ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CHẾ TẠO MÁY

Mô phỏng và tính toán bài toán cơ – nhiệt trong điện thoại Samsung Galaxy S3.1. Mô phỏng bằng phần mềm solidworks2. Sử dụng phần mềm Ansys để giải các bài toán.3. Bài toán cơ.4. Bài toán nhiệt điện thoại.

Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Độc lập – Tự do – Hạnh phúc _ _ _ _ _ _ _ _ $ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ $ _ _ _ _ _ _ _

2 Nội dung thuyết minh.

 Giới thiệu chung

 Mô phỏng thiết kế điện thoại samsung galaxy s3

 Mô phỏng số bài toán điện thoại samsung galaxy s3 chịu tải trọng cơ

 Mô phỏng và tính toán bài toán truyền nhiệt trong điện thoại samsunggalaxy s3

3 Giáo viên hướng dẫn :

4 Ngày hoàn thành :

Chủ nhiệm bộ môn Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Kết quả đánh giá đồ án tốt nghiệp:

LỜI CẢM ƠN

Ngày nay sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử đã giúp cho việctính toán đạt tốc độ siêu nhanh, cải thiện đáng kể thời gian và có độ chính xácrất cao Thậm chí các khâu thử mẫu, thử độ bền, mô phỏng quá trình làmviệc… cũng đều được thực hiện trên các phần mền công nghiệp trước khi đưavào sản xuất hàng loạt

Trong thực tế, các sản phẩm sản xuất ra đều phải được kiểm nghiệm chấtlượng, tính toán cơ – nhiệt là một trong những điều kiện bắt buộc trong khâukiểm tra này Giải các bài toán cơ – nhiệt giúp cho chúng ta biết được khảnăng, giới hạn phá hủy, biến dạng, vị trí nguy hiểm, sự phân bố nhiệt, nhiệt độgiới hạn… khi sản phẩm làm việc

Trong quá trình học tập tại Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội ngoài sự nỗ lựccủa bản thân, em còn được sự giúp đỡ tận tình từ các thầy cô giáo, các bạn bè

đã giúp em học tập tốt hoàn thành khóa học Em xin chân thành cảm ơn sựgiúp đỡ của các thầy cô giáo đã dạy dỗ, chỉ bảo tận tình cho em Đặc biệt, em

xin cảm ơn đến ******* đã hướng dẫn tận tình, tâm huyết giúp chúng em

hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Hà Nội, ngày tháng năm

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……….…… 9

CHƯƠNG I: MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI……… 10

I.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI……… 11

I.2 NỘI DUNG ĐỀ TÀI……… 11

I.3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ……….12

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG……….…….13

II.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN …… 14

II.2 PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CÔNG NGHIỆP ANSYS………….….20

II.3 LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN DẪN NHIỆT……… ……24

II.4 GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ DÒNG SẢN PHẨM SAMSUNG GALAXY S3………32

CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG THIẾT KẾ ĐIỆN THOẠI SAMSUNG GALAXY S3……… …34

III.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VỎ SAU ……….……… … 35

III.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHUNG THÂN,PIN VÀ VỎ TRƯỚC 38

III.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỆN THOẠI……… …40

CHƯƠNG IV: MÔ PHỎNG SỐ BÀI TOÁN ĐIỆN THOẠI SAMSUNG GALAXY S3 CHỊU TẢI TRỌNG CƠ……….….… 41

IV.1 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC……….… 42

IV.2 CHỌN PHẦN TỬ VÀ VẬT LIỆU……… …… 43

IV.3 CÁCH CHIA LƯỚI……… …47

IV.4 CÁCH ĐẶT ĐIỀU KIỆN BIÊN……… ……47

IV.5 CÁC BƯỚC GIẢI……….……… ………….48

IV.6 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT……… …53

CHƯƠNG V: MÔ PHỎNG VÀ TÍNH TOÁN BÀI TOÁN TRUYỀN NHIỆT TRONG ĐIỆN THOẠI SAMSUNG GALAXY S3……… ……59

V.1 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC……… … 60

V.2 CHỌN PHẦN TỬ VÀ VẬT LIỆU……… …….…63

V.3 CÁCH CHIA LƯỚI……… …….…65

V.4 CÁCH ĐẶT ĐIỀU KIỆN BIÊN……… …… 65

V.5 CÁC BƯỚC GIẢI……… …… 65

V.6 KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT……… … 74

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI……… ……… 80

VI.1.KẾT LUẬN CHUNG………….……….……… 81

VI.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI……….……….82

TÀI LIỆU THAM KHẢO………83

LỜI NÓI ĐẦU

Trước đây khi ĐTDĐ chưa ra đời mọi người muốn trao đổi thông tin chủyếu phải gửi thư từ, việc làm này tốn nhiều thời gian mới nhận được thông tin

