,DENS,1,24/9.81 !KHOI LUONG RIENG,MA VAT LIEU,KLR/10 !MO HINH DAP K,1,0,0,0 $K,2,72,0,0 $K,3,8,90,0 K,4,8,100,0 $K,5,0,100,0 $K,6,0,95,0 K,7,6,5,0 $K,8,8.5,5,0 $K,9,6,8,0 K,10,8.5,8,0 $K,11,7.25,9,0 A,1,2,3,4,5,6 !A1 !VE DUONG BAO HANH LANG LSTR,7,8 $LSTR,8,10 $LSTR,7,9 LARC,9,10,11 !VE DUONG CONG,DIEM DAU,DIEM CUOI,DIEM GIUA-DINH HUONG !CHIA MAT BOI DUONG-TAO RA A2,A3 ASBL,1,ALL !AREA SUBSTRACT BY LINE, TAT CA CAC MAT, TAT CA CAC DUONG LINE !XOA HANH LANG ADELE,2 !CON LAI A3 ESIZE,2 AMESH,ALL ALLSEL FINISH /SOLU !KHOI DONG KHOI TINH TOAN ANTYPE,0 !LOAI PHAN TICH ACEL,0,9.81,0 !GAN GIA TOC TRONG TRUONG !GAN DIEU KIEN BIEN NSEL,S,LOC,Y,0 D,ALL,ALL !DISPLACEMENT,ALL-NUT,ALL-UX,UY,ROTZ ALLSEL 185 !GAN AP LUC NSEL,S,LOC,X,0 NSEL,R,LOC,Y,0,95 SFGRAD,PRES,,Y,,-10 SF,ALL,PRES,950 ALLSEL !TINH TOAN SOLVE FINISH /POST1 PLNSOL,U,SUM,2,1.0 PLNSOL,U,X,2 PLNSOL,U,Y,2 PLNSOL,S,X,2 PLNSOL,S,Y,2 PLNSOL,S,1,2 PLNSOL,S,2,2 !SURFACE GRADIENT, !P=CY+D, !C=-10 !D=950 !CHUYEN VI TONG !CHUYEN VI THEO PHUONG X !CHUYEN VI THEO PHUONG Y !UNG SUAT THEO PHUONG X !UNG SUAT THEO PHUONG Y !UNG SUAT THEO PHUONG CHINH !UNG SUAT THEO PHUONG CHINH 4.4 BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài tập: Đập bê tông trọng lực nhiều lớp Xác định trạng thái ứng suất chuyển vị đập bê tơng trọng lực có kích thước chịu áp lực nước đến cao trình đỉnh đập hình 4.69 Vật liệu bê tơng mác M150 có Eb = 2.12×107 kN/m2, μb = 0.2, ρb = 24 kN/m3, đá IIA có E2A = 1.8×106 kN/m2, μ2A = 0.17, IIB có E2B = 8.3×106 kN/m2, μ2B = 0.19, trọng lượng riêng nước ρn = 10 kN/m3 Hình 4.69 Mặt cắt ngang đập trọng lực 186 Gợi ý thực toán theo phương thức APDL: FINI /CLEAR /FILENAME,DAP_BTTL /TITLE,TINH TOAN DAP BTTL !DON VI: KN-m /PREP7 !KHOI DONG KHOI XU LY SO LIEU !CHON PHAN TU ET,1,PLANE183 !PHAN TU PHANG 2-D NUT KEYOPT,1,3,2 !DINH NGHIA VAT LIEU MP,EX,1,2.12E7 !MODUN DAN HOI MP,PRXY,1,0.2 !HE SO POISSON MP,DENS,1,24/9.81 !KHOI LUONG RIENG,MA VAT LIEU,KLR/10 MP,EX,2,1.8E6 $MP,PRXY,2,0.17 MP,EX,3,8.3E6 $MP,PRXY,3,0.19 !MO HINH DAP BTTL K,1,0,0,0 $K,2,84,0,0 $K,3,10,110,0 K,4,10,120,0 $K,5,0,120,0 $K,6,-100,0,0 K,7,-100,-50,0 $K,8,-100,-100,0 $K,9,184,-100,0 K,10,184,-15,0 $K,11,184,0,0 $K,12,-30,-50,0 A,1,2,3,4,5 !A1 A,1,6,7,12,10,11,2 !A2 A,7,8,9,10,12 !A3 ASEL,S,,,1 !CHON MAT A1 AATT,1,,1 !AREA ATTRIBUTE,MAT,REAL,TYPE ASEL,S,,,2 $AATT,2,,1 ASEL,S,,,3 $AATT,3,,1 ALLSEL ESIZE,3 $AMESH,ALL $ALLSEL