Tính toán dầm liên tục chịu tải trọng phân bố với Ansys

Học Ansys – Bài 3: Tính toán dầm liên tục chịu tải trọng phân bố với Ansys Đầu bài đưa ra là cho một dầm liên tục với tải trọng phân bố như hình vẽ 1.. Bạn sẽ thu được đặc trưng hình học

Học Ansys – Bài 3: Tính toán dầm liên tục chịu tải trọng phân bố với Ansys

Đầu bài đưa ra là cho một dầm liên tục với tải trọng phân bố như hình vẽ 1 Tính toán hệ số tải trọng nếu khả năng chống uốn của mặt cắt tiết diện được gới hạn là M = φ zF khi φ = 0.9 Dầm được làm bằng sắt có mô dun đàn hồi Young là 200GPa, hệ số Poisson là 0.3 và ứng suất cho phép là 350 MPa Dầm cấu tạo dạng hộp kích thước 366x250x16 (Hình 2) với mô dun đàn hồi 1910x103mm3

Hình 1

Hình 2 Trước hết bạn cần phải xem lại bài trước: Vẽ biều đồ mô ment và lực cắt với ANSYS

1.Thiết lập đơn vị cho ANSYS, tại command line: /units, SI

2.Chọn kiểu phần tử là: BEAM3

3 Xem thành phần cơ bản của tiết diện như: IZZ, IYY, IXX, Z hay A:

Tại menu chọn: Main Menu > Preprocessor > section > beam > common sections

Bạn sẽ thấy một hộp hội thoại mới xuất hiện, tại Offset to chọn Centroid Đởn là vì dễ dàng tính toán độ dài cho

các phương

Sau đó chọn kiểu dầm ở Sub-type cho phù hợp với dầm hộp như hình trên Bạn cần phải nhập đầy đủ số liệu vào như hình sau đây

Sau khi điền xong kích thước hình học của dầm hộp, việc làm bây giờ là bấm Preview Bạn sẽ thu được đặc

trưng hình học của dầm

Nếu hình vào đặc trưng hình học của dầm bạn sẽ thấy Izz và Iyy, thì trục Z là trục đứng, còn Y là trục nằm ngang, Vậy hướng của dầm sẽ được thể hiện trong 2 trường hợp như sau:

Hình A Hình B Những giá trị này sẽ được khai báo ở Real Constant Khi đó I yy là hình A và I zz là hình B Nhưng dầm ở trên chỉ ra là hình A, vì vậy

Iyy và chiều cao dầm là

0.356 sẽ được điền vào Real Constant (Menu -> Preprocessor->Real Constant).

Dựa vào kích thước hình học về chiều dài dầm ở hình 1, chúng ta dễ dàng mô hình được bài toán có dạng như sau (Nếu bạn không mô hình được bài toán xin hãy đọc lại ví dụ trước Vẽ biều đồ mô ment và lực cắt với ANSYS)

Giờ chúng ta cần phải chia nhỏ dầm L1 vì tại vị trí 3/7 của dầm L1 có một lực tập trung ở đó

Từ menu: Main Menu > Preprocessor > Operate > Booleans > Divide > Lines w/ Options

Chọn L1 Bấm Ok điền NDIV = 2 và RATIO = 3/7 OK

Bây giờ chúng ta cần phải chia nhỏ chiều dài dầm thành các mắt lưới, để khi vẽ biểu đồ Moment và lực cắt mới chính xác

Đầu tiền cần phải định nghĩa vật liệu và đặc trưng hình học cho dầm: Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh Attributes> Default Attribs

Chia nhỏ mắt lưới: Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Tool

Hộp hội thoại Mesh Tool sẽ hiện lên, ở Size Controls >Lines, chọn Set chọn Pick All (để chọn tất cả các

đường L) Điền 0.1 vào Element edge length (chia nhỏ đường thẳng thành những đoạn 0.1m)

Sau khi chia nhỏ, thì rất khó để chọn dầm để cho lực tác dụng lên, vì vậy bạn cần phải quay lại Plot Ctrls

>Numbering>Node Numbers and Plot

Ctrls >Numbering >Element/Attr Numbering Việc này làm cho L1, L2, L3 sẽ thành một đường như ban đầu,

vì vậy bạn sẽ dễ dàng đặt tải lên, mà không bị gặp trở ngại với nhiều mắt lưới như trước Xem hình dưới

đây

4 Điều kiện biên

Vì dầm đặt trên các gối tựa, tại A là gối cố định, B và C là gối di động

Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Keypoint Keypoint 1: chọn UX và UY vì gối này chỉ cho phép chuyển vị xoay mà không cho phép chuyển vị lên xuống và sang ngang

Keypount 2: chọn UY vì gối này chuyển động sang 2 bên

Nếu tại gối nào đó có chuyển vị cho trước thì DISPLACEMENT VALUE bạn cần phài điền vào., nếu không thì nhập số 0

Sau khi xong bạn sẽ có thành quả như sau:

Việc tiếp theo bạn cần làm là nhập tải trọng cho dầm

- Tải trọng tập trung

Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural >Force/Moment > On Keypoint tại Keypoint 5: - 50000 N với chiều lực là FY

- Nhập tải trọng phân bố cho dầm:

Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads> Apply> Structural> Pressure> On Beams

Chọn 2 thành phần dầm ở giữa 2 đầu A và B, bấm vào BOX để lực trải đều toàn bộ dầm này Bấm OK

Bạn cần phải điền VALI = 200e3 N/m

Làm tương tự với các dầm còn lại bạn sẽ thu được:

5 Vật liệu:

Material Properties: EX: 200e11 N/m2 và PRXY: 0.3

6 Giải bài toán:

Main Menu > Solution > Solve > Current LS

7 Xem biến dạng và biểu đồ moment

Để vẽ biến dạng hình học của dầm: Main Menu > General Postproc > Plot Results > Contour Plot> Nodal Solution Select DOF solution> UY

Chọn Deformed+Undeformed -> OK

SMISC, 6 ở ô chữ ngay dưới (MMOMZ = Member moment at node i1)

Bấm Apply

Tương tự với SMISC, 12 (MMOMZ = Member moment at node j1)

Chọn LS, 2,5 (SBYT = Bending stress on the element +Y side of the beam1) - Ứng xuất bề mặt của dầm Chọn LS, 3,6 (SBYB = Bending stress on the element -Y side of the beam1) - - Ứng xuất bề mặt của dầm Bấm OK, Bấm Close

Tip: để biết thêm chi tiết cho xuất giá trị này bạn cần phải đọc kỹ giá trị của BEAM3 ở Table 3.2 (ANSYS Help)

Vẽ biểu đồ moment:

Main Menu > General Post Proc > Plot Results > Contour Plot > Line Element Res

Biều đồ moment của dầm

Tương tự để vẽ ứng xuất trên bề mặt hoặc ứng xuất mặt dưới của dầm bạn cũng làm tương tự, bạn cũng thu được:

Ứng xuất mặt trên của dầm Đưa ra giá trị của dầm:

Main Menu > General Post Proc > Element Table > List Element Table > chọn LS2 and LS3, bấm OK

bạn sẽ thu được một danh sách giá trị của dầm: