e. Xõy dựng phần mềm
2.2.4Lựa chọn phương phỏp tớnh toỏn
Mặc dự chỳng ta đó nghiờn cứu nhiều phương phỏp tớnh toỏn kết cấu, như phương phỏp phần tử biờn, phương phỏp thực nghiệm, phương phỏp giải tớch, phương phỏp số, vv…trước đõy nhiều bài toỏn giải bằng phương phỏp giải tớch, nhưng nhiều khi giải bằng phương phỏp giải tớch gặp rất nhiều khú khăn, thậm chớ cú những bài toỏn khụng thể tỡm được nghiệm bằng một biểu thức giải tớch đúng hoặc bằng hàm cú dạng tường minh.
Qua những phõn tớch cỏc phương phỏp tớnh toỏn ứng suất cho đập bờ tụng ở trờn, ta thấy phương phỏp phần tử hữu hạn đó khắc phục được cỏc nhược điểm của cỏc phương phỏp khỏc, đồng thời tận dụng được sức mạnh về khả năng tớnh toỏn của mỏy tớnh, nhất là trong thời kỳ mỏy tớnh cú khả năng tớnh toỏn ngày càng nhanh, nhiều phộp tớnh một lỳc như hiện nay, là một thuận lợi cho việc thực hiện cỏc bài toỏn lớn,
phức tạp và mang lại hiệu quả để đảm bảo được mục đớch và yờu cầu cho phục vụ cỏc cụng việc tớnh toỏn.
Do vậy trong luận văn chọn phương phỏp PTHH để mụ phỏng, tớnh toỏn, giải quyết vấn đề đặt ra.
2.3 PHẦN MỀM TÍNH TỐN
Những năm gần đõy, nhờ sự phỏt triển của cỏc cụng cụ toỏn cựng với sự phỏt triển của mỏy tớnh điện tử, đó thiết lập và dần dần hoàn thiện cỏc phần mềm thương mại, sử dụng để giải cỏc bài toỏn cơ học vật rắn, cơ học thuỷ khớ, cỏc bài toỏn động, bài toỏn tường minh và khụng tường minh, cỏc bài toỏn tuyến tớnh và phi tuyến, cỏc bài toỏn về trường điện từ, bài toỏn tương tỏc đa trường vật\. Để cú thể đỏp ứng cỏc yờu cầu núi trờn của cơ học, cỏc phần mềm mạnh được phỏt triển và ứng dụng rộng rói trờn thế giới như: Ansys; Sap2000; Etabs; Midas; Fenas;…
Tất cả cỏc phần mềm đều dựa trờn thuật toỏn của phương phỏp phần tử hữu hạn, núi chung đều cú một thủ tục làm việc giống nhau, chỉ cú cỏch thức giao tiếp là khỏc nhau.
Chọn phần mềm tớnh toỏn kết cấu đập tràn trọng lực bờtụng trờn nền yếu.
Phần mềm SAP thiờn về bài toỏn thiết kế, cú hỗ trợ cỏc cụng cụ giỳp mụ hỡnh hoỏ nhanh, kiểm toỏn theo cỏc tiờu chuẩn. Cỏc phần tử, vật liệu, mụđun tớnh toỏn đều chủ yếu phục vụ cho cỏc cụng trỡnh xõy dựng.
Chương trỡnh phần mềm SAP rất mạnh về tớnh toỏn kết cấu khung, vỏch, tấm bởi nú cũng đỏp ứng được nhu cầu và dễ sử dụng.
Cỏc phiờn bản trước năm 2000, với cỏc kết cấu cú hỡnh dạng phức tạp (như buồng xoắn, ống hỳt…) mụ tả trong cơ sở dữ liệu là khú khăn. Cỏc phiờn bản sau này của SAP từ SAP2000.8 trở lờn đó khắc phục cỏc nhược điểm trờn và đó đưa ra ỏp dụng cơ sở dữ liệu tối ưu hơn về khụng gian để tớnh toỏn bài toỏn khối.
Giải bài toỏn theo cỏch này tận dụng được ưu điểm của Sap2000 là cú thể ỏp nhiều tải trọng, tổ hợp trọng và giải bài toỏn trong thời gian ngắn, Dễ dàng thay đổi cỏc yếu tố của bài toỏn. Kết quả cú giao diện dễ sử lý và thuận tiện nhanh chúng chớnh xỏc.
Song dựng chương trỡnh phần mềm SAP để mụ hỡnh và tớnh toỏn cho bài toỏn khụng gian rất phức tạp với sơ đồ tải trọng thực là một cụng việc hết sức khú khăn, bởi với khả năng cú hạn trong bài toỏn khụng gian của SAP.
ANSYS là một trong nhiều chương trỡnh phần mềm thương mại, sử dụng phương phỏp phần tử hữu hạn – PTHH (FEM) để phõn tớch cỏc bài toỏn vật lý – cơ học, chuyển cỏc phương trỡnh vi phõn, phương trỡnh đạo hàm riờng từ dạng giải tớch về dạng số, với việc sử dụng phương phỏp rời rạc húa và gần đỳng để giải.
Trong bài toỏn kết cấu (Structural), phần mềm ANSYS dụng để giải cỏc bài toỏn trường ứng suất – biến dạng, trường nhiệt độ cho cỏc kết cấu. ANSYS cú thể giải được nhiều bài toỏn phõn tớch tĩnh, động học cỏc kết cấu, phõn tớch đàn hồi đến phõn tớch đàn hồi dẻo, đàn hồi nhớt, phi tuyến hỡnh học, phi tuyến vật liệu, phõn tớch ổn định cho cỏc kết cấu hệ thanh, hệ bản, hệ vỏ theo cỏc mụ hỡnh khỏc nhau.
ANSYS cho phộp xõy dựng cỏc mụ hỡnh hỡnh học 2D và 3D, với cỏc kớch thước thực, hỡnh dạng được giản đơn húa hoặc mụ hỡnh như vật thật.
Để theo dỗi bước tớnh, ANSYS cho biểu đồ quan hệ cỏc bước lặp và độ hội tụ. Cỏc kết quả tớnh toỏn được ghi lưu vào cỏc file dữ liệu. Việc xuất cỏc dữ liệu tớnh toỏn và lưu trữ, ANSYS cú hệ hậu xử lý rất mạnh, cho phộp xuất dữ liệu dưới dạng đồ thị, ảnh đồ, đẻ cú thể quan sỏt trường ứng suất và biến dạng, đồng thời cũng cho phộp xuất kết quả dưới dạng bảng số.
Việc ANSYS cú hệ hậu xử lý mạnh, đó đem lại một thế mạnh, để cỏc phần mềm khỏc phải sử dụng ANSYS là một phần mềm liờn kết xử lý phõn tớch trường ứng suất – biến dạng và cỏc thụng số vật lý khỏc.
Phần mềm Ansys thiờn về cỏc bài toỏn nghiờn cứu thế nờn phần tử đa dạng, vật liệu, mụdun tớnh toỏn phức tạp hơn nhiều
Hiện nay trong việc giải bài toỏn ứng suất trong bờ tụng khối lớn như kết cấu nhà mỏy thủy điện đa số đều sử dụng phần mềm Ansys tuy nhiờn nhược điểm của Ansys là:
- Mụ hỡnh húa đơn giản nhưng mất thời gian trong việc chia phần tử được tối ưu trong việc xõy dựng lưới phần tử cho mụ mỡnh phức tạp.
- Mỏy tớnh yờu cầu cấu hỡnh cao, việc giải bài toỏn mất nhiều thời gian. - Xử lý đầu ra rất phức tạp thậm trớ rất khú khăn.
Nhưng với thế mạnh về khả năng rất cao trong bài toỏn khụng gian và nhờ sự tiến bộ về cụng nghệ thụng tin cũng như trỡnh độ phỏt triển kiến thực trong quỏ trỡnh làm việc tại đơn vị tư vấn cho thấy ANSYS vẫn là một chương trỡnh rất mạnh và đảm bảo độ chớnh xỏc để tớnh toỏn kết cấu khối phức tạp.
Kiến nghị trong giới hạn của luận ỏn này ỏp dụng chương trỡnh tớnh toỏn bằng phần mềm ANSYS để giải bài toỏn tớnh toỏn ứng suất đập tràn trọng lực bờ tụng trờn nền xen kẹp yếu.
Giao diện nhập và xử lý kết quả trong phần mềm ANSYS:
Hỡnh 2.8 Giao diện ANSYS xuất hiện khi mở phần mềm
Hỡnh 2.9 Cửa sổ khai bỏo loại phần tử
Hỡnh 2.10 Cửa sổ khai bỏo lực
Hỡnh 2.11 Cửa sổ tớnh toỏn
Hỡnh 2.12 Cửa sổ khai bỏo vật liệu
Hỡnh 2.13 Cửa sổ biểu diễn kết quả (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CHƯƠNG 3
ÁP DỤNG TÍNH TỐN CễNG TRèNH THUỶ ĐIỆN ĐÁ HÀN
3.1.GIỚI THIỆU VỀ CễNG TRèNH
3.1.1.Nhiệm vụ,cấp cụng trỡnh và cỏc tiờu chuẩn thiết kế
- Cấp nước qua hệ thống kờnh cho 2.612 ha, trong đú tưới trực tiếp cho 1324,2 ha lỳa; 285,6 ha mầu; 23 ha ao hồ nuụi trồng thủy sản và tạo nguồn cho 979,2 ha cõy cụng nghiệp và cõy ăn quả.
- Xả nước với lưu lượng Q= 3,82 mP
3
P
/s để bảo vệ mụi trường sinh thỏi hạ du, kết hợp phỏt điện với cụng suất lắp mỏy khoảng 1.000 kW và tạo nguồn bơm tưới cho 2.388 ha phớa bờ hữu sụng Ngàn Sõu.
- Cấp nước sinh hoạt cho 23.396 nhõn khẩu qua hệ thống kờnh. - Giảm lũ vựng hạ lưu.
Cụng trỡnh đầu mối xõy dựng trờn sụng Rào Nổ, thuộc địa phận xó Hồ Hải, huyện Hương Khờ, tỉnh Hà Tĩnh.
- Khu tưới thuộc cỏc xó Hồ Hải, Phỳc Đồng, Hà Linh, Phương Mỹ và Phương Điền thuộc huyện Hương Khờ, tỉnh Hà Tĩnh.
- Cấp cụng trỡnh là cấp III - Tần suất thiết kế.
- Đảm bảo tưới : p = 75%. - Tớnh toỏn lũ thiết kế : p = 1%. - Tớnh toỏn lũ kiểm tra : p = 0,2%. - Tớnh toỏn lũ dẫn dũng thi cụng :
+ Năm thứ nhất : p = 10%.
+ Năm thứ hai: Chống lũ tiểu món p = 1,5 % (kiểm tra p=0,5%), chống lũ chớnh vụ p =1% (kiểm tra p = 0,2%).