IV. Cố định mô hình shell
Phân tích tĩnh bằng lưới hỗn hợp
Bài này hướng dẫn bạn phân tích tĩnh một tổ hợp dùng các phần tử shell và solid trong cùng một nghiên cứu. Khi cả đồng thời có cả 2 kiểu phần tử này cùng tồn tại, bạn có một kiểu lưới hỗn hợp.
Khi tạo lưới để phân tích, phần mềm sẽ căn cứ vào kích thước nhỏ nhất của mô hình để xác định cỡ của các phần tử hữu hạn dùng trong tính toán:
• Đối với mô hình khối đặc, lưới solid tạo ra các phần tử là những khối tứ diện với các cạnh có chiều dài xấp xỉ nhau.
• Đối với mô hình có những vách mỏng, nếu vẫn dùng lưới solid thì số lượng phần tử hữu hạn trở nên rất lớn, do phần mềm đã lấy chiều dày tấm mỏng làm cơ sở để xác định cỡ phần tử. Hậu quả là khiến cho quá trình tính toán kéo dài và chiếm dụng nhiều tài nguyên hệ thống. Vì vậy, với những chi tiết mỏng, nên chọn kiểu lưới shell, là loại lưới gồm các phần tử tam giác phẳng với số lượng tương đối ít để giảm khối lượng tính toán.
• Với những mô hình có cả những phần có chiều dày lớn và những phần khác có chiều dày nhỏ, việc sử dụng mô hình lưới hỗn hợp cho phép tạo lưới kiểu shell cho những phần mô hình mỏng và tạo lưới kiểu solid cho những phần có ba kích thước tương đương. Thủ thuật này làm giảm đáng kể số lượng phần tử, nhờ vậy làm tăng tốc độ tính toán lên nhiều lần, nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết cho các kết quả.
Trong bài này, bạn sẽ học cách:
• Tạo một nghiên cứu với lưới hỗn hợp
• Ghép vỏ mỏng vào
• Bổ sung các kết nối
Mở tài liệu và tạo một nghiên cứu:
1. Mở thư mục cài đặt SW\Examples\MixedMesh-1.sldasm). Bạn cũng có thể thiết kế 2 chi tiết này ở 2 part khác nhau rồi đưa chúng vào môi trường assembly để thực hiện bài tập.
2. Click nhãn COSMOSWorks Manager trên đỉnh panel. 3. Tạo một nghiên cứu tĩnh với tên là MixedMesh.
4. Trong bảng thuộc tính, dưới Name, chọn kiểu lưới là Mixed mesh, rồi click OK. 5. Right-click Study và chọn Properties.
6. Trong hộp thoại, dưới Solver, chọn Direct sparse, rồi click OK.
Định nghĩa tấm mỏng:
1. Right-click Shells trong COSMOSWorks Manager và chọn Define by Selected Surfaces. 2. Trong bảng thuộc tính, chọn bề mặt như hình minh họa cho Selection (Face).
3. Chọn đơn vị là mm và gõ 5 cho Shell thickness. 4. Click OK.
Gán vật liệu, áp lực và khống chế:
1. Right-click Solids, chọn Apply Material to All và gán Ductile Iron từ thư mục Iron của thư viện vật liệu cosmos materials.
2. Right-click Shells, chọn Apply Material to All và gán cùng vật liệu này cho tấm mỏng. 3. Đặt áp lực 3 psi vuông góc với bề mặt như hình minh họa dưới:
4. Gán khống chế cố định Fixed cho mặt trụ của 6 lỗ.
Một kết nối sẽ liên kết hai đỉnh trên mô hình với nhau bởi một thanh cứng có khớp bản lề tại hai đầu. Có thể hình dung như đây là một cái "xích đông" có hai dây thép căng hai góc tấm ngang với hai góc cao của tấm đứng.
1. Right-click Load/Restraint và chọn Connectors. 2. Trong bảng thuộc tính, dưới Type, chọn Link.
3. Chọn đỉnh 1 như hình minh họa cho Vertex or point for first location.
4. Chọn đỉnh 2 như minh họa cho Vertex or point for second location. Chắc chắn rằng chọn đúng đỉnh bề mặt trên của tấm mỏng.
5. Click Apply.
6. Chọn đỉnh 3 cho Vertex or point for first location. 7. Chọn đỉnh 4 cho Vertex or point for second location. 8. Click OK.
Xác định vị trí tiếp xúc:
Khi bạn dùng một lưới hỗn hợp, bạn phải gắn kết tấm mỏng với khối solid.
1. Tháo bung tổ hợp để tấm mỏng tách rời khỏi khối solid. (Trong assembly này đã tạo sẵn cổng nhìn tháo rời).
2. Trong COSMOSWorks Manager, right-click Contact/Gaps và chọn Define Contact Set. 3. Trong bảng thuộc tính, chọn Bonded trong Type.
4. Chọn cạnh của tấm mỏng cho Faces, Edges, Vertices for Source. 5. Chọn bề mặt hẹp dài của solid cho Faces for Target.
Hãy trở lại cổng nhìn lắp ráp lại bình thường của assembly.
Tạo lưới và chạy nghiên cứu:
1. Right-click Mesh và chọn Create. 2. Click Options.
3. Trong hộp thoại, làm như sau:
a. Chọn: High, Standard, 4 Points, và Smooth surface.
b. Hủy: Automatic transition và Enable automatic looping for solids. c. Click OK.
4. Chọn Run analysis after meshing. 5. Click OK.
Xem các kết quả ứng suất:
1. Trải rộng thư mục Stress và double-click Plot1. 2. Right-click Plot1 và chọn Edit definition rồi đặt:
• SX: X Normal stress cho Component.
• psi cho Units.
• Top cho Shell face. (Để xem ứng suất mặt trên)
• Defined dưới Deformed Shape và gõ 1 cho Scale Factor.
Lu ý: ứng suất tập trung nơi tấm mỏng gặp solid. Mặt trên của tấm mỏng cho thấy áp suất tại nơi tiếp xúc với solid.
3. Right-click biểu đồ Stress và chọn Define. 4. Trong bảng thuộc tính, chọn:
• SX: X Normal stress cho Component.
• psi cho Units.
• Bottom cho Shell face. (Để xem ứng suất mặt dưới).
Xem kết quả chuyển vị:
1. Trải rộng thư mục Displacement và double-click Plot1. 2. Right-click biểu đồ Plot1 để chọn in cho Units.
Lưu ý: khoảng cách giữa các điểm liên kết không thay đổi, tức là những chỗ được "căng dây" ở hai góc không bị võng dưới tác động của ngoại lực.