FINISH /SOLU !KHOI DONG KHOI TINH TOAN ANTYPE,0 !LOAI PHAN TICH ACEL,0,9.81,0 !GAN GIA TOC TRONG TRUONG !GAN DIEU KIEN BIEN !HAI BEN HONG NSEL,S,LOC,X,-100 $NSEL,A,LOC,X,184 D,ALL,UX,0 !DISPLACEMENT, ALL NODE, UX=0 187 ALLSEL !DAY NEN NSEL,S,LOC,Y,-100 D,ALL,ALL !GAN NGAM ALLSEL !GAN AP LUC NUOC THUONG LUU NSEL,S,LOC,X,0 $NSEL,R,LOC,Y,0,120 SFGRAD,PRES,,Y,,-10 !P=CY+D, !C=-10 SF,ALL,PRES,1200 !D=1200 ALLSEL !TINH TOAN SOLVE $FINISH /POST1 PLDISP,2 !BIEN DANG DAP PLNSOL,U,X,2 !CHUYEN VI THEO PHUONG X PLNSOL,U,Y,2 !CHUYEN VI THEO PHUONG Y PLNSOL,U,SUM,1,1.0 !CHUYEN VI TONG PLNSOL,S,1 !UNG SUAT THEO PHUONG CHINH PLNSOL,S,X !UNG SUAT THEO PHUONG X PLNSOL,S,Y !UNG SUAT THEO PHUONG Y 188 CÁC PHỤ LỤC Phụ lục Môđun đàn hồi bê tông theo tiêu chuẩn TCVN 5574 - 1991 (Vật liệu bê tông nặng, đóng rắn tự nhiên) Mác bê tơng Cường độ chịu nén tính tốn Rn (MPa) Mơđun đàn hồi (kN/m2) M150 7.0 2.1×107 M200 9.0 2.4×107 M250 11.0 2.65×107 M300 13.5 2.9×107 M350 15.5 3.1×107 M400 17.5 3.3×107 M450 19.5 3.45×107 M500 21.5 3.6×107 M600 24.5 3.8×107 Phụ lục Mơđun đàn hồi bê tông theo tiêu chuẩn TCVN 5574 - 2012 (Vật liệu bê tơng nặng, đóng rắn tự nhiên) Cấp độ bền bê tông Cường độ chịu nén tính tốn Rb (MPa) Mơđun đàn hồi (kN/m2) B12.5 7.5 2.1×107 B15 8.5 2.3×107 B20 11.5 2.7×107 B25 14.5 3.0×107 B30 17.0 3.25×107 B35 19.5 3.45×107 B40 22.0 3.6×107 B45 25.0 3.75×107 189 Phụ lục Quy đổi tương đương mác bê tông cấp độ bền bê tông Mác bê tông Cấp độ bền bê tông M150 B12.5 M200 B15 M250 B20 M300 B22.5 M350 B25 M400 B30 M450 B35 M500 B40 M600 B45 Phụ lục Bảng chuyển đổi đơn vị kỹ thuật cũ sang đơn vị SI Đại lượng Lực Mô men Ứng suất; Cường độ; Môđun đàn hồi 190 Hệ đơn vị SI Đơn vị kỹ thuật cũ Tên gọi Ký hiệu kG Niutơn N T (tấn) Kilô Niutơn kN kGm Tm Niutơn mét Kilô Niutơn mét Nm kNm Quan hệ chuyển đổi kG = 9.81 N ≈ daN = 10 N kN = 100 daN = 1000 N T = 9.81 kN ≈ 10 kN = 1000 daN kGm = 9.81 Nm ≈ daNm Tm = 9.81 kNm ≈ 10 kNm Pa = N/m2 ≈ 0.1 kG/m2 kG/mm2 Niutơn/mm2 N/mm2 kPa = 1000 Pa = 1000 N/m2 kG/cm2 Pascan Pa MPa = 1000 kPa = 000 000 Pa Mêga Pascan MPa MPa = N/mm2 T/m kG/mm2 = 9.81 N/mm2 Phụ lục Bảng tra mã câu lệnh ANSYS - APDL Mã câu lệnh Giải thích /CLEAR Xóa liệu trước /FILENAME Đặt tên toán /TITLE Đặt tên tiêu đề toán (sẽ hiển thị cửa sổ tốn phía bên trái) /PREP7 Khởi động khối xử lý số liệu /SOLU Khởi động khối tính tốn /POST1 Khởi động xem kết /ESHAPE Khởi động hiển