Báo cáo thực hành PPPTHH nhóm i

Hướng dẫn sử dụng chi tiết cách sử dụng và ứng dụng phần mềm RDM ứng dụng cho môn: Phương pháp phần tử hữu hạn Sức bền vật liệu Cảm ơn các bạn đã xem tài liệu Chúc các bạn thành công

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

 BÁO CÁO THỰC HÀNH

Môn học: Phương pháp phần tử hữu hạn

Đề tài: Tìm hiểu module Flexion thuộc phần mềm hỗ trợ môn học RDM

Danh sách nhóm:

 Nguyễn Văn Hoàng

 Nguyễn Duy Hưng

 Phạm Văn Khánh

 Trương Hoàng Thảo

Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 10 năm 2016

Mục lục

A Phần giới thiệu: 3

Phần mềm RDM: 3

Giới thiệu về Module flexion: 3

B Giao diện phần mềm: 5

I Thanh menu: 5

II Thanh công cụ ngang: 5

III.Thanh công cụ đứng: 7

1 Bảng công cụ sử dụng để giải bài toán 7

2 Thêm 1 nút mới 7

3 Gán vật liệu tự đặt 8

4 Chọn vật liệu sẵn có 8

5 Gán tiết diện 9

6 Gán điều kiện biên 9

7 Gán tải trọng 10

C Ứng dụng phần mềm RDM 12

I Ví dụ 1: Áp dụng cho bài tập Sức bền vật liệu 12

II Ví dụ 2: Áp dụng cho bài tập Phương pháp Phần tử hữu hạn 17

III.Ví dụ 3: Hướng dẫn sử dụng RDM module Flexion: 22

Phụ lục 1: Các Tiết Diện Phổ Biến 26

Phụ lục 2: Bảng Phân Công Nhiệm Vụ 28

2

II.Giới thiệu về Module flexion:

Là mudule giải các bài toán tĩnh các kết cấu dầm thẳng chịu uốn đơn bằngphương pháp phần tử hữu hạn Module này sử dụng cho các trường hợp:

+ Tải trọng tập trung và tải trọng nút

+ Tải trọng phân bố đều và tải trọng tuyến tính

+ Tính đến trọng lượng bản thân dầm

+ Xét đến dịch chuyển của gối tựa

+ Trường hợp gối tựa đàn hồi

 Các giả thuyết :

- Vật liệu đồng chất, đẳng hướng và đàn hồi tuyến tính

- Các chuyển vị và biến dạng là bé

- Khi chịu tải, các mặt cắt ngang vẫn phằng và vuông góc với trục dầm (giảthiết Bernoulli)

 Các kí hiệu và quy ước được sử dụng trong chương trình :

- Trục X là trục của dầm

- Mặt phẳng X-Y là mặt phẳng đối xứng của dầm

- Trục Z tạo với trục X và Y thành một tam diện thuận, các trục Y và Z làcác trục quán tính chính trung tâm của mặt cắt ngang

quy ước về dấu của lực cắt ngược với quy ước trong sức bền vật liệu

-Khi phân tích theo FEM, kết cấu được rời rạc hóa, tức phân chia thành cácphần tử (tương tự như trong sức bền vật liệu) Với dầm thẳng đang xét, quátrình này này đơn giản là việc phát sinh thêm các nút

 Những điểm mạnh:

 Tích hợp với các loại hệ điều hành

 Những điểm hạn chế :

composite, vật liệu bất đẳng hướng

và không giải được các kết cấu 3d ( như trong ansys chẳng hạn)

4

B Giao diện phần mềm:

I Thanh menu:

 Defflection: Biểu đồ chuyển vị

 Slope: Góc xoay

 Shear Force: Biểu đồ lực cắt

 Bending Moment: Biểu đồ momen

 Normal stress upper fiber: ứng suất thớ trên

 Normal stress lower fiber: ứng suất thớ dưới

 Normal stress và iso-normal stress: ứng suất pháp

 Để xem nội lực 2 đầu phần tử thì bấm chuột phải vào các phần tử

II. Thanh công cụ ngang:

 Để xem tất cả các kết quả chúng ta mở hộp thoại Ftemp-Notepad bằng cách bấm vào Edit

Lúc này sẽ xuất hiện hộp thoại Ftemp-Notepad

6

III Thanh công cụ đứng:

1 Bảng công cụ sử dụng để giải bài toán

Chọn vật liệu theo mong muốn trong bảng trên có đầy đủ các thông số về vậtliệu.

5 Gán tiết diện

sections) trên bảng công cụ sẽ xuất hiện bảng sau:

như đề bài chỉ cho diện tích chứ không cho một hình dạng nào nhất địnhthì chọn vào biểu tượng gán diện tích ta có bảng sau:

6 Gán điều kiện biên

(supports) trên bảng công cụ sẽ xuất hiện bảng sau:

Theo điều kiện đề bài mà chọn điều kiện biên thích hợp trong bảng

7 Gán tải trọng

trên bảng công cụ sẽ xuất hiện bảng sau:

10

 Để gán tải trọng tập trung và momen tập trung, bấm vào biểu tượng đầutiên hiện ra cửa số mới

Gõ vào ô Fy[kN] tải trọng tập trung là Fy, còn momen tập trung là Mz >

0 là quay thuận chiều kim đồng hồ

hình chữ nhật sau khi điền giá trị rồi kích chuột 2 lần, lần 1 kích vào nútcần chọn đầu tiên và lần 2 chọn nút thứ 2

C Ứng dụng phần mềm RDM

I Ví dụ 1: Áp dụng cho bài tập Sức bền vật liệu

Cho dầm phẳng được thiết kế như hình vẽ, dầm được làm từ thép (Steel), có tiết

diện tròn, đường kính tiết diện d = 100mm

1 Tìm phản lực liên kết:

 ∑F ky= 0⇔ y B+y C=200+120.10⇒ y B+y C=1400(kN )

 ∑M x=0⇔290.14 +120.10.5− y B.10=0

⇒ y B=880 kN⇒ y C=520 kN

đó trong cửa sổ Notepad mới xuất hiện, ta xem được phản lực liên kết tại

điểm B và C (nút 2 và 3):

12

C

R 

2 Tìm nội lực trong các đoạn bằng phương pháp mặt cắt (giải tích):

a Xét nửa trái đoạn AB (nút 1-2):

3 Vẽ đồ thị:

a Lực cắt:

(Shear force)

b Momen uốn:

Ta chọn biểu tượng trên thanh công cụ để xem biểu đồ BendingMoment

Đọc dữ liệu từ biểu đồ:

cắt trong đoạn này là hằng số (không chịu tác động bởi lực phân bố đều)

16

Đạt giá trị cực tiểu tại nút 2 là -800kN.m như đã được tính bằng phươngpháp mặt cắt ở trên.

lực cắt trong đoạn này là một hàm bậc nhất (có lực phân bố đềuq-120kN/m)

như đã tính ở trên

c Chuyển vị:

chuyển vị của dầm khi có lực tác dụng

Notepad, ta nhận thấy:

vị trí x=0

vị trí x=9.3m

II Ví dụ 2: Áp dụng cho bài tập Phương pháp Phần tử hữu hạn

mm, p = 12 kN/m Xác định góc xoay tại B, C

e

EJ

N mm l

2/ Xác định ma trận độ cứng và vectơ lực từng phần tử

1 1

3/ Ghép nối tạo ma trận độ cứng chung K

4/ Ghép nối tạo vectơ lực chung F

5

6 6

1 2 3 6000

4 10

5 6000

6 10

 Sử dụng phần mềm RDM để giải bài toán trên:

liệu và tiết diện mới không có trong thư viện của phần mềm để thỏa mãn yêucầu bài toán

20

 Biểu đồ góc xoay (Slope):

xoay tại 2 điểm BC:

 Ngoài ra có thể xem kết quả từ file txt xuất ra từ phần mềm:

III Ví dụ 3: Hướng dẫn sử dụng RDM module Flexion:

Cho dầm như hình vẽ

- Cửa sổ đầu tiên xuất hiện yêu cầu chúng ta nhập số nút Cụ thể ở bài toán này có tất cả 5 phần tử, tức 6 nút

- Cửa sổ tiếp theo yêu cầu nhập hoành độ từng phần tử: 0 , 0.7 , 1.4 , 2.1 , 2.8 (m)

- Ví dụ này không cho vật liệu cụ thể nên ta có thể định dạng vật liệu không có trong thư viện của phần mềm với E = 200000 MPa

- Dầm đồng tiết diện hình chữ nhật:

- Liên kết ngàm tại nút số 1 và số 6

- Gối di động tại các nút 2, 3 và 4

- Lực tập trung tại nút số 5 P = -5kN

- Lực phân bố đều từ nút số 1 đến nút số 3 có độ lớn p = -20kN/m

 Các kết quả:

- Biểu đồ chuyển vị:

- Biểu đồ góc xoay (Slope):

24

- File dữ liệu biểu đồ và phép toán chứng minh kết quả:

- Biểu đồ lực cắt:

- Biểu đồ Momen uốn:

- Bảng dữ liệu biểu đồ và phép toán chứng minh kết quả:

Momen tại ngàm:

và

26

Phụ lục 1: Các Tiết Diện Phổ Biến

 tw: độ dày phần thân

 tf: độ dày 2 đáy

 H: chiều cao

 Lfi: chiều rộng đáy dưới

 Lfs: chiều rộng đáy trên

 tw: độ dày phần thân

 tfi: độ dày đáy dưới

 tfs: độ dày đáy trên

 tw: độ dày phần thân

 tf: độ dày phần đáy

 tw: độ dày phần đáy

 tf: độ dày 2 cạnh

28

Phụ lục 2: Bảng Phân Công Nhiệm Vụ

(bao gồm cả nghiên cứu, soạn thảo, thuyết trình và bảo vệ đề tài)

Phần C

Giải các ví dụ minh họa

Tổng hợp dữ liệu, soạn thảomục lục, phụ lục