3.2 .Tớnh toỏn mỏi trờn
3.2.3. Ứng dụng mụ phỏng số vào nghiệm bền kết cấu mỏi trờn
Phương phỏp phần tử hữu hạn là một phương phỏp tớnh toỏn khoa học
cú hiệu quả, dựng phộp phõn tớch phần tử hữu hạn hầu như cú thể thu được thụng tin về cơ tớnh của bất kỳ kết cấu cụng trỡnh phức tạp nào, cú thể trực tiếp đưa cụng trỡnh ngay trong giai đoạn thiết kế ra xem xột, bỡnh luận
Do tớnh chất đối xứng về mặt hỡnh học, đồng thời tiết kiệm phần tử khi tớnh toỏn, tiến hành mụ phỏng tớnh toỏn cho 1/2 phụi. Vật liệu được sử dụng
cú mụ đun đàn hồi E = 200 GPa; hệ số poỏt xụng 0.3; Kiểu bài toỏn: tớnh toỏn
Do tải trong thiết kế của mỏi trờn là chịu được 160 tấn giả thiết là phõn bố đều nờn ỏp lực tỏc dụng lờn mỏi trờn cú độ lớn p = P/S = 0.6 [MPa], được
đặt lờn phụi như trờn hỡnh 3.11.
Kết quả tớnh toỏn độ bền mỏi trờn sau khi mụ phỏng được trỡnh bày trờn hỡnh dưới đõy cũng phự hợp với hỡnh dạng nhận được khi tớnh toỏn bằng
phương phỏp giải tớch (phần 3.1). Trờn hỡnh 3.12 là kết quả về chuyển vị của mỏi (đơn vị đo là m) theo đú chuyển vị lớn nhất nằm ở phớa đầu.
Hỡnh 3.12. Chuyển vị của mỏi
Hỡnh 3.11. Mụ hỡnh hỡnh học khi mụ phỏng tớnh toỏn khả năng chịu tải mỏi trờn khả năng chịu tải mỏi trờn
Hỡnh 3.13. Ứng suất tương đương Von – Mises
Mỏi an toàn trong quỏ trỡnh làm việc do max = 264 MPa (hỡnh 3.13) nhỏ hơn ứng suất bền cho phộp [] = 340 Mpa. Như vậy cả tớnh toỏn bằng
phương phỏp giải tớch và mụ phỏng đều cho thấy mỏi đảm bảo an toàn trong
quỏ trỡnh làm việc. Cỏc kết quả về mụ phỏng số cũng cho biết về phõn bố
trường ứng suất chớnh theo 3 chiều đo và biến dạng tại mỗi phần tử của mỏi
(hỡnh 3.14). Căn cứ vào cỏc giỏ trị (õm, đương) được thể hiện trờn thang màu cú thể cho thấy được trạng thỏi ứng suất theo 3 chiều đo trong khụng gian của cỏc phần tử, vị trớ trờn mỏi. Giỏ trị õm là thể hiện trạng thỏi ứng suất nộn, giỏ trị dương thể hiện trạng thỏi ứng suất kộo (hỡnh 3.14 A, B, C). Đồng thời kết quả tớnh toỏn bằng mụ phỏng cũng cho thấy được biến dạng tại cỏc vị trớ của mỏi (hỡnh 3.14 D), tại cỏc vị trớ tập trung ứng suất, biến dạng, chuyển vị sẽ thực hiện tiếp tục thiết kế lại mụ hỡnh 3D trờn cỏc phần mềm chuyờn dựng rồi tiếp tục nghiệm bền lại bằng phương phỏp phần tử hữu hạn nhằm đưa ra được cỏc thụng số kớch thước hợp lớ nhất.
Trờn hỡnh 3.14 A, B, C thấy rằng cỏc kết quả về trạng thỏi ứng suất là hoàn toàn phự hợp so với lớ thuyết. Hỡnh 3.14 A, thể hiện trạng thỏi ứng suất
theo phương Ox (phương vuụng gúc với mặt mỏi), cỏc phần tử phớa trờn chịu
ứng suất nộn (giỏ trị õm), phần phớa dưới (gõn chịu lực chớnh) chịu ứng suất
uốn. Hỡnh 3.14 B, thể hiện trạng thỏi ứng suất theo phương Oy (phương song song với mặt mỏi), cỏc phần tử phớa trờn chịu ứng suất nộn (giỏ trị õm), phần
phớa dưới (gõn chịu lực chớnh) chịu ứng suất kộo (giỏ trị dương). Trong hỡnh
3.14 C thể hiện trạng thỏi ứng suất theo phương Oz (phương dọc mỏi) thể hiện rừ nhất đặc trưng trạng thỏi ứng suất của bài toỏn dầm chịu uốn, với cỏc màu sắc thể hiện rừ ràng nhất. Trờn hỡnh 3.14 D thể hiện kết quả biến dạng
tương đương Von-Mises, theo đú biến dạng chủ yếu tập trung tại phớa dưới
bụng mỏi và gàn vị trớ lắp cỏc chõn cột. Thụng qua nghiờn cứu trạng thỏi ứng suất tại cỏc vị trớ trờn mỏi cú thế thấy là hợp lớ, và cú thể ứng dụng mụ phỏng
vào cỏc trường hợp tiếp theo của nghiờn cứu ở chương 4.
Hỡnh 3.14. Cỏc thành phần ứng suất chớnh A, B, C; biến dạng tương đương của mỏi D
Bằng cả 2 phương phỏp tớnh toỏn bằng giải tớch hay mụ phỏng đều cho kết quả là kết cấu mỏi trờn an toàn trong quỏ trỡnh làm việc.
Việc sử dụng phương phỏp giải tớch sẽ tớnh toỏn được hỡnh dạng tiết diện ngang hợp lý cho mỏi trờn, từ đú thiết kế mụ hỡnh 3D cho mỏi và mụ phỏng để kiểm nghiệm lại, làm căn cứ cho tối ưu về hỡnh dạng.