L ef = 23.10-6/0C R ∆T (3.5)
3.2.2. Sử dụng COSMOS WORKS 2009 mô phỏng tắnh toán 1 Phân tắch tĩnh tuyến tắnh
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ...45 Khi ngoại lực tác ựộng lên một vật, vật này sẽ bị biến dạng và lực sẽ truyền qua toàn bộ vật. Ngoại lực sẽ làm sinh ra ứng lực và phản lực ựể ựưa vật trở lại trạng thái cân bằng.
Các nghiên cứu tĩnh tuyến tắnh sẽ tắnh toán các chuyển vị, sức căng, ứng suất và phản lực dưới tác ựộng của ngoại lực.
Các nghiên cứu tĩnh tuyến tắnh thực hiện dựa trên các giả thiết sau:
Giả thiết tĩnh:
Tất cả các lực tác ựộng chậm và tăng dần cho tới khi ựạt ựủ cường ựộ. Sau khi ựạt ựủ cường ựộ, lực sẽ giữ không ựổi theo thời gian. Giả thiết này cho phép ta bỏ qua các lực quán tắnh và giảm chấn do khi gia tốc và vận tốc nhỏ thì các lực này là không ựáng kể.
Trường hợp các lực tác ựộng thay ựổi theo thời gian, có thể gây nên các lực quán tắnh hoặc giảm chấn lớn, ta phải tắnh toán trong các phân tắch ựộng. Các tải ựộng thay ựổi theo thời gian và trong nhiều trường hợp gây nên các lực quán tắnh hoặc giảm chấn lớn không thể bỏ qua thì không áp dụng giả thiết tĩnh ựược.
Lưu ý:
ỚViệc xác ựịnh tải có áp dụng theo giả thiết tĩnh ựược hay không là rất quan trọng, lý do là một tải ựộng có thể sinh ra ứng suất lớn gấp 1/(2x) lần tải tĩnh với cùng cường ựộ, ở ựây, x là hệ số giảm chấn. Với cấu trúc ắt giảm chấn, vắ dụ với 5% giảm chấn, ứng suất ựộng sẽ lớn gấp 10 lần ứng suất tĩnh. Trường hợp xấu nhất là cộng hưởng.
ỚCó thể dùng các phân tắch tĩnh ựể tắnh toán phản ứng của cấu trúc một vật quay với tốc ựộ không ựổi hoặc di chuyển thẳng với gia tốc không ựổi, do lực quán tắnh sinh ra không ựổi theo thời gian.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ...46 Quan hệ giữa tải và các ựáp ứng sinh ra (chuyển vị, sức căng và ứng suất) là tuyến tắnh. Vắ dụ, nếu tăng tải gấp ựôi, thì các ựáp ứng của mô hình cũng tăng gấp ựôi. Có thể thực hiện các phân tắch theo giả thiết tuyến tắnh nếu:
ỚTất cả các vật liệu trong mô hình tuân theo ựịnh luật Hooke, rằng ứng suất tỷ lệ bậc nhất với sức căng. (Thực tế thì ứng suất không tỷ lệ bậc nhất với sức căng, mà chỉ gần ựúng như vậy. Giả thiết này nhằm ựơn giản hóa tắnh toán và kết quả không sai lệch ựáng kể với thực nghiệm).
ỚCác chuyển vị sinh ra là ựủ nhỏ ựể bỏ qua sự thay ựổi ựộ cứng do tải. (độ cứng của một cấu trúc phụ thuộc vào hình dạng của cấu trúc ựó. Khi cấu trúc chịu tải thì hình dạng của nó sẽ thay ựổi, thể hiện qua chuyển vị, ựộ võng và góc xoay. Như vậy, nhìn chung là ựộ cứng của cấu trúc sẽ thay ựổi khi chịu tải. Nhưng nếu tắnh toán chi tiết ựến như vậy thì bài toán trở nên phức tạp. Giả thiết này nhằm ựơn giản hóa bài toán ựối với những trường hợp cấu trúc chỉ có những chuyển vị nhỏ dưới tác ựộng ngoại lực).
ỚCác ựiều kiện biên không thay ựổi trong quá trình chịu tải. Tải phải bằng hằng số về cường ựộ, hướng và phân bố. Chúng không thay ựổi khi mô hình bị biến dạng. (điều kiện biên bao gồm tải trọng và các ràng buộc ựối với cấu trúc, như bản lề, ngàm, nhiệt ựộ... Giả thiết này cũng nhằm ựơn giản hóa tắnh toán chứ thực tế không bao giờ như vậy, chúng phải thay ựổi khi mô hình biến dạng.)
Như vậy, chỉ áp dụng phân tắch tĩnh tuyến tắnh nếu cấu trúc có vật liệu là
tuyến tắnh và tải chỉ gây biến dạng nhỏ cho cấu trúc ựó. 3.2.2.2. Một số ựịnh nghĩa cơ bản
Các ứng lực bên trong vật sẽ thay ựổi từ ựiểm này ựến ựiểm khác. Thông qua một diện tắch nhỏ bất kỳ, lực tác ựộng từ bên này sang bên kia của diện
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật... ...47 tắch. Ứng suất là ựại lượng xác ựịnh cường ựộ ứng lực (lực trên ựơn vị diện tắch).
Stress (Ứng suất): Trong một vật thể liên tục, ứng suất tại một ựiểm như
sau:
-Tưởng tượng một mặt phẳng tùy ý cắt qua vật thể tại ựiểm cần tắnh ứng suất, -Xét một diện tắch vô cùng nhỏ DeltaA bao quanh ựiểm ựó trên mặt phẳng này.
-Gọi cường ựộ lực truyền qua DeltaA theo một hướng nào ựó là DeltaF,
-Ứng suất theo hướng này ựược tắnh bằng DeltaF/DeltaA khi DeltaA tiến tới 0.
Strain (sức căng): Sức căng là tỷ lệ thay ựổi chiều dài dL trên chiều dài
ban ựầu L. Sức căng là ựại lượng không thứ nguyên.
Chuỗi tắnh toán: Với một tập hợp các chuyển vị bắt buộc và tải, chương
trình phân tắch tĩnh tuyến tắnh sẽ tiến hành như sau:
-Chương trình sẽ xây dựng và giải một hệ các phương trình cân bằng của phần tử hữu hạn tuyến tắnh ựể có ựược chuyển vị tại mỗi nút.
-Sau ựó, chương trình sẽ dùng các kết quả chuyển vị này ựể tắnh toán các thành phần sức căng.
-Cuối cùng, chương trình sử dụng các kết quả sức căng và quan hệ ứng suất- sức căng ựể tắnh toán các ứng suất.