Đó là chưa kể đến việc thất lạc, nhầm địa chỉ người nhận ĐTDĐ ra đời giảiquyết được các vấn đề này.Bên cạnh đó nó còn mở ra một ngày công nghiệpphát triển mạnh mẽ và nhanh bậc nhất từ trước đến nay Các công ty,tập đoàn

có ảnh hưởng sâu rộng trên thế giới ra đời như Apple, Nokia, Samsung… vớicác dòng sản phẩm mới ra đời ngày càng thông minh như Iphone(Apple),Galaxy(Samsung)…Ở Việt Nam theo các nhà điều tra thì số lượng người sửdụng ĐTDĐ rất cao Nắm bắt cơ hội này nhiều nhà máy sản xuất ĐTDĐ cóvốn đầu tư của nước ngoài đã được xây dựng

Mỗi tập đoàn điện thoại đều có trung tâm kiểm nghiệm sản phẩm riêng,tại đây điện thoại được kiểm tra tất cả các khả năng xảy ra trong quá trính sửdụng như bị rơi, lực tác dụng vào màn hình, để nơi nhiệt độ cao… Mọi tínhtoán cơ – nhiệt này đều được trợ giúp tối đa của máy tính

Qua thời gian làm Đồ án tốt nghiệp tại bộ môn Cơ học vật liệu và kết cấu

chúng em đã được thầy ********** hướng dẫn tận tình và các thầy cô giáo bộ

môn tạo điều kiện thuận lợi nhất để hoàn thành tốt Đồ án tốt nghiệp này Mặc

dù em đã cố gắng hết sức nhưng cũng không thể tránh được những sai sót.Vậy em mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy, các cô để em hoàn thiệnhơn

CHƯƠNG I MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG ĐỀ TÀI

I.1 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI

Hiện nay ở Việt Nam có nhiều nhà máy sản xuất linh kiện và điện thoạicung cấp tại thị trường nước ta, tập trung tại tỉnh Bắc Ninh và một số tỉnh lâncận như Thái Nguyên Có nhiều vấn đề đặt ra muốn chúng ta phải nghiên cứu,kiểm tra

Một chiếc điện thoại được xem là thông minh, tốt ngoài các tính năng ưuviệt, còn phải đáp ứng được các điều kiện trong quá trình sử dụng như va đập,

bị ngoại lực tác động vào không bị hư hỏng, nhiệt độ tăng lên khi sử dụng, khixạc điện nằm trong giới hạn cho phép Như chúng ta đã biết muốn bảo vệđược các chi tiết trong máy hoạt động tốt thì vỏ của nó phải có các tính chất

để chống lại các tác nhân xấu làm hư hỏng các chi tiết bên trong Điều đó đãđặt ra một yêu cầu thực tế là: Cần phải kiểm nghiệm độ tin cậy của vỏ trongviệc chịu tác dụng của cơ và nhiệt

Với những yêu cầu nêu trên, việc kiểm nghiệm biến dạng, ứng suất và sựphân bố nhiệt trên vỏ điện thoại là rất cần thiết và quan trọng

I.2 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

Đề tài tập trung giải quyết các vấn đề sau :

 Bài toán xây dựng mô hình vỏ điện thoại bằng phần mềm Solidworks

 Bài toán xác định biến dạng vỏ điện thoại khi chịu một ngoại lực dụnglên trong miền đàn hồi

 Bài toán xác định sự phân bố nhiệt của vỏ trước khi có một nguồnnhiệt từ bên ngoài đặt lên một vùng diện tích của vỏ

 Bài toán xác định sự phân bố nhiệt của vỏ sau khi có nguồn nhiệt làPin đặt lên trong quá trình sử dụng hoặc xạc điện

Từ đó xây dựng một quy trình tính toán, thiết kế, kiểm nghiệm sự phân bốnhiệt trên vỏ điện thoại Trên cơ sở đó ta có thể mở rộng ra để áp dụng chomọi kết cấu dạng tấm vỏ khác làm từ các vật liệu khác nhau.

