Mục đích của bài thực hành là giúp sinh viên làm quen với việc sử dụng một phần mềm phần tử hữu hạn: Sự hội tụ khi tính toán số một mô hình Các kết quả thu được phân tích và tổng hợ
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
-BÁO CÁO THỰC HÀNH
Chủ đề: Mô phỏng giá đỡ
Giảng viên hướng dẫn: TS Lê Thị Tuyết Nhung NHÓM I
HÀ NỘI, 6/2021
Trang 2Mục đích của bài thực hành là giúp sinh viên làm quen với việc sử dụng một phần mềm phần tử hữu hạn:
Sự hội tụ khi tính toán số một mô hình
Các kết quả thu được (phân tích và tổng hợp các kết quả)
Các giả thiết về mô phỏng kết cấu
I Đặt vấn đề
Mục tiêu: Mô phỏng chân đỡ của giá sách, kiểm bền của chi tiết và tối ưu hóa kết cấu trước khi đưa ra sản xuất hàng loạt
Hình ảnh thực tế
Các kích thước của giá Vật liệu sử dụng: Thép:
Mô đun đàn hồi: 210 GPa
Trang 3 Hệ số Poisson: υ =0.3
Ứng suất dẻo: σe = 360MPa
Tải: Tối đa 21 kg tại đầu đôi giá đỡ, tức một giá đỡ chịu 10.5 kg tải trọng
II Thực hiện.
1 Tiếp cận khoa học với mô hình bài toán đơn giản
(Giá đỡ đặc, không có móc gài)
a Xây dựng mô hình
- Giá đỡ được dựng trong phần mềm CATIA V5R21
Hình 1 Mô hình giá đỡ đơn giản trong CATIA
Trang 4Mặc dù bỏ các chân đỡ hay rãnh của giá đỡ nhưng toàn bộ kích thước ban đầu của giá
đỡ đều được đảm bảo nhằm phục vụ cho việc so sánh với mô hình thực tế đầu bài đưa
ra (Mô hình này chưa bo tròn các cạnh sắc.)
b Nhập các thông số vật liệu
Mô đun đàn hồi: 210 GPa
Hệ số Poisson: υ =0.3
Ứng suất dẻo: σe = 360Mpa
Do trong phần mềm ABAQUS không có đơn vị nên ta quy ước và thống nhất sử dụng đơn vị chuẩn như sau:
Sử dụng Homogeneous solid sections (cách dễ nhất để áp dụng cho vật thể rắn thông
thường)
d Chia lưới:
Chia lưới giá đỡ với hai mô hình lưới kiểu Hexa-Sweep
Lựa chọn chia lưới dọc theo các cạnh của giá đỡ Lựa chọn lưới có approximate global size lần lượt là 2.5, 1 (mm)
Trang 5Global size 2.5 Total number of nodes: 5169
Total number of elements: 3156
Global size 1 Number of nodes: 65119
Number of elements: 52455 Analysis errors: 0 (0%), Analysis warnings: 0 (0%)
e Điều kiện biên sử dụng cho bài toán
Trang 6- Lực tác dụng:
Lực tác dụng bao gồm hai lực là tải trọng yêu cầu và trọng lượng của giá đỡ Nhưng trong trường hợp này khi đo được khối lượng của giá đỡ là rất nhỏ (0.097 kg - mô hình đơn giản và 0.073kg - mô hình thực tế), nên ta bỏ qua trọng lượng của giá đỡ
Tạo một Reference point ở cạnh chiều rộng ngoài cùng của giá đỡ
Tạo Constrain coupling điểm này với cạnh mà nó nằm lên (chính là cạnh chiều rộng ngoài cùng của giá đỡ)
Sau đó đặt một lực tập trung hướng xuống có độ lớn 140N tại điểm đã tạo
Cách đặt này sẽ khiến lực này trải khắp chiều rộng của cạnh ngoài cùng, đúng với yêu cầu về lực của đề bài
- Điều kiện biên:
Với mô hình đơn giản, không có các chân đỡ hay khe ray nên ta ngàm toàn bộ mặt lưng của giá đỡ
f Lựa chọn biến quan sát
Ứng suất Von Mises lớn nhất, chuyển vị và biến dạng lớn nhất Để so sánh với ứng suất cho phép và kiểm soát biến dạng nhằm đánh giá độ biến dạng của giá đỡ khi bị tác động tải
2 Cách tiếp cận công nghiệp
Trang 7Thực hiện tương tự như mô hình khoa học tuy nhiên điều chỉnh điều kiện biên phù hợp
a Xây dựng mô hình
- Thiết kế mô hình theo đúng kích thước mà đầu bài đề ra
Mô hình giá đỡ thực tế trên CATIA
b Chia lưới
Lựa chọn chia lưới theo các cạnh của giá đỡ:
- Lựa chọn lưới có mesh size: 1mm
CHECK MESH
Hex elements: 43900 Analysis errors: 0 (0%), Analysis warnings: 0 (0%)
Trang 8b Lực tác dụng và điều kiện biên
- Lực tác dụng tương tự như mô hình đơn giản
- Điều kiện biên:
Ta ngàm hai chân cố định của giá đỡ, do giá đỡ có chân móc vào thanh gắn tường nên mặt trong của chân đỡ bị ngàm 6 bậc tự do
III Kết quả mô phỏng
Trang 91 Mô hình đơn giản hóa
Với mô hình lưới khác nhau thì gần như các kết quả chênh nhau không đáng kể do đó
sử dụng mô hình lưới dày để tính toán chính xác hơn tại các góc chịu ứng suất lớn nhất (2.5mm là 26.77MPa- 1.2 x10^-4) ;(1.5mm là 30.06MPa – 1.24x10^-4); (1mm là 34.08 MPa- 1.27x10^-4)
Ứng suất Von mises:
Chuyển vị và biến dạng:
Trang 10Ứng suất lớn nhất: 34.08 MPa Biến dạng lớn nhất: 1.27x 10−4 mm
