Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4.4.6. Khai báo các điều kiện biên.
4.4.7. Đặt tải trên mô hình.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.4.8. Giải. 4.4.9. Kết quả. 4.4.9.1. Dạng mô hình phần tử nút (gồm 16073 phần tử)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.4.9.2. Mô hình dạngđánh sốđiển nút (gồm 29993 nút)
4.4.9.3. Mô hình dạngứng suất:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn * Ứng suất theo phương oy:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn * Trườngứng suất tương đương theo Von Mises
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn * Theo phương ox.
* Theo phương oy.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn * Chuyển vị tổng:
4.4.9.6. Mô hình phân bố véc tơ chuyển vị và ứng suất tại các nút. * Phân bố véc tơ chuyển vị tại các nút.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn * Phân bố véc tơứng suất tại các nút.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.4.9.7. Mô hình dao động riêng.
* Các tần số dao động riêng.
***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE ***** SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 0.41091 1 1 1
2 0.64470 1 2 2
3 0.73091 1 3 3
4 0.79875 1 4 4
5 1.0106 1 5 5 * Mô hình dao động riêng với tần số f1 = 0,42091 (Hz)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn * Mô hình dao động riêng với tần số f1 = 0,73091 (Hz)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn * Mô hình dao động riêng với tần số f1 = 1,0106 (Hz)
4.5. Kết quả dạng dữ liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Smax = 1,249
Smin = 0,564E-03 4.5.2. Chuyển vị :
* Th eo phương ox (Node 3381): Ux = -0.12438E-04 * Th eo phương oy (Node 2865): Uy = -0.46546E-05 * Th eo phương oz (Node 1330): Uz = -0.56923E-05 * Tổng (Node 3381): Usum = 0.12454E-04 4.5.3. Phản lực lớn nhất: * Th eo phương ox: Fx = 259.75 (kG) * Th eo phương oy: Fy = 724.91 (kG) * Th eo phương oz: Fz = 18.130 (kG) 4.6. Đánh giá và kết luận. 4.6.1. Đánh giá.
- Công cụ phần mềm dễ thiết kế, gia công, hoạt động của mô hình đáp ứng được những yêu cầu đề ra.
- Thao tác đơn giản, không cần tính toán. - Độ chính xác đạt yêu cầu.
- Việc lựa chọn phần mềmđể kiểm tính toán sức bền dễ dàng, kinh tế. 4.6.2. Kết luận.
4.6.2.1. Kết luận chung
- Xây dựng mô hình tính thân máy tiệnđầyđủ hơn tính bằng tay. - Sử dụng phương pháp số vào trong quá trình thiết kế.
- Ứng dụng phần mền trong thiết kế máy và kết quả sau khi mô phỏng tính toán chấp nhận được.
- Các tần số dao động riêng của thân máy không trùng với tần số kích thích của máy.
- Việc đưa phần mềm trợ giúp cho quá trình tính toán sức bềnlà điều hết sức cần thiết. Kết quả của đề tài có thể sử dụng hiệu quả vào giảng dạy môn học “Sức bền vật liệu” và môn “Cơ học kết cấu” dưới các hình thức:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn - Sử dụng kết quả của đề tài (quá trình biến dạng và chuyển vị của cơ hệ) làm dữ liệu để xây dựng thiết kế các môn hình phức tạp mà phương pháp truyền thống không thểđápứngđươc.
- Xác định nhanh và chính xác các kết quả của bài toán (ứng suất, biến dạng), giúp cho quá trình thiết kế rút ngắn thời gian.
- Qua đề tài có thể giới thiệu cho sinh viên cách thức giải bài toán sức bền bằng phần mềm ANSYS thông qua hai cách (dùng thanh công cụ hoặc lập trình bằng các câu lệnh). Tạo điều kiện cho người học làm quen với việc ứng dụng công nghệ thông tin trong suốt quá trình học và công tác sau này.