I.3 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

Toàn bộ nội dung của đề tài được giải quyết dựa trên lý thuyết phần tử hữu

hạn với công cụ hỗ trợ là phần mềm mô phỏng và tính toán công nghiệpAnsys Multyphysic

Trong nội dung đồ án tốt nghiệp này, vỏ điện thoại được mô hình dạng3D bằng phần mền SolidWorks rồi xuất file mô hình ra file trung gian *.SAT

và nhập vào Ansys để tính toán

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU CHUNG

Trong chương này, Đồ án giới thiệu một số nội dung cơ bản về phương pháp Phần tử hữu hạn, phần mềm tính toán công nghiệp ANSYS và cơ sở lý thuyết về truyền nhiệt Ngoài ra, chương này còn giới thiệu khái quát, một số

hình ảnh về dòng điện thoại Galaxy của hãng Samsung đang được ưa chuộng

trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.

II.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN.

II.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG.

Sự tiến bộ của khoa học, kỹ thuật đòi hỏi người kỹ sư thực hiện những đề

án ngày càng phức tạp, đắt tiền và đòi hỏi độ chính xác, an toàn cao

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là một phương pháp rất tổng quát

và hữu hiệu cho lời giải số nhiều lớp bài toán kỹ thuật khác nhau Từ việc

phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng trong các kết cấu cơ khí, các chi tiết trong ô tô, máy bay, tàu thuỷ, khung nhà cao tầng, dầm cầu, v.v đến những bài toán của lý thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thuỷ đàn hồi, khí đàn hồi, điện-từ trường v.v Với sự trợ giúp của ngành Công

nghệ thông tin và hệ thống CAD, nhiều kết cấu phức tạp cũng đã được tínhtoán và thiết kế chi tiết một cách dễ dàng

Hiện có nhiều phần mềm PTHH nổi tiếng như: ANSYS, ABAQUS, SAP, v.v Để có thể khai thác hiệu quả những phần mềm PTHH hiện có hoặc tự xây dựng lấy một chương trình tính toán bằng PTHH, ta cần phải nắm được cơ sở

lý thuyết, kỹ thuật mô hình hoá cũng như các bước tính cơ bản của phương

pháp

II.1.2 XẤP XỈ BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN

Giả sử V là miền xác định của một đại lượng cần khảo sát nào đó (chuyển

vị, ứng suất, biến dạng, nhiệt độ, v.v.) Ta chia V ra nhiều miền con v e có kíchthước và bậc tự do hữu hạn Đại lượng xấp xỉ của đại lượng trên sẽ được tính

trong tập hợp các miền v e

Phương pháp xấp xỉ nhờ các miền con v e được gọi là phương pháp xấp xỉbằng các phần tử hữu hạn, nó có một số đặc điểm sau:

 Xấp xỉ nút trên mỗi miền con v e chỉ liên quan đến những biến nút

gắn vào nút của v e và biên của nó,

 Các hàm xấp xỉ trong mỗi miền con v e được xây dựng sao cho chúng

liên tục trên v e và phải thoả mãn các điều kiện liên tục giữa các miềncon khác nhau

 Các miền con v e được gọi là các phần tử

II.1.3 ĐỊNH NGHĨA HÌNH HỌC CÁC PHẦN TỬ HỮU HẠN

a) Nút hình học.

Nút hình học là tập hợp n điểm trên miền V để xác định hình học các

PTHH Chia miền V theo các nút trên, rồi thay miền V bằng một tập hợp các phần tử v e có dạng đơn giản hơn.

Mỗi phần tử v e cần chọn sao cho nó được xác định giải tích duy nhất theo các

toạ độ nút hình học của phần tử đó, có nghĩa là các toạ độ nằm trong v e hoặctrên biên của nó

b) Quy tắc chia miền thành các phần tử.

