Bang 1.3. Phản lực liên kết của dầm
1. Thực hiện theo phuong thức GUI
a) Xây dựng mô hình và giáỉ bài toáỉĩ
* Dặt ten File bài toán: Sau khi khởi dộng phần mem ANSYS, nhấn chuột vào biêu tượng rì <
..hỉ.l > Xuât hiện bảng New Analysis như ở hình 1.75 > Nhập Vidu 1,3-Dap TL trong cưa so nho ờ Analysis JobnameJ > OK.
fflNew Analysis
CuTent Analysis Infix mation Save all nfirmation
<" Save no riftxmaten
New Analysts Infix mation
Analysis jobname I Vidu 1.3-Dap TL
I? Read startup file again
OK I Caxd
Hình Ỉ. 75, Phán tích bài toán mới
Dặt tên bài toán chi tiết hơn đe hiển thị trên màn hình, từ menu File > Change Title... • Xuất hiện báng Change Title như ờ hình 1.76 > Nhập Vidu 1.3-Dap trong luc vào cưa sô nho Title.
Change Title
(/TITLE) Enter new title [■—1 ằ■■■ V1 đu l .3 - Dap trong lucJ
Hình ỉ, 76. Đụt tên bài toán *
40
* Giới hạn phạm vi hiển thị các chức năng: Bài toán ở ví dụ 1.3 thuộc lĩnh vực kết cấu (Structural), để thực hiện giới hạn hiển thị này, nhấn chuột vào menu Preferences > Xuât hiện bảng Preferences for GUI Filtering như ở hình 1.77 > Nhấn chuột vào 0 Structural > OK.
...— I,- ...••... ỉ V ... V. %-.. •ô.. V... • • • ’• . . ?? V... ? ’... .
Preferences for GUI Filtering fK
[KEYW][/PMETH] Preferences for GUI Filtering Individual discipline^) to show h the GUI
R* Structural
*?ldPIOPIOI MN Rgg WPbtflbMIII
r Thermal
Hĩnh 1.77. Giới han phạm vi hiên thị
* Chọn loại phần tử (Element Type): Trong bài toán này ta chọn phần tử phẳng PLANE42 có 4 điểm nút, mỗi nút có 2 thành phần chuyển vị là ux và UY.
Từ menu Prep > Element Type > Add/Edit/Delete > Xuat hiện Element Type nhu ở hình 1.78 > Nhân Add... > Xuất hiện bảng Library of Element Types như ở hình 1.79 > Chọn Solid ờ cửa sô trái và Quad 4nodes 42 ở cửa sổ phải như ở hình 1.79 > OK -* Xuất hiện lại bảng Element Type và PLANE42 đà được đưa vào danh sách như ở hình 1.80 > Nhấn Options > Xuât hiện bảng PLANE42 element type options như ở hình 1.81 > Chọn Plane strain trong Element Behavior K3 > OK > Hoàn thành định nghĩa phần tử PLANE42.
R Element Types
Defned Element Types:
WJF DEFINED
Add,. oprjon&v•• • • . Dele?}?
Help
Hình ĩ, 78. Định nghĩa ỉ oại phân tư
a Library of Element Types
Crtly structural element types are shown
Ldjrarv of Element Types Structure! Mass A Link
Pipe
’42
Solid
Shell Soltd'Shell
-Inode 132
smte 133
ârode 32 i
Triangle ốnode 2 *4'1 I Quad inode 4?
Element tvpe reference number
Cance l j Help I
Hình Ỉ. 79. Chọn phần tư PLANE42
Defined Element Types;
Type-=<i ■ ■; PỈ.ANE42 -Ji'- <
AdcL.
Close
Delete
Hình Ĩ.80. L oại phần tư Plane dã được ghi vào danh sách
41
'XfM^44iS'
fflPLANE42 element type options
Options for PtANE42j Element Type Ref. Nô. 1 Element coord system defined KI
Exưa d isp lacement shapes K2
E Ie ment behav£ir K 3
Extra stress output K5 Extra surface output K6
ịparall to global ’J
[include' ▼]
lane Strain
i No extra output ’J
17“ “_“"””77~
w extra output _^J
OK Cancel
Hình Ỉ.8Ĩ, Chọn Options cho phần từ PLANE42
* Định nghĩa thuộc tính của vật liệu: Prep > Material Props > Material Model > Xuất hiện bảng Define Material Model Behavior > Nhẩn nút Structural > Linear > Elastic > Isotropic
như ở hình 1.82 > Xuất hiện báng Linear Isotropic Properties for Material Number 1 như Ở hình 1.83 > Nhập mô đun đàn hồi EX“2.1E-7 và hệ số Poisson PRXY-0.2 > Nhấn Density
> Xuất hiện bảng Density for Material Number 1 > Nhập DENS=2.446 (24/9.8ĩ) > OK > Đe thoát khỏi chức năng này > Nhấn vào Material ờ hàng trên cùng ờ hình 1.82 > Nhân Exit.