thị hình dạng phần tử ET Element Type - Chọn loại phần tử R Khai báo số thực tiết diện RMODIF Chỉnh sửa thiết lập số thực (khai báo hệ số nền) SECTYPE Khai báo dạng tiết diện SECDATA Khai báo liệu tiết diện MP Material Properties - Thuộc tính vật liệu EX Mô-đun đàn hồi (theo trục X) PRXY Hệ số Poisson DENS Khối lượng riêng K Keypoint - Vẽ điểm N Node - Vẽ nút E Element - Vẽ phần tử L Lines - Vẽ đường LSTR Vẽ đường thẳng A Vẽ mặt, vẽ RECTNG Vẽ mặt/tấm hình chữ nhật BLOCK Vẽ khối hộp LARC Vẽ đường cong KSEL Chọn điểm LSEL Chọn đường 191 Mã câu lệnh Giải thích ASEL Chọn mặt ESEL Chọn phần tử VSEL Chọn khối ALLSEL Hiện tất KGEN Coppy điểm NGEN Coppy nút AGEN Coppy mặt VGEN Coppy khối LATT Line Attribute - Gán thuộc tính đường AATT Area Attribute - Gán thuộc tính mặt VATT Volume Attribute - Gán thuộc tính khối MAT Vật liệu REAL Hằng số thực TYPE Loại phần tử ESIZE Element Size - Kích thước phần tử LESIZE Kích thước thanh/đường LMESH Chia đường AMESH Chia VMESH Chia khối FINISH Kết thúc ANTYPE Chọn loại phân tích (tĩnh, dao động, ) ACEL Khai báo gia tốc trọng trường DK Gán điều kiện biên vào điểm D Gán điều kiện biên vào nút CP Gán ràng buộc chuyển vị FK Gán lực tập trung vào điểm NSLK Chọn nút từ điểm vừa chọn ESLL Chọn phần tử đường chọn NSLL Chọn nút từ đường vừa chọn 192 Mã câu lệnh Giải thích ASBA Trừ mặt cho mặt ASBL Trừ mặt đường ADELE Xóa mặt SFBEAM Gán tải trọng phân bố vào SFA Gán tải trọng phân bố lên mặt SFGRAD Gán giá trị C áp lực không đều, P = CX + D SF Gán giá trị D áp lực không đều, P = CX + D EPLOT Hiển thị hình dạng phần tử SOLVE Tính tốn/Phân tích LSSOLVE Giải tốn theo bước tải trọng LSWRITE Ghi bước tải SET Gọi bước tải trọng LCWRITE Ghi trường tải LCASE Gọi trường tải ta LCOPER Phép tính trường tải LCFACT Khuếch đại trường tải PLDISP Hiển thị kết biến dạng PLNSOL Hiển thị kết cho nút ETABLE Bảng kết phần tử PLLS Hiển thị biểu đồ kết PRNSOL Xuất bảng kết cho nút PRETAB Xuất bảng kết cho phần tử 193 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ANSYS®, Release 16.0, Help System, Analysis Guide, ANSYS, Inc, USA [2] Vũ Hoàng Hưng, Nguyễn Quang Hùng, “ANSYS - Phân tích kết cấu cơng trình thủy lợi thủy điện - Tập 1: Các toán bản”, Nhà xuất Xây dựng, 2012 [3] Vũ Hồng Hưng, “ANSYS - Ví dụ thực tế phân tích kết cấu cơng trình thủy lợi thủy điện”, Nhà xuất Xây dựng, 2018 [4] Lâm Thanh Quang Khải, Đỗ Thị Mỹ Dung, Vũ Hồng Hưng, “Phân