Việc chia miền V thành các phần tử v e phải thoả mãn hai quy tắc sau:

 Hai phần tử khác nhau chỉ có thể có những điểm chung nằm trên biêncủa chúng Điều này loại trừ khả năng giao nhau giữa hai phần tử Biêngiới giữa các phần tử có thể là các điểm, đường hay mặt (Hình II.1).

 Tập hợp tất cả các phần tử v e phải tạo thành một miền càng gần với

miền V cho trước càng tốt Tránh không được tạo lỗ hổng giữa các phần

 Phần tử ba chiều.

Phần tử tứ diện

d) Sơ đồ tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

Một chương trình tính bằng PTHH thường gồm các khối chính sau:

Khối 1: Đọc các dữ liệu đầu vào: Các dữ liệu này bao gồm các thông tin mô tả

nút và phần tử (lưới phần tử), các thông số cơ học của vật liệu (môđun đànhồi, hệ số dẫn nhiệt), các thông tin về tải trọng tác dụng và thông tin về liênkết của kết cấu (điều kiện biên)

Phần tử bậc nhất Phần tử bậc hai Phần tử bậc ba

Phần tử bậc nhất Phần tử bậc hai Phần tử bậc ba

Khối 2: Tính toán ma trận độ cứng phần tử k và véctơ lực nút phần tử f của

Khối 7: Tổ chức lưu trữ kết quả và in kết quả, vẽ các biểu đồ, đồ thị của các

đại lượng theo yêu cầu

Sơ đồ tính toán với các khối trên được biểu diễn như hình sau (Hình II.2) :

Tính toán ma trận độ cứng phần tử k Tính toán véctơ lực nút phần tử f

Giải hệ phương trình KQ = F (Xác định véctơ chuyển vị nút tổng thể Q)

Đọc dữ liệu đầu vào

- Các thông số cơ học của vật liệu

- Các thông số hình học của kết cấu

- Các thông số điều khiển lưới

- Tải trọng tác dụng

- Thông tin ghép nối các phần tử -

- Điều kiện biên

Xây dựng ma trận độ cứng K và véctơ lực chung F

Áp đặt điều kiện biên

(Biến đổi các ma trận K và vec tơ F)

Tính toán các đại lượng khác (Tính toán ứng suất, biến dạng, kiểm tra bền, v.v)

II.2 PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CÔNG NGHIỆP ANSYS.

Những năm gần đây, nhờ sự phát triển của các công cụ toán cùng với sự phát triển của máy tính điện tử, đã thiết lập và dần dần hoàn thiện các phần

mềm công nghiệp, sử dụng để giải quyết các bài toán cơ học vật rắn, cơ họcthủy khí, các bài toán động, bài toán tường minh và không tường minh, cácbài toán tuyến tính và phi tuyến, các bài toán về trường điện từ, bài toán tươngtác đa trường vật lý… Ansys là một phần mềm mạnh được phát triển và ứng

dụng rộng rãi trên thế giới, có thể đáp ứng các yêu cầu nói trên của cơ Trong

tính toán thiết kế cơ khí, phần mềm ANSYS có thể liên kết với các phần mềmthiết kế mô hình hình học 2D và 3D như SolidWorks, Catia, Inventor để phântích trường ứng suất, biến dạng, trường nhiệt độ, tốc độ dòng chảy, có thể xácđịnh độ mòn, mỏi và phá hủy của chi tiết Nhờ việc xác định đó, có thể tìm cácthông số tối ưu cho công nghệ chế tạo ANSYS còn cung cấp phương phápgiải các bài toán cơ với nhiều dạng mô hình vật liệu khác nhau: đàn hồi tuyếntính, đàn hồi phi tuyến, đàn dẻo, đàn nhớt, dẻo, dẻo nhớt, chảy dẻo, vật liệusiêu đàn hồi, siêu dẻo, các chất lỏng và chất khí…

ANSYS ( Analysis Systems ) là một gói phần mềm phân tích phần tử hữuhạn ( Finite Element Analysis, FEA ) hoàn chỉnh dùng để mô phỏng, tính

toán, thiết kế công nghiệp, đã và đang được sử dụng trên thế giới trong hầu hết các lĩnh vực kĩ thuật : kết cấu, nhiệt, dòng chảy, điện, điện từ, tương tác giữa

các môi trường, giữa các hệ vật lý

Trong hệ thống tính toán đa năng của ANSYS, bài toán cơ kỹ thuật đượcgiải quyết bằng phương pháp Phần tử hữu hạn lấy chuyển vị làm gốc

Cấu trúc cơ bản một bài toán trong ANSYS Tổng quát cấu trúc cơ bản của

một bài toán trong ANSYS, gồm 3 phần chính :tạo mô hình tính (preprocessor), tính toán (solution) và xử lý kết quả (postprocessor).

Ngoài 3 bước chính trên, quá trình phân tích bài toán trong ANSYS còn

phải kể đến quá trình chuẩn bị (preferences) chính là quá trình định hướng chobài tính Trong quá trình này ta cần định hướng xem bài toán ta sắp giải dùngkiểu phân tích nào (kết cấu, nhiệt hay điện) mô hình hóa thế nào (đối xứngtrục hay đối xứng quay, hay mô hình 3D đầy đủ), dùng kiểu phân tích nào(Beam, Shell, plate…)

Hiểu được các bước phân tích này trong ANSYS sẽ giúp ta dễ dàng hơntrong việc giải bài toán của mình Vấn đề đặt ra là làm sao để thực hiện những

ý tưởng này trong ANSYS ANSYS cung cấp 2 cách để giao tiếp với ngườidùng (Graphic User Interface, GUI): công cụ trực quan dùng menu với cácthao tác click chuột hoặc viết mã lệnh trong một file văn bản rồi đọc vào từFile/Read input from (ta cũng có thể dùng kết hợp cả 2 cách này một cách linhhoạt: dùng lệnh tạo cấu trúc, rồi dùng menu khai thác kết quả…)

Các dòng sản phẩm của ANSYS của Công ty Ansys đã thiết lập nên mộtchuẩn mực mô phỏng kỹ thuật Công ty ANSYS xây dựng, phát triển, cungcấp phần mềm, hỗ trợ toàn cầu cho các giải pháp mô phỏng kỹ thuật nhằm dựđoán các ứng xử của sản phẩm ở trong môi trường sản xuất và sử dụng thực

tế Công ty Ansys là công ty hàng đầu trong việc phát triển cả công cụ và côngnghệ CAE (Computer Aided Engineering) Các giải pháp ANSYS giúp doangnghiệp không chỉ biết được các tính năng hoạt động của sản phẩm mà cả chấtlượng thiết kế của nó

ANSYS được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp :

 Các sản phẩm và quy trình công nghệ chất lượng cao và luôn được đổimới.

 Giảm số lượng mẫu thử cũng như thòi gian kiểm tra sản phẩm

 Nhanh chóng thu hồi vốn do giảm được thời gian xây dựng sản phẩmmới

 Quy trình mềm dẻo và đáp ứng nhanh hơn, cho phép thay đổi thiết kếngay cả ở các giai đoạn sau của quá trình xây dựng sản phẩm

 Chiến lược mô phỏng đón đầu tạo ra một phương pháp hiệu quả đểđưa sản phẩm vào thị trường nhanh hơn và với giá thành thấp hơn Ansys Multiphysics trước đây, để có được tất cả các khả năng mô phỏng

số (cần thiết cho các bài toán phức tạp và kết hợp nhiều trường vật lý ) cần cómột kịch bản rất phức tạp, đòi hỏi phải kết hợp nhiều phần mềm khác nhau.Phần mềm Ansys Multiphysics cung cấp một công cụ phân tích đắc lực kếthợp các mô đun : tính toán kết cấu, nhiệt, động lực học dòng chảy (CFD), âmhọc và điện từ trong một sản phẩm tích hợp duy nhất.Gói phần mềm AnsysMultiphysics, người sử dụng sẽ cảm thấy thực sự thoải mái và có được mộtchuỗi khả năng mô phỏng tuyệt vời của ANSYS

Ví dụ về bài toán tiếp xúc trong Ansys Multiphysics Trong ví dụ này,dòng và hiệu ứng nhiệt Joule trong một công tắc tiếp xúc được mô phỏng khicông tắc được kích hoạt và các ứng xử cơ học, nhiệt học, dòng được môphỏng bằng các phần tử trường tương tác trực tiếp

