CHƯƠNG III: MÔ HÌNH MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ XÉT ỨNG SỬ CỦA BU LÔNG, MẶT BÍCH VÀ ỐNG THÉP KHI CHỊU KÉO, XOẮN, KÉO CỦA BU LÔNG, MẶT BÍCH VÀ ỐNG THÉP KHI CHỊU KÉO, XOẮN, KÉO
3.2. Mô phỏng mô hình liên kết một bu lông và mặt bích (phần tử dạng L)
Dùng phần mềm ph n t h phần tử hữu h n Ab qus 6 10-1 ể m h nh v ph n t h ặ trƣng ủ phần tử ng L ƣ i s tá ụng ủ l k o
M h nh phần tử hữu h n v k h thƣ bu lông
Dùng phần mềm Ab qus t o m h nh bu lông nhƣ h nh 3 2 v i k h thƣ nhƣ hình 3.3 (bu lông M20, F10T)
Hình 3.2. Mô hình bu lông M20 trong Abaqus
Hình 3.3. Mô hình chữ L trong Abaqus Đặ trƣng v t liệu Sử ụng v t liệu n hồi – ẻo
Bảng 3.1. Đặc trưng vật liệu
Bu lông Dầm, cột
V t liệu
M20, F10T bu lông ƣờng ộ
cao SM400
Khối lƣợng
riêng 7,850 T/m3 =7850kg/ m3 7,850 T/m3=7850kg/ m3 Gi i h n bền
kéo
9x105
kN/m2=90daN/mm2
2,55x105 kN/m2=25.5 daN/mm2
Hệ số Poisson 0,3 0,3
Hệ số n nhiệt 0,053 kJ/m.s.oC -
Độ giãn
nở nhiệt 1,2x10-5 -
Hình 3.4. Đặc trưng vật liệu của bu lông và ống thép S u khi lắp ráp á phần tử l i v i nh u húng t m h nh nhƣ sau
Hình 3.5. Mô hình chữ L Điều kiện bi n
Điều kiện bi n ƣợ ùng ể hỉ á biến ơ bản: huyển vị thẳng huyển vị xoay nhiệt ộ l t p trung l ph n bố …
Ứng l trƣ ho bu lông:
Chúng t sẽ ph n t h trong 2 gi i o n
Gi i o n 1: ặt ứng l trƣ ho bu lông ho ến khi t ƣợ l hƣ ng t m b n ầu bằng phương pháp huyển vị khi th y ổi nhiệt ộ ( ouple temperature- ispl ement) C nghĩ l bu lông sẽ kh ng ượ ứng l trư th ng thường m
ƣợ h nhiệt ộ V á nút h i ầu ủ bu lông gắn liền v i á mặt b h, nên khi ƣợ h nhiệt ộ bu lông sẽ t t o r một ứng l trƣ Bằng nhiều lần thử nghiệm th húng t thể l m l nh bu lông ho ến khi bu lông t ƣợ l hƣ ng t m b n ầu Trong lu n v n l hƣ ng t m b n ầu ƣợ ịnh nghĩ bằng ng thứ Tv=0,7xyxAe =19729daN
Gi i o n 2: Giữ nguy n l hƣ ng t m b n ầu trong bu lông v ặt l k o Ts ho ầm bằng á h kh i báo huyển vị
Phương pháp n y ượ ùng ể biểu iễn một ph n t h nhiệt ơ họ Ph n t h nhiệt ơ họ l một ph p t nh toán phi tuyến m huyển vị v nhiệt ộ tương th h nh u Theo á h n y h nh ộng tương phản ủ nhiệt ộ tr n huyển vị v huyển vị tr n nhiệt ộ thể ƣợ ƣ v o t nh toán Trong lu n v n s ảnh hưởng ủ nhiệt ộ l n huyển vị ượ t nh toán v o ộ giãn nở v nhiệt Kh ng s truyền nhiệt giữ bu lông v á bản th p
Li n kết:
Li n kết ƣợ ùng ể khử b t o ở á nút ộ l p Khi một biến bị khử th n kh ng thể th m hiếu trong bất kỳ iều kiện bi n n o khá
Quá tr nh ph n t h trong lu n v n li n qu n ến l hƣ ng t m trong bu lông, l k o trong ầm th ng qu huyển vị theo trụ Y.
Hình 3.6. Điều kiện biên của cấu kiện Hệ số m sát:
Hệ số m sát ƣợ kh i báo ho á bề mặt tiếp xú : á mặt bản th p á mặt bu lông- á mặt bản th p mặt th n bu lông- mặt lỗ Hệ số m sát giữ th p-thép là 0,5.
Kết quả ph n t h
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Biểu đồ với 1 bu lông
TÍNH THEO SCHMIDT-NEUPER THEO FEM
TSI TSII
ĐI qua gốc tọa độ
Hình 3.7. Quan hệ giữa lực dọc Tp trong bu lông và lực kéo Ts so sánh với biểu đồ của Schmidt-Neuper
V i kết quả ph n t h phần tử hữu h n th t ƣờng qu n hệ giữ l ọ trong bu lông v l k o trong ấu kiện L nhƣ h nh 3 7 Từ kết quả ph n t h n y v so sánh v i biểu ồ ủ S hmi t-Neuper v biểu ồ ủ Sei el th húng những hỗ uốn cong gần giống nh u Bƣ ph n t h thứ nhất sẽ ặt l ứng l trƣ Tv = 19729daN bằng phương pháp nhiệt ộ- huyển vị ( ouple temper ture- ispl ement) bư ph n tích thứ h i bắt ầu s u khi l k o t giá trị bằng l ứng l trƣ trong bu lông.
Trong gi i o n ầu mặ ù l k o t ng nh nh nhƣng l ọ trong bu lông t ng rất h m iều n y nghĩ l l k o xảy r ở ầu ầm ƣợ ùng ể vƣợt qu l ứng l trƣ c trong bu lông.
Trong hình 3.7 4 gi i o n ã biểu iễn ƣợ qu n hệ giữ l ọ trong bu lông v l k o trong ấu kiện theo kiến nghị ủ Sei el v ịnh nghĩ m h nh phá hủy ủ Pertersen l m h nh 2
Nhƣ v y húng t thể t m r s giống nh u ủ kết quả ph n t h v i biểu ồ Scmidt-Neuper biểu ồ ủ Sei el m h nh phá hủy ủ Pertersen
Biểu ồ ủ S hmi t – Neuper
TsI v TsII ƣợ t nh toán theo á ng thứ từ (2 1) ến (2 11)
V i m h nh trong lu n v n húng t t nh toán ƣợ TsI = 2474 daN và TsII=
8457 daN
Kết quả ph n t h ho thấy mối qu n hệ giữ l ọ trong bu lông v l k o l phi tuyến
Bảng 3.2. Đặc trưng hình dạng của bu lông
Đặ trƣng h nh ng ủ bu lông Giá trị (mm)
Khoảng á h từ ầu bản mã ến t m bu lông: e 30 Khoảng á h từ t m bu lông ến t m bản mã: g 40
Đường k nh th n bu lông: ds 20
Độ y ủ bản ầm: tf 16
Đường k nh bề mặt hịu l p: w 29
Đường k nh lỗ bu lông: dh 23
Chiều i ren: DA 2.5
Đường k nh ngo i ủ vòng ệm: wo 40
Đường k nh trong ủ vòng ệm: wi 21
Độ y ủ vòng ệm: tw 4,5
Bảng 3.3. Hằng số đàn hồi và TsI, TsII
Hệ số n bằng: 3
Hệ số lò so k o ủ bu lông: Cb 206167.02 (daN/mm) Hệ số lò so n n ủ bản mã: Cf 6944639 (daN/mm) Hệ số lò so n n ủ vòng ệm: Cw 1323134 (daN/m) Hệ số lò so n n ủ bản mã: C 731225 (daN/mm) Tỷ số giữ nội l v ngo i l : p 0,22
q 0,78
TsI 2474 (daN)
TsII 8457 (daN)