- Do các bước giải bài toán bằng phần mềm này ngắn gọn, đơn giản vì vậy Giáo viên có thể đưa việc ứng dụng phần mềm vào các bài giảng ngay trên lớp để kiểm tra độ bền chi tiết.
- Qua đây hướng dẫn cho sinh viên có thể thực hiện tính toán một số bài toán cơ bản và làm quen với việc ứng dụng tin học trong học tập, để kiểm tra nhanh và chính xác các kết quả tính toán.
- Việc ứng dụng phần mềm không đòi hỏi cần phải có trình độ tin học cao mà vẫn có thể sử dụng có hiệu quả cao trong lĩnh vực chuyên môn.
- Tuy nhiên trong khuôn khổ báo cáo khoa học do thời gian còn hạn chế vì vậy những vấn đề khác: Máy móc thiết bị trong công nghiệp nặng, rung động, …
4.6.2.2. Những kiến nghị
- Trong báo cáo mới chỉ khảo sát một bài toán cơ bản, còn các bài toán phức tạp hơn cần tiếp tục được nghiên cứu và làm rõ.
- Là các phần mềm mạnh, đặc biệt là phần mềm ANSYS với rất nhiều tính năng ưu việt trợ giúp cho việc giảng dạy và nghiên cứu các môn khoa học kỹ thuật. Vì thế phần mềm rất xứng đáng nằm trong sự quan tâm, khai thác ứng dụng trong các lĩnh vực khoa học trong thời đại Tin học hoá.
4.6.2.3. Hướng phát triển của đề tài
1. Nghiên cứu ứng dụng phần mềm vào việc tính toán bền, mô phỏng quá trình biến dạng của các kết cấu không gian, chi tiết máy có hình dáng phức tạp như
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn các khuôn có hình dáng phức tạp, các chi ti ết máy làm việc trong các môi trường đặc biệt...
2. Nghiên cứu để áp dụng phần mềm vào các ngành khác: truyền nhiệt, thuỷ lực, điện, địa chất...
3. Xây dựng các bước, chương trình liên kết giữa phần mềm ANSYS với các phần mềm thiết kế mạnh khác: Pro/engineer, CAD, Mechanical Desktop, Catia, Inventer... để thuận lợi cho quá trình dựng mô hình các chi tiết.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phương pháp phần tử hữu hạn tính toán khung và móng công trình làm việc đồng thời với nền - Th.s Đặng Tính - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 1999.
[2] GS.TS. Nguyễn Văn Phái, TS. Trương Tích Thiện, Ths. Nguyễn Tường Long, Ths. Nguyễn Định Giang, Giải bài toán cơ kỹ thuật bằng chương trình ANSYS, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Tp. Hồ Chí Minh, 2003.
[3] Phương pháp phần tử hữu hạn – Hồ Anh Tuấn
[4] Kỷ yếu, Hội thảo toàn quốc về giảng dạy Nguyên lý-Chi tiết máy, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên, 11&12/5/2008.
[5]. Đinh Bá Trụ, Hoàng Văn Lợi, Hướng dẫn sử dụng ANSYS, Hà Nội, 2003.
[6] PGS. TS Nguyễn Văn V ượng, Sức bền vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2000.
[7] Tuyển tập công trình, Hội nghị khoa học toàn quốc, Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 8, Thái Nguyên 25-26/8/2006.
[8] Machine Design A Cad Approach - Andrew D. Dimarogonas W. Palm Professor of Mechanical Design Washington University, St. Louis, Missouri, USA [9] . Handbook of machine tool analysis / loan D. Marinescu, Boloc Dan, Constantin lspas.
[10] . The Finite Element Method : Volume 1, The Basis (Finite Element Method Ser) (Hardcover) by O . C . Zienkiewicz & R . L . Taylor.
[11] . The Finite Element Method : Volume 2, The Basis (Finite Element Method Ser) (Hardcover) by O . C . Zienkiewicz & R . L . Taylor.
