- ρw là khối lượng riờng của nước
3.4.1. Giới thiệu phần mềm ANSYS
Ansys (Analysis Systems) là một hệ thống tớnh toỏn đa năng. Trong hệ thống này, bài toỏn cơ kỹ thuật được giải quyết bằng phương phỏp phần tử hữu hạn lấy chuyển vị làm gốc.
Ansys được lập ra từ năm 1970, do nhúm nghiờn cứu của Dr. John Swanson, hệ thống tớnh toỏn Swanson (Swanson Analysis Systems, Inc.), tại Hợp Chủng Quốc Hoa Kỳ. Từ đú Ansys đó nhanh chúng lan sang cỏc nước khỏc trờn thế giới như: CHLB Đức, Áo, Thụy Sĩ, Nhật, Trung Quốc, … qua nhiều phiờn bản với nhiều tớnh năng được cập nhật liờn tục. Phiờn bản mới nhất hiện nay đang dựng là phiờn bản Ansys 12.0.
Ansys là một phần mềm cụng nghiệp, sử dụng phương phỏp phần tử hữu hạn (FEM) để giải cỏc bài toỏn ứng suất tuyến tớnh, kết cấu phi tuyến tớnh hỡnh học - vật liệu - phần tử, cú thể phõn tớch cỏc bài toỏn động với phương phỏp Modal, phổ, điều hũa, dao động ngẫu nhiờn, giải cỏc bài toỏn uốn tuyến tớnh và phi tuyến, bài toỏn nhiệt ổn định, truyền nhiệt, đối lưu, bức xạ nhiệt, dũng chảy thủy lực... Ansys cũn cú khả năng liờn kết với cỏc phần mềm như Pro/Eng, Flotran... để phõn tớch và thẩm định cỏc thiết kế, cú khả năng sử dụng cỏc văn bản thiết kế của cỏc chương trỡnh cơ khớ khỏc để phõn tớch thụng qua kỹ thuật IGE.
Phần mềm này cho phộp người sử dụng khai bỏo cỏc thụng số với trỡnh tự như sau:
- Chọn phần tử PIPE16
- Nhập hệ số Poisson, module đàn hồi E của vật liệu ống, đường kớnh ngoài ống, chiều dày thành ống …
- Nhập mụ hỡnh mặt cắt theo kớch thước hỡnh học - Chia lưới phần tử Meshing
- Nhập thụng số ỏp suất tỏc động lờn ống
- Phần mềm tự động tớnh toỏn, xử lý số liệu và đưa ra mụ phỏng phổ ứng suất của phần tử tại từng vị trớ trờn chiều dài ống.
* Cụng dụng
Nhờ ứng dụng phương phỏp phần tử hữu hạn, cỏc bài toỏn kỹ thuật được mụ hỡnh húa và mụ phỏng toỏn học, cho phộp lý giải trạng thỏi bờn trong của vật thể như thực khi chịu một tỏc động bờn ngoài.
Trong chương trỡnh này cú thể giải cỏc bài toỏn đàn hồi - dẻo, cỏc kết cấu, bài toỏn nhiệt, bài toỏn dũng chảy chất lỏng nộn được và chất lỏng khụng nộn được. Ngoài ra chương trỡnh cũn tớnh cho cỏc vật liệu từ, bài toỏn tiếp xỳc…
Nhờ ứng dụng phương phỏp phần tử hữu hạn, cỏc bài toỏn kỹ thuật được mụ hỡnh húa và mụ phỏng toỏn học, cho phộp giải trạng thỏi bờn trong của vật thể như thực khi chịu một tỏc động bờn ngoài.
Là một chương trỡnh mạnh, tớnh cho cỏc phần tử kết cấu 2 thanh, dầm, 2D, 3D và giải cỏc bài toỏn đàn hồi, đàn hồi phi tuyến, đàn hồi dẻo lý tưởng, dẻo nhớt, đàn hồi nhớt. Mỗi loại vật liệu được đưa thành một mụ hỡnh vật liệu ứng với một thuật toỏn. Mỗi loại vật thể được đưa thành một mụ hỡnh hỡnh học, với cỏch chia cỏc phần tử phự hợp. Cỏc mụ hỡnh vật lý của vật liệu được xỏc định bằng cỏc đặc trưng hỡnh học, cỏc momen quỏn tớnh, cỏc giỏ trị đặc trưng mặt cắt …
Chương trỡnh cú khả năng mụ phỏng theo mụ hỡnh hỡnh học với cỏc điểm, đường, nỳt, diện tớch…, và mụ hỡnh phần tử hữu hạn với cỏc nỳt và phần tử. Hai dạng mụ hỡnh được trao đổi và thống nhất với nhau để tớnh toỏn. Để giải một bài toỏn cụ thể cần đưa vào điều kiện biờn cho cỏc mụ hỡnh hỡnh học, cỏc tỏc động được đưa vào là cỏc lực, chuyển vị, nhiệt độ…
Chương trỡnh cho kết quả dưới dạng đồ họa, trường ứng suất và biến dạng được đưa ra dưới ảnh phõn bố trường, cho phộp quan sỏt và nhận biết được trường phõn bố của cỏc giỏ trị vật lý nghiờn cứu. Ngoài ra, chương trỡnh cú cỏc tiện ớch giỳp người tớnh toỏn thiết kế nhanh chúng thực hiện cỏc nội dung nghiờn cứu. Đồng thời cho phộp liờn kết với một số chương trỡnh phần mềm khỏc và cú khả năng truyền dẫn những mụ hỡnh Autocad của cấu trỳc, thành phần và hệ thống.
Do sử dụng phương phỏp phần tử hữu hạn, Ansys cú thể giỏi nhiều dạng toỏn với cỏc vật liệu khỏc nhau và điều kiện biờn khỏc nhau. Gốc cỏc bài toỏn này là hệ phương trỡnh vi phõn đạo hàm riờng, phương trỡnh toỏn lý … cú xột đến xỏc suất độ tin cậy và bài toỏn tối ưu
- Giải cỏc bài toỏn dựa trờn lý thuyết cơ học mụi trường liờn tục, lý thuyết đàn hồi - dẻo - từ biến cho cỏc kết cấu và chi tiết cơ khớ, với bài toỏn tĩnh và động. Vật liệu của cỏc chi tiết được đưa về dạng mụ hỡnh: vật liệu đàn hồi, đàn hồi phi tuyến, đàn hồi dẻo, dẻo nhớt … Cỏc kết cấu dưới dạng thanh, dầm, khối, tấm mỏng …
- Ansys giải cỏc bài toỏn dũng chảy chất lỏng Newton hoặc phi Newton, trong cỏc điều kiện biờn.
- Ansys cú thể giải cỏc bài toỏn trao đổi nhiệt giữa cỏc vật thể kết cấu, xỏc định sự phõn bố nhiệt độ.
- Ansys cú thể giải cỏc bài toỏn điện trường và trường điện từ của vật thể, giải cỏc bài toỏn truyền õm, cộng hưởng; xử lý bài toỏn ma sỏt và tiếp xỳc giữa cỏc phần tử.