II.2.1 ANSYS MULTIPHYSICS

Ansys Multyphysics tích hợp cả hai phương pháp trực tiếp (phương pháp

ma trận) và phương pháp nối tiếp (phương pháp vectơ tải trọng) để đưa ra cáckết quả mô phỏng chínhxác, đáng tin cậy trong mọi lĩnh vực từ các hệ thống

làm mát, sản xuất năng lượng, tới công nghệ sinh học và các hệ vi cơ điện tử(MEMS) Phần mềm cũng có khả năng mô phỏng dễ dàng các bài toán tươngtác giữa các trường vật lý khác nhau : nhiệt-cơ, dòng chảy-kết cấu hay tĩnhđiện-kết cấu với nhiều thuật giải phong phú mà người dùng có thể lựa chọn.

Ví dụ về phân tích bài toán trao đổi nhiệt bằng phóng xạ giữa một trụ lăntrên một tấm bằng phẳng bằng thuật toán Đa trường ( multi-field)

II.2.2 ANSYS STRUCTURAL

Ansys Structural có khả năng mô phỏng hoàn hảo các kết cấu tuyến tínhcũng như phi tuyến sẽ mang lại cho ta các kết quả chính xác, đáng tin cậy.Trong Ansys Structural có đầy đủ các loại phần tử, các mô hình vật liệu tuyếntính hay phi tuyến, mô hình vật liệu không đàn hồi giúp cho phần mềm có thể

mô phỏng được các kết cấu lơn và phức tạp Ngoài ra, phần mềm cũng phântích được sự tiếp xúc trong các mối lắp Người sử dụng sẽ hoàn toàn cảm thấythoải mái và dễ dàng tiếp cận các mô hình vật liệu cũng như lựa chọn các tùychon giải tối ưu cho bài toán qua giao diện đồ họa kiểu cấu trúc cây Các tùychọn giải cao cấp hơn được thực hiện qua chức năng tính toán song song TừAnsys Structural, người sử dụng cũng có khả năng nâng cấp lên mức tính caohơn Ansys Mechanical khi cần thiết Các phân tích tương tác cao cấp hơn nữanhư dòng chảy, điện từ chỉ được tính toán trong gói phần mềm AnsysMultiphysics

II.2.3 ANSYS DESIGNSPACE

Ansys DesignSpace là gói phần mềm mô phỏng mạnh mẽ, giúp cho các

nhà thiết kế và kỹ sư có thể thực hiện toàn bộ công việc của mình từ việc xâydựng ý tưởng, mô hình hóa, và hiện thực hóa các ý tưởng ngay trên bàn làm

việc Sử dụng công nghệ Knowledge-Based Automation, phần mềm này đượcxây dựng dựa trên những kỹ thuật đặc biệt mạnh mẽ của Ansys, những kỹthuật đã được phát triển suôt hơn 30 năm qua.

Sử dụng Ansys DesignSpace, các nhà thiết kế có thể rút ngắn thời giancho ra một sản phẩm mới và tránh được nhiều sai sót.Với DesignSpace các kỹ

sư dễ dàng thực hiện các bài tính kết cấu, nhiệt, đọng lực học, tối ưu hóa khốilượng, tối ưu hóa chức năng mô phỏng các dao động, tính toán các hệ sô antoàn.v.v

DesignSpace hoàn toàn tương thích với các phần mềm CAD mới nhất vàhiện đại nhất hiện nay : Autodesk Inventor, Unigraphics, SolidWorks, Pro-Engineer, Mechanical, Catia Ngoài ra, DesignSpace còn đọc được file trunggian khác như *.IGS hay parasolid

Từ các nô hình chỉ gồm một chi tiết hay các mô hình lắp phức tạp, môitrường 3D của DesignSpace mang lại một cái nhìn toàn diện về hệ phần mềm

mô phỏng ảo.Mô phỏng trên DesignSpace được chia làm bốn nhóm, cácmôđun ngoài, các plug-in CAD và các kết nối động học được thiết kế để đápứng các yêu cầu của nhốm người sử dụng khác nhau

II.3 LÝ THUYẾT VỀ TRUYỀN DẪN NHIỆT.

Mục đích của chúng ta là xác định sự phân bố nhiệt T(x,y) trong vật thểhình chữ nhật và có chiều dày t Khảo sát một lượng vi phân thể tích như hìnhsau:

Vi phân thể tích có độ dày t là hằng số theo phương Z, lượng nhiệt sinh ratrong phân tố là Q(w/m3),bởi vì lượng nhiệt đi vào vi phân thể tích cộng vớilượng nhiệt phát sinh phải bằng lượng nhiệt đi ra Do đó:

q q t dy dx x

q q t Qdxdy t

dx q t dy

y x

x y

q x

q x y

(2)thay q x   kT x; q y  kT y vào (2), ta sẽ được phương trình dẫn

T k y x

T k x

(3)

Phương trình vi phân đạo hàm riêng mô tả quá trình dẫn nhiệt 2 chiều (3) làmột trường hợp riêng của phương trình tổng quát cho quá trình dẫn nhiệtHelmholtz

II.3.1 ĐIỀU KIỆN BIÊN.

Phương trình (3) phải được giải quyết với các điều kiện biên xác định Có

ba dạng điều kiện biên như mô tả dưới đây

Các điều kiện biên được phát biểu cụ thể như sau:

Cho trước nhiệt độ T = T0 trên biên S T;

Cho trước mật độ nhiệt q n = q0 trên S q;

Cho trước qui luật trao đổi nhiệt giữa bề mặt của vật và môi trường q n =

h(T-T) trên S c

Phần bên trong vật ký hiệu là A Biên tổng cộng là S = (S T + S q + S c ) Ngoài

ra, véctơ mật độ nhiệt q n vuông góc với biên dẫn Ở đây ta qui ước: q0 >0 nếu

nhiệt đi ra ngoài vật và q0<0 nếu nhiệt đi vào trong vật.

II.3.2 GIẢI BÀI TOÁN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PTHH.

Dưới đây, chúng ta sẽ sử dụng phần tử tam giác để giải bài toán dẫn nhiệt

Ta biểu diễn trường nhiệt độ trong phần tử được biểu diễn bởi:

T  1 2 3 tương ứng lànhiệt độ tại các nút và là các ẩn số cần tìm.

Với phần tử tam giác đẳng tham số, ta có:

x = N1 x1 + N2 x2+ N3 x 3

y = N1 y1 + N2 y2 + N3 y3 (5)Suy ra :

21 21

y x

y x J

Trong đó: x ij = x i - x j ; y ij = y i - y j và detJ  2A e , với A e là diện tích của phần

tử tam giác

Nghịch đảo (7), dẫn đến:

e

T x

x

y y

J T

T J y

0 1 1 det

1

21 31

21 31

1





(8)Hay:

T T B y

12 31 23 21

31 21

31

21 31

31 21

det

1 det

1

x x x

y y y J x

x x

x

y y

y y J

Kết quả là:

II.3.3 XÂY DỰNG PHIẾM HÀM.

Chúng ta cần giải phương trình (3) với các điều kiện biên:

(i) T = T0 trên S T ; (ii) q n = q0 trên S q ; (iii) q n = h(T-T) trên S c Việc giải bài

toán này tương đương với việc cực tiểu hoá phiếm hàm:

tdS T T h TtdS

q tdA QT y

T k x

T

0

2 2

2

1 2

2 1

(12)

sao cho T = T0 trên S T

Thế (11) vào hai số hạng đầu trong biểu thức tích phân thứ nhất của , ta sẽđược:

e T T e e

e T T e e

e T T T e T e

e e

e T T T T e A

T K T T

k T T

B B ktA T

tdA T B B kT

tdA y

T k x

T k

2

1 2

1 2

1 2 1 2

và ma trận dẫn nhiệt của cả hệ:



e T

T Q e

e A

T r T

NtdA Q

tA Q

Nếu điểm nhiệt trùng với nút của phần tử thì Q0 được cộng vào véctơ tải trọng

ở vế phải; nếu điểm nhiệt nằm bên trong phần tử thì:

Q e e

T r T N

tQ T tQ

q T NtdS q TtdS

e e

e e

r 0 1 1

2

23 0

2

12 0

r 1 0 1

2

13 0

e T e

e

T T e

c e

e e

c e

c T T

e

S S

S S

dS t hT T

r T

h T

dS t hT T

NtdS hT T

NtdS hN T

tdS hT tdS

hTT tdS

hT tdS

T T h

c c

c c

2

2

2 2

2

2

1 2

1

2

1 2

1

2

1 2

1 2

1

(27) Nếu cạnh 2-3 là cạnh toả nhiệt đối lưu của phần tử, khi ấy N 0  1   và

1 2 0

0 0 0 6

0 2 1

0 1 2 6

0 0 0

1 0 2 6

hT 2

2

1

trong (27) được bỏ qua vì nó không chứa

các thành phần của vectơ T e , nên sẽ tự động bị triệt tiêu trong phép toán tìm

cực trị của phiếm hàm Cuối cùng, ta viết phiếm hàm (12) dưới dạng:

T R KT





 2

lên Tuy nhiên, khối lượng, kích thước của sản phẩm lại càng nhỏ, giúp chocon người sử dụng càng thấy tiện ích hơn.

Sau đây là một số hình ảnh của các đời Galaxy :

Samsung Galaxy S5

CHƯƠNG III

MÔ PHỎNG THIẾT KẾ ĐIỆN THOẠI

SAMSUNG GALAXY S3

Để thực hiện các bài toán cơ và nhiệt với điện thoại Samsung Galaxy S3

ta cần xây dựng mô hình hình học của nó,mà việc dựng hình các vật thể phức tạp trong Ansys là rất khó nên ta sử dụng phần mềm Solid works 2012 để

dựng hình.Ta sẽ xây dựng từng thành phần của điện thoại trong Solidwork sau đó dùng công cụ Assembly của phần mềm để lắp ghép lại.

III.1 XÂY DỰNG MÔ HÌNH VỎ SAU.

Đầu tiên ta khởi động phần mềm Solidworks click vào Start/All Programs/SolidWorks 2012/SolidWorks 2012.

Sau khi khởi động Solidworks, màn hình làm việc đầu tiên như hình III.1, ta

chọn File/New để thực hiện bản vẽ mới, xuất hiện hộp thoại New SolidWorks Document như hình III.2 với ba lựa chọn.

Ta chọn part ,trong môi trường part ta chọn tag sketch,trong môi trường

sketch ta dựng sketch1 và sketch2 có kích thước như hình III.3 và III.4

Hình III.3 Sketch1

Hình III.4 Sketch2

Sử dụng lệnh Loft để tạ ra mặt sau.

Hình III.5 Lệnh Loft

Sử dụng lệnh Fillet (R10,R15) để làm trơn cạnh và lệnh Shell (thick=1mm)

để tạo độ dày cho mặt sau

Hình III.6 Lệnh Fillet và lệnh shell Sau cùng sử dụng lệnh Extruded Cut để tạo lỗ tai nghe và lỗ camera.

Cuối cùng ta xây dựng được mặt sau của điện thoại

Hình III.7 Mô hình mặt sau của điện thoại

III.2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHUNG THÂN, PIN VÀ VỎ TRƯỚC.

Đóng cửa sổ làm việc part 1 ta mở cửa sổ mới part 2,dựng sketch cơ bảncủa thân với kích thước như hình III.8

Hình III.8 Sketch cơ bản của thân

Sử dụng lệnh Extruded boss và lệnh Extruded cut ta tạo ra khung thân điện

thoại

Hình III.9 Mô hình thân điện thoại

Tương tự ta tạo ra pin và vỏ trước của điện thoại.

Hình III.10 Mô hình pin điện thoại

Hình III.11 Mô hình nắp trước điện thoại

III.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỆN THOẠI SAMSUNG GALAXY S3

Đóng hết các part trên lại ta mở môi trường Assembly,ta insert part2.prtvào môi trường làm việc và thực hiện cố định (Fix) mô hình lại Sau đó tiếptục insert part1.prt , part3.prt và part4.prt vào môi trường làm việc, sử dụngcác lệnh mate coincident trục, mặt phẳng để ta lắp ghép điện thoại như hình:

Hình III.12 Mô hình điện thoại Samsung Galaxy S3

CHƯƠNG IV

MÔ PHỎNG SỐ BÀI TOÁN ĐIỆN

THOẠI SAMSUNG GALAXY S3 CHỊU

TẢI TRỌNG CƠ.