tích kết cấu xây dựng theo phương pháp phần tử hữu hạn ứng dụng phần mềm ANSYS”, Nhà xuất Xây dựng, 2019 [5] Đinh Bá Trụ, Hoàng Văn Lợi, “Hướng dẫn sử dụng ANSYS - Phần I”, Học Viện Kỹ thuật Quân sự, Bộ môn Gia công Áp lực, 2003 194 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu CHƯƠNG MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM ANSYS GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẦN MỀM ANSYS CÁCH THỨC SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS 2.1 Khởi động phần mềm 2.2 Thoát khỏi phần mềm 2.3 Cửa sổ giao diện phần mềm TRÌNH TỰ GIẢI BÀI TOÁN KẾT CẤU BẰNG PHẦN MỀM ANSYS GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG THỨC NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH THAM SỐ APDL 10 MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC CỦA ANSYS 12 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT CẤU DẦM LIÊN TỤC 14 1.1 KẾT CẤU DẦM LIÊN TỤC 14 1.2 CÁC PHẦN TỬ THANH LÀM VIỆC PHẲNG 2-D 14 1.2.1 Phần tử làm việc phẳng BEAM3 14 1.2.2 Phần tử đặt đàn hồi làm việc phẳng BEAM54 16 1.3 VÍ DỤ PHÂN TÍCH KẾT CẤU DẦM LIÊN TỤC 18 Ví dụ 1.1: Dầm liên tục ba nhịp 18 Ví dụ 1.2: Dầm đặt đàn hồi 27 1.4 BÀI TẬP ÁP DỤNG 33 Bài tập 1.4.1: 33 Bài tập 1.4.3: 36 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT CẤU GIÀN 37 2.1 KẾT CẤU GIÀN 37 2.2 CÁC PHẦN TỬ LIÊN KẾT 37 2.2.1 Phần tử liên kết làm việc phẳng LINK1 37 195 2.2.2 Phần tử liên kết làm việc không gian LINK180 39 2.3 VÍ DỤ PHÂN TÍCH KẾT CẤU GIÀN 39 Ví dụ 2.1: Kết cấu giàn phẳng 39 Ví dụ 2.2: Kết cấu giàn không gian 47 2.4 BÀI TẬP ÁP DỤNG 58 Bài tập 2.4.1: Kết cấu giàn phẳng hình thang 58 Bài tập 2.4.2: Kết cấu giàn phẳng hình thang ngược 61 CHƯƠNG PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG - KHUNG SÀN 62 3.1 KẾT CẤU KHUNG - KHUNG SÀN 62 3.2 GIỚI THIỆU CÁC PHẦN TỬ DÙNG ĐỂ MÔ PHỎNG KẾT CẤU KHUNG KHÔNG GIAN, KHUNG SÀN 62 3.2.1 Phần tử làm việc không gian BEAM188 62 3.2.2 Phần tử vỏ SHELL63 64 3.3 VÍ DỤ PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG PHẲNG 67 Ví dụ 3.1: Kết cấu khung phẳng có giải phóng liên kết nút 67 Ví dụ 3.2: Khung phẳng hai tầng nhịp 76 Ví dụ 3.3: Khung phẳng tầng hai nhịp, tiết diện thép hình chữ I 83 Ví dụ 3.4: Bài tốn khung phẳng có tổ hợp tải trọng 93 3.4 VÍ DỤ PHÂN TÍCH KẾT CẤU KHUNG KHƠNG GIAN, KHUNG SÀN 110 Ví dụ 3.5: Khung khơng gian hai tầng nhịp 110 Ví dụ 3.6: Kết cấu nhà dân dụng tầng (khung khơng gian có sàn phẳng) 120 3.5 BÀI TẬP ÁP DỤNG 131 Bài tập 3.5.1: 131 Bài tập 3.5.2: 135 Bài tập 3.5.3: 138 CHƯƠNG PHÂN TÍCH BÀI TỐN TẤM PHẲNG 140 4.1 KHÁI QUÁT VỀ BÀI TOÁN TẤM PHẲNG 140 4.1.1 Bài toán phẳng 140 4.1.2 Xây dựng mơ hình hình học toán phẳng 140 4.2 PHẦN TỬ TẤM PHẲNG 143 4.2.1 Phần tử phẳng PLANE182 143 4.2.2 Phần tử phẳng PLANE183 145 196 4.3 VÍ DỤ PHÂN TÍCH BÀI TỐN TẤM PHẲNG 148 Ví dụ 4.1: Dầm cao 148 Ví dụ 4.2: Cống hộp 157 Ví dụ 4.3: Đập trọng lực 167 Ví dụ 4.4: Đập ngăn có hành lang 177 4.4 BÀI TẬP ÁP DỤNG 186 Bài tập: Đập bê tông trọng lực nhiều lớp 186 CÁC PHỤ LỤC 189 Phụ lục Môđun đàn hồi bê tông theo tiêu chuẩn TCVN 5574 - 1991 (Vật liệu bê tơng nặng, đóng rắn tự nhiên) 189 Phụ lục Môđun đàn hồi bê tông theo tiêu chuẩn TCVN 5574 - 2012 (Vật liệu bê tơng nặng, đóng rắn tự nhiên) 189 Phụ lục Quy đổi tương đương mác bê tông cấp độ bền bê tông 190 Phụ lục Bảng chuyển đổi đơn vị kỹ thuật cũ sang đơn vị SI 190 Phụ lục Bảng tra mã câu lệnh ANSYS - APDL 191 TÀI LIỆU THAM KHẢO 194 197 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ANSYS  TRONG TÍNH TỐN KẾT CẤU CƠNG TRÌNH  - NHÀ XUẤT BẢN BÁCH KHOA HÀ NỘI Trụ sở: Ngõ 17, Tạ Quang Bửu, Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Điện thoại: 024.38684569; Fax: 024.38684570 Email: http://www.nxbbk.hust.edu.vn Chịu trách nhiệm xuất Giám đốc - Tổng Biên tập: TS BÙI ĐỨC HÙNG Biên tập: NGỤY THỊ LIỄU ĐINH THỊ PHƯỢNG Sửa in: ĐINH THỊ PHƯỢNG Thiết kế bìa: ĐINH XUÂN DŨNG In 150 cuốn, khổ 20,529,7cm, Công ty TNHH Bao bì Sao Phương Bắc, số 59, Phố Mới, Thị trấn Như Quỳnh, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên Số xuất bản: 1231-2020/CXBIPH/01-23/BKHN; ISBN: 978-604-9931-49-9 Số QĐXB: 87/QĐ - ĐHBK - BKHN cấp ngày 8/05/2020 In xong nộp lưu chiểu Qúy II năm 2020 198 ... hướng dẫn sử dụng phần mềm ANSYS xuất Tuy vậy, chưa có nhiều tài liệu hướng dẫn quy trình bước thực tính tốn dạng kết cấu cơng trình cách chi tiết phần mềm ANSYS Tài liệu ? ?Hướng dẫn sử dụng phần. .. phần mềm ANSYS tính tốn kết cấu cơng trình? ?? biên soạn nhằm cung cấp cho bạn đọc quy trình bước tính tốn tốn kết cấu cơng trình phần mềm ANSYS v.16.0 Các dạng kết cấu cơng trình với ví dụ cụ thể kết. .. thể kết cấu dầm liên tục, kết cấu giàn, kết cấu khung khung sàn, toán phẳng giới thiệu, hướng dẫn bước thực hành hướng dẫn xem kết phần mềm ANSYS Ngoài ra, số phần tử thường dùng ANSYS phần tử