[12] .The Finite Element Method For Solid and Structural Mechanics , Sixth Edition by O . C . Zienkiewicz
[13] . Manufacturing Automation
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [15]. Y. Nakasone, S. Yoshimoto,T. A. Stolarski, Engineering analysis with ANSYS software, 2006.
[16]. David V. Hutton, Fundamentals of Finite Element, 2004.
[17] Finite Element Method (FEM, The University of Auckland, New Zealand 2005.
[18]
[19]
[20]
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn PHỤ LỤC
1. Phản lực tại các nút.
PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE
***** POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING ***** LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN GLOBAL COORDINATES NODE FX FY FZ 416 19.536 -7.5511 -3.4331 420 -9.7650 -1.7349 -26.238 421 -9.8019 -16.715 2.3506 422 -3.1809 -0.91005 -0.19905 423 4.6023 4.8014 4.5732 424 8.3240 6.7958 0.43560 425 25.624 24.861 7.0247 464 -13.037 -6.1698 -4.0611 468 -0.79428 21.726 -13.883 469 0.53745E-01 -18.271 12.284 470 -3.4476 14.132 -8.6326 502 31.420 41.676 0.84142 506 -0.48774 -7.2679 9.2202 507 -1.1017 2.9491 1.8327 508 -10.937 14.307 22.249 509 -16.593 18.798 3.9727 510 -7.7197 28.013 8.6208 648 -9.3052 33.108 14.752 649 -2.3634 -3.7967 -8.7621 650 -2.6690 -21.144 -13.206 681 -36.743 28.570 29.895 685 48.467 38.777 43.509 686 -4.2350 146.55 111.96 687 -1.3647 43.328 50.762
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 688 0.21440 125.13 90.736 1102 0.52925E-01-0.35187E-01 0.50383 1103 -50.679 -52.825 23.487 1104 0.72046 -1.7081 0.19519 1105 0.83034 0.23014 0.94110 1106 1.6696 -9.8867 1.0655 1107 0.75761 -1.5411 3.0805 1108 -1.3607 -19.065 4.4580 1109 -0.56888 -4.5725 5.2109 1110 -2.1339 -25.165 9.9246 1111 1.6122 -12.831 1.3361 1112 16.942 -148.62 80.696 1113 1.3168 -2.6769 -0.37539 1114 0.65361 -0.67468 0.29552E-01 . . . 2.Ứng suất tại các phần tử và các nút. PRINT S PRIN ELEMENT SOLUTION PER ELEMENT ***** POST1 ELEMENT NODAL STRESS LISTING *****
LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING X,Y,Z VALUES ARE IN GLOBAL COORDINATES
ELEMENT = 1 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
12963 0.11686 0.18227E-01-0.61518E-01 0.17838 0.15477
16079 0.41640E-02-0.61735E-01-0.11208 0.11625 0.10097
12511 0.17582 0.30555E-01-0.57466E-01 0.23328 0.20405
12783 -0.13146E-01-0.95803E-01-0.11953 0.10639 0.96730E-01 ELEMENT= 2 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
11154 0.20184E-01 0.67630E-02-0.54661E-01 0.74845E-01 0.69119E-01 11297 0.18108E-02-0.15159E-02-0.81524E-01 0.83335E-01 0.81723E-01 11299 -0.24486E-03-0.70509E-03-0.67396E-01 0.67151E-01 0.66922E-01
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 16080 -0.15125E-03-0.37860E-02-0.70606E-01 0.70455E-01 0.68710E-01
ELEMENT= 3 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16081 0.50756E-02 0.40558E-02-0.19324E-01 0.24400E-01 0.23906E-01 11154 0.10935E-01-0.25054E-02-0.61015E-01 0.71950E-01 0.66260E-01 12358 0.11024E-01 0.18661E-02-0.36482E-01 0.47507E-01 0.43654E-01 16082 0.97847E-02-0.49694E-02-0.57910E-01 0.67695E-01 0.61656E-01 ELEMENT= 4 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16080 0.12748E-02-0.18840E-02-0.68208E-01 0.69483E-01 0.67959E-01 16082 0.20038E-01 0.91351E-02-0.46151E-01 0.66189E-01 0.61467E-01 16082 0.20038E-01 0.91351E-02-0.46151E-01 0.66189E-01 0.61467E-01 11154 0.63351E-02-0.55688E-02-0.74128E-01 0.80463E-01 0.75221E-01 11297 0.31359E-02 0.28153E-03-0.75688E-01 0.78824E-01 0.77436E-01 ELEMENT= 5 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16083 0.15353 0.15123E-01-0.14614E-01 0.16815 0.15543 16084 0.15091 0.45234E-02-0.33944E-01 0.18486 0.16894 6084 0.24735 0.42405E-01-0.98509E-02 0.25720 0.23546 6083 0.25549 0.45754E-01 0.40700E-02 0.25142 0.23338 ELEMENT= 6 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16085 0.69284E-01-0.13726E-01-0.10110 0.17038 0.14757 5415 0.86537E-01-0.91701E-02-0.17762 0.26416 0.23164 16086 -0.19194E-01-0.36611E-01-0.15623 0.13703 0.12921 16087 0.54696E-01 0.27420E-04-0.12027 0.17497 0.15504 ELEMENT= 7 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16087 0.43762E-01-0.13890E-01-0.12927 0.17303 0.15260 5415 0.76972E-01-0.34516E-01-0.18870 0.26567 0.23107 16086 0.26793E-01-0.15998E-01-0.13998 0.16677 0.15002 6337 0.44880E-01 0.14263E-01-0.12299 0.16787 0.15484 ELEMENT= 8 SOLID92
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 16087 0.17408E-01-0.14089E-01-0.13082 0.14823 0.13526 6337 0.10526E-01-0.13112E-01-0.13302 0.14355 0.13331 6321 0.16582E-01-0.19996E-01-0.10695 0.12354 0.10991 5415 0.73221E-01-0.46245E-02-0.18581 0.25903 0.23020 ELEMENT= 9 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16088 0.30770E-03-0.25804E-03-0.10013E-02 0.13090E-02 0.11371E-02 16089 0.59916E-02 0.11535E-02 0.18624E-03 0.58054E-02 0.53873E-02 9801 -0.65880E-03-0.21849E-02-0.28564E-02 0.21976E-02 0.19505E-02 16090 0.31446E-02 0.36759E-03-0.16719E-02 0.48165E-02 0.41875E-02 ELEMENT= 10 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16088 0.63849E-03 0.40352E-04-0.11994E-02 0.18378E-02 0.16236E-02 10060 0.66113E-03-0.81605E-04-0.48206E-02 0.54817E-02 0.51507E-02 9828 -0.43902E-04-0.28915E-02-0.75733E-02 0.75294E-02 0.65849E-02 9814 0.99362E-04-0.20597E-02-0.52392E-02 0.53385E-02 0.46514E-02 ELEMENT= 11 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16088 0.66575E-03 0.43026E-03-0.10742E-02 0.17399E-02 0.16350E-02 10060 0.34807E-03-0.23645E-03-0.50401E-02 0.53882E-02 0.51210E-02 9823 -0.11286E-04-0.31464E-02-0.57429E-02 0.57316E-02 0.49710E-02 9828 -0.67097E-04-0.28717E-02-0.75635E-02 0.74964E-02 0.65603E-02 ELEMENT= 12 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16088 -0.10524E-03-0.10150E-02-0.18435E-02 0.17383E-02 0.15060E-02 9813 0.40308E-03-0.26578E-02-0.33649E-02 0.37680E-02 0.34689E-02 9801 0.58691E-04-0.37523E-03-0.14751E-02 0.15338E-02 0.13694E-02 9814 -0.26411E-04-0.14589E-02-0.47446E-02 0.47182E-02 0.41899E-02 ELEMENT= 13 SOLID92
NODE S1 S2 S3 SINT SEQV
16088 0.10483E-02 0.14292E-03-0.90577E-03 0.19540E-02 0.16938E-02 9802 0.73328E-04-0.13035E-02-0.48339E-02 0.49072E-02 0.43840E-02 9813 -0.71952E-04-0.28853E-02-0.38581E-02 0.37862E-02 0.34056E-02
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9823 -0.52083E-03-0.36529E-02-0.62829E-02 0.57620E-02 0.49964E-02
. . . .. . . . . . . .. .
3. Chuyển vị theo các phương ox, oy, oz và chuyển vị tổng tại các nút.
PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE
***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING ***** LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0
THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE UX UY UZ USUM
1 0.35643E-06 0.38843E-08-0.36695E-06 0.51158E-06 2 0.45181E-06-0.29453E-06-0.34808E-06 0.64190E-06 3 0.37837E-06-0.71094E-07-0.36794E-06 0.53254E-06 4 0.39944E-06-0.13989E-06-0.36037E-06 0.55587E-06 5 0.42305E-06-0.21062E-06-0.35370E-06 0.59028E-06 6 0.27766E-06 0.31157E-06-0.24268E-06 0.48277E-06 7 0.33489E-06 0.25524E-07-0.28620E-06 0.44126E-06 8 0.31947E-06 0.32000E-07-0.23196E-06 0.39610E-06 9 0.30296E-06 0.36987E-07-0.19822E-06 0.36393E-06 10 0.28444E-06 0.42591E-07-0.17319E-06 0.33573E-06 11 0.26757E-06 0.44536E-07-0.15898E-06 0.31441E-06 12 0.25158E-06 0.46516E-07-0.14853E-06 0.29584E-06 13 0.23855E-06 0.49069E-07-0.14055E-06 0.28119E-06 14 0.22752E-06 0.51807E-07-0.13507E-06 0.26962E-06 15 0.21844E-06 0.54419E-07-0.13205E-06 0.26098E-06 16 0.21123E-06 0.57402E-07-0.13038E-06 0.25478E-06 17 0.20672E-06 0.61645E-07-0.12929E-06 0.25150E-06 18 0.20406E-06 0.67244E-07-0.12943E-06 0.25083E-06 19 0.20340E-06 0.75784E-07-0.13095E-06 0.25350E-06 20 0.20437E-06 0.86059E-07-0.13366E-06 0.25892E-06 21 0.20830E-06 0.99518E-07-0.13652E-06 0.26820E-06 22 0.21560E-06 0.11669E-06-0.14098E-06 0.28280E-06
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 23 0.22504E-06 0.14633E-06-0.15480E-06 0.30986E-06
24 0.23779E-06 0.18062E-06-0.17275E-06 0.34498E-06 25 0.25933E-06 0.22947E-06-0.20440E-06 0.40210E-06 26 0.17089E-06 0.16100E-06-0.29331E-06 0.37571E-06 27 0.24865E-06 0.26504E-06-0.25958E-06 0.44660E-06 28 0.22366E-06 0.22769E-06-0.27185E-06 0.41925E-06 29 0.19870E-06 0.19402E-06-0.28358E-06 0.39692E-06 30 0.18590E-06 0.86015E-07-0.22625E-06 0.30520E-06 31 0.19971E-06 0.47430E-07-0.18267E-06 0.27478E-06 32 0.20313E-06 0.23509E-07-0.15918E-06 0.25914E-06 33 0.20244E-06 0.32868E-08-0.14352E-06 0.24817E-06 34 0.20219E-06-0.97174E-08-0.13859E-06 0.24532E-06 35 0.20184E-06-0.20909E-07-0.13668E-06 0.24466E-06 36 0.20315E-06-0.30905E-07-0.13700E-06 0.24697E-06