Vì kết quả hệ số an toàn lớn hơn nhiều so với hệ số an toàn cho phép nên kết cấu đang thừa bền. Ta cần tính toán hợp lý các kích thước tiết diện để khung chân cổng đủ bền.
Trong kết cấu khung chân cổng thì dầm biên đang thừa bền nhất. Để giới hạn được số lượng các trường hợp kết quả nội lực mà Design Study phải tính, ta chọn lại kích thước tiết diện dầm biên như hình sau:
- Thực hiện lại lệnh Mesh And Run của Simulation Studies 5, ta có kết quả tính hệ số an toàn của từng bộ phận khung chân cổng như hình 3.35.
Hình 3.34: Chọn lại kích thước tiết diện dầm biên.
Trang 94 Trong đó:
- Đối với chân cổng:
+ Hệ số an toàn: = 1,5≥[ ] = 1,5. + Tổng ứng suất: =[ ]
= , = 166,7 < [ ] = 180 / .
Kích thước tiết diện của chân cổng đã chọn thỏa mãn điều kiện kiểm tra, và vừa đủ bền.
- Đối với gối tựa:
+ Hệ số an toàn: = 1,46 < [ ] = 1,5. + Tổng ứng suất: =[ ]
= , = 171,2 < [ ] = 180 / .
Kích thước tiết diện của gối tựa đã chọn thỏa mãn điều kiện kiểm tra bền, nhưng hệ số an toàn thấp hơn hệ số an toàn cho phép, kết cấu gối tựa không an toàn.
- Đối với dầm biên: + Hệ số an toàn: = 3. + Tổng ứng suất: =[ ]
= = 83 < [ ] = 180 /
Kích thước tiết diện của dầm biên đã chọn thỏa mãn điều kiện kiểm tra, và đang dư bền.
Vậy ta chỉ cần thực hiện Design Study tối ưu cho việc tăng kích thước tiết diện gối tựa.
3.2.6.5.1. Khai báo biến:
Hình 3.36: Danh sách biến.
* Lập danh sách các biến:
Các kích thước tiết diện của các bộ phận khung chân cổng được chọn để thay đổi bao gồm:
- Chiều cao gối tựa: hgt = 600 mm.
Khung chân cổng Chân cổng Gối tựa Dầm biên
Trang 95 - Chiều dày tấm vách gối tựa: δgt = 10 mm.
* Khai báo biến:
Vì kết cấu dầm biên đang thiếu bền, cho nên kích thước đủ bền sẽ lớn hơn kích thước ban đầu, ta chọn miền khai báo như hình 3.37:
Hình 3.37: Khai báo biến.
- Chiều cao gối tựa: 600 ÷ 640 mm, với mỗi bước thay đổi là 10 mm. - Chiều dày tấm vách gối tựa: 10 ÷ 10 mm, với mỗi bước thay đổi là 2 mm. Tổng số trường hợp kết quả nội lực mà Design Study sẽ tính là: 5.
3.2.6.5.2. Khai báo điều kiện kiểm tra và điều kiện mục tiêu:
* Lập danh sách các điều kiện:
Điều kiện kiểm tra bao gồm: điều kiện an toàn (sensor hệ số an toàn – FOS).
Điều kiện mục tiêu là trọng lượng khung chân cổng nhỏ nhất (sensor trọng lượng – Mass1) mà vẫn đạt được các điều kiện kiểm tra.
* Khai báo các điều kiện kiểm tra như hình 3.38:
Điều kiện an toàn: n > [n] = 1,5. Trong đó n là kết quả hệ số an toàn (FOS) ở Simulation Studies thứ năm.
* Khai báo các điều kiện mục tiêu như hình 3.38:
Điều kiện mục tiêu là trọng lượng khung chân cổng (Mass1) nhỏ nhất.
Hình 3.38: Khai báo điều kiện kiểm tra và điều kiện mục tiêu.
3.2.6.5.3. Kết quả tối ưu:
Kết quả của Design Study như 3.37:
Hình 3.39: Kết quả của Design Study.
Qua trường hợp kết quả nội lực khác nhau, Design Study chọn kết quả tính của trường hợp số 3 (cột Optimal 3) là kết quả tối ưu cho việc chọn tiết diện dầm biên hay toàn bộ tiết diện khung chân cổng nói chung.
Trang 96 Với sự hợp lý kích thước chiều cao dầm biên mới, ta thực hiện lại lệnh Mesh And Run của Simulation Studies 5 , và có kết quả tính hệ số an toàn của từng bộ phận khung chân cổng như hình 3.40.
Trong đó:
- Đối với chân cổng:
+ Hệ số an toàn: = 1,51≥[ ] = 1,5. + Tổng ứng suất: =[ ]
= , = 165,6 < [ ] = 180 / . - Đối với gối tựa:
+ Hệ số an toàn: = 1,54≥[ ] = 1,5. + Tổng ứng suất: =[ ]
= , = 162,3 < [ ] = 180 / . - Đối với dầm biên:
+ Hệ số an toàn: = 3. + Tổng ứng suất: =[ ]
= = 83 < [ ] = 180 /
Vậy Kích thước tiết diện của chân cổng đã chọn thỏa mãn điều kiện kiểm tra, kết cấu an toàn và vừa đủ bền.
Ta lập bảng so sánh kết quả tối ưu so với thông số thiết kế ban đầu của kết cấu khung chân cổng như sau:
Các thông số kỹ thuật của khung
chân cổng Ký hiệu
Phương pháp truyền thống
Kết quả
SolidWorks mm
Chiều cao đỉnh chân cổng hch 1000 1000 mm
Chiều dày các tấm vách chân cổng δch 10 10 mm
Khung chân cổng Chân cổng Gối tựa Dầm biên
Trang 97
Tổng ứng suất của chân cổng σch 10,7 165,6 N/mm2
Chiều cao gối tựa hgt 600 620 mm
Chiều dày các tấm vách gối tựa δgt 10 10 mm
Tổng ứng suất của gối tựa σgt 26,1 162,3 N/mm2
Chiều cao dầm biên hdb 1000 500 mm
Chiều dày tấm biên trên dầm biên δdb1 16 6 mm
Chiều dày tấm biên dưới dầm biên δdb2, δdb3 10 6 mm
Tổng ứng suất của dầm biên σdb 20,2 83 N/mm2
Trọng lượng khung chân cổng Gcc 4883 3519 kg
Bảng 3.9: Bảng so sánh kết quả tính toán khung chân cổng bằng 2 phương pháp.