S3 Define Material Model Behavior OÍ
Material Edit. Favorite Help
Material Models Defined Material Models Available
tertal Model Number 1 nd Favorites
structural
sotropỉc ậ Ortj'iohopic ệ -nisotropic Nonlinear
ệ Density
'Ì3Ể Tlìẽr rna I EypariSHDCi Damping
c *• i~ i-Sr-% <vô I .A. t‘i i
Hình L82. Định nghĩa vật liệu
Hình L83. Nhập thuộc tính cùa vật liệu
42
* Xây dựng mô hình hình học của đập: Chọn hệ đơn vị: kN, m. Đề xây dựng mô 11 ình hình học cua dầm ta tạo 5 điểm (Keypoints) có tọa độ như sau:
1(0,0,0). 2(78,0,0), 3(15.6,104,0), 4(15.6,120,0), 5(5.6,120,0).
Từ menu Prep > Modeling > Create > Keypoints > In Active cs > Xuất hiện bảng Create Keypoints in Active Coordinate System như ở hình 1.84.
Nhập diêm 1 với tọa độ x=o, Y=o, Z0 > Apply
7:::::rci~<:~<:;ik~:~~:'':~ ' ■ -• • LM. .LILI i .ý.... - M. V... ...X..AA..%1. ..
K! Create Keypoints in Active Coordinate System rX]
[K] Create Keypoints m Active Coor dinate System
KPT K eypo in t CHJ rnber h ___________ ______
X,Y,Z Location in active cs Ịo 1° 1°
OK 1 Appỉy Cancel Help
Hình Ỉ.84. Tạo điểm Ị
Nhập điểm 2 với tọa độ x=76, Y=o, Z-0 > Apply
Nhập điểm 3 vói tọa độ X=15.6, Y=104, /.-() > Apply Nhập diêm 4 với tọadộ x=15.6, Y=120, Z-0 > Apply Nhập điểm 5 với tọa độ x=5.6, Y-120, z=o > OK
Xây dựng mô hình mặt dập: Từ Prep > Modeling > Create > Areas > Arbitrary >
Through Keypoints > Nhẩn chuột lần lượt vào nút 1, 2, 3, 4, 5 > OK, ta có mô hình mặt dập như ờ hỉnh 1.85.
AREAS ANSYS
TYPE NỤH
Hình L85. Mô hình một đập
* Chia mạng lưới phần tử: Chọn kích thước phần tư (Areas). Chia mạng lưới phần tư của mặt đập theo kích thước cúa phân tử. do đó trước hèt can chọn chiêu dài cạnh phần từ. Từ Prep > Meshing > Size Contrls > Manualsize > Areas > All Areas > Xuất hiện báng Element Sizes on All Selected Areas như ơ hình 1.86 > Chọn SIZE = 3 > OK.
43
B Element Sizes on All Selected Areas
[AESIZEJ Eternert sizes on al selected areas
SUE Element edge length [3
OK j Apply I Cancel j Help j
Hình 1.86. Chọn chiều dài cạnh phần từ
Chia lưới phần tử đập từ Prep > Meshing > Mesh > Area > Xuất hiện cửa sô chọn mặt, dùng chuột chọn mặt đập trên màn hình > OK, có mô hình phần tử hữu hạn đập như hình 1.87.
BLUIIVTS ANSYS
Hĩnh 1.87. Mạng lưới phán từ mâ hình dập
* Gán ràng buộc và tải trọng: Hiển thị đường và mã đường chu vi đập: Plot > Lines > Plot Cntrls > Xuất hiện bảng Plot Numbering Cntrls > Chọn KP 0 On, LINE 0 On, ta có điểm, đường chu vi đập và mã của chúng như ở hình 1.88.
inns AN SYS
LIN1 NUM
Hình 1.88. Đường và mã đường chu vi đập
44
Gán ràng buộc chuyển vị ơ đáy đập từ Main Menu > Solution > Define Loads > Apply >
Structural > Displacement > On Lines > Xuất hiện bảng Apply Ư, ROT on Nodes > Chọn LI ở đáy đập > OK > Xuất hiện bảng Apply ư, ROT on Nodes > Chọn Constant Value, trong Displacement Value nhập giá trị 0 như ở hình 1.75 > OK, ta có sơ đồ liên kết như ở hình 1.89.
Apply U,ROT o...
pịei c Unpick Single c