V t l iu Th uc tính
B ng 3.6 Tần số dao động cat ấm tương ng với các Mode khác nhau
Mode Tần số dao động (Hz) 2 1160 4 8180 6 10580 8 19200 10 28911
Dạng dao động c a tấm bậc được thiết kế được chọn là Mode 8. Việc lựa chọn dạng dao động nên được thực hiện theo một số nguyên tắc kinh nghiệm như sau:
+ Dạng dao động được chọn phải dao động đối x ng qua trục vuông góc đi qua trung điểm c a chiều dài tấm. Các kiểu này sẽ dễ kiểm soát phân bố chuyển vị, áp suất
Luận văn cao học GVHD : TS. Phạm Huy Tuân
HVTH : Nguyễn Văn Thái Dương 36
sóng âm và đảm bảo dao động cân bằng cho cả hệ thống máy. Các kiểu chẵn như 2, 4, 6, 8, 10…sẽcó được đặc điểm này.
+ Với kích thước xác định về chiều dài c a tấm, tấm càng dầy thì tần số dao động riêng càng lớn. Nhưng với bề dầy càng lớn hoặc càng nhỏ thì dạng dao động c a tấm sẽ không còn đối x ng nữa. Vì vậy bề dầy c a tấm phải nằm trong giới hạn nào đó. + Cũng với một kích thước xác định về chiều dài c a tấm, tấm có kiểu dao động càng nhỏthì biên độdao động càng lớn.
Căn c vào một số quy tắc kinh nghiệm như trên, cùng với một vài thao tác ban đầu tính toán với một tấm phẳng tương ng, Mode 8 được chọn để tính toán cho tấm bậc. Mode 8 đảm bảo yêu cầu: tấm không quá lớn, quá dầy (ảnh hư ng đến độ bền mối ghép ren), dao động đối x ng…
3.3.2.2.3 Tính s b t m phẳng đểxác đ nh các đ ng ti t điểm
Một tấm phẳng có chiều dài 260 mm, rộng 120 mm (kích thước này được chọn
trước phù hợp với không gian sấy) được tính đểxác định sơ bộ các đư ng tiết điểm và bề dầy c a tấm, đểcó cơ s xác định khoảng giá trị c a các biến thiết kế. Phần tử 2D, 8 nút Plane183 với keyopt 2 (biến dạng mặt) được sử dụng để mô hình cho tấm phẳng này. Một phân tích Modal được đưa ra để xác định dạng dao động và tần sốdao động riêng c a tấm ng với điều kiện biên cho trước (code phụ luc 2). Điều kiện biên là một gối cốđịnh được đặt vào giữa tấm, chính là phần kết nối với chi tiết horn dạng trục bậc với đư ng kính 31,5 mm. Hình 3.9 giới thiệu phân bố chuyển vị c a tấm phẳng có bề dầy 29 mm dao động Mode 8 với tần số 19,2 kHz. Như đã trình bày, tấm được thiết kế phải có tần số dao động riêng gần 20 kHz. Tuy nhiên, việc tính toán tối ưu được thực hiện trong môi trư ng 2D c a Ansys nên có chút sai lệch về điều kiện biên (do hạn chế về việc mô hình trong môi trư ng 2D) và điều này được bù trừ khi mô phỏng lại trong môi trư ng 3D. Phần tử 2D, 8 nút Plane183 với keyopt 2 (biến dạng
Luận văn cao học GVHD : TS. Phạm Huy Tuân
HVTH : Nguyễn Văn Thái Dương 37
mặt) được sử dụng để mô hình cho tấm phẳng này nên khi đặt điều kiện biên là một gối cố định được đặt vào giữa tấm, chính là phần kết nối với chi tiết horn dạng trục bậc với đư ng kính 31,5 mm thì Ansys lại hiểu là đặt hết khoảng bề rộng c a tấm với keyopt 2. Khi mô phỏng kiểm tra trong môi trư ng Workbench, điều kiện biên này được đặt lại chính xác như thực tế làm việc c a cụm chi tiết và có khoảng sai lệch như trên. Chính vì thế tần số tối ưu c a tấm khi tính toán trong môi trư ng 2D chỉ 19,2 kHz. Điều này là tương tự khi tính tối ưu cho tấm bậc. Trên trục hoành c a hình 3.9, ta xác định được 6 điểm có chuyển vị xấp xỉ bằng 0. Các đư ng thẳng được vẽ qua các điểm này và vuông góc với trục hoành được gọi là các đư ng tiết điểm. Xác định được các đư ng tiết điểm có ý nghĩa rất lớn trong thiết kế tấm bậc (sơ đồ hình 3.2) vì bậc c a tấm được tạo xen kẽ giữa các đư ng này để xóa bỏ sự triệt tiêu dao động do hiện tượng trễ pha truyền sóng từ giữa tấm ra hai bên.
Hình 3.9 Phân bố chuyển vị c a tấm phẳng có chiều dài 260 mm, dầy 29 mm dao động
Luận văn cao học GVHD : TS. Phạm Huy Tuân
HVTH : Nguyễn Văn Thái Dương 38
3.3.2.2.4 S d ng phần m m Ansys 14 Mechanical ADPL và Matlab để tính tối u cho t m b c cho t m b c
Việc tính toán tấm bậc được dựa trên tấm phẳng. Sau khi xác định được các đư ng tiết điểm ta tiến hành tạo bậc xen kẽ giữa các đư ng này. Để tính toán tần số dao động riêng c a tấm bậc ng với dạng Mode 8, ta cũng sử dụng code trong phụ lục 2. Để có được tần số làm việc như mong muốn, một giải thuật tối ưu được sử dụng (Mục 3.3.2.2.1).
Phần mềm Matlab sẽ tự động lặp lại mô hình giải bài toán phân tích dạng dao động như trong phụ lục 2 và tối ưu các kích thước thiết kế c a tấm đểđược thiết kế tối ưu với tần số mong muốn. Bảng 3.7 liệt kê các kích thước thiết kế c a tấm sau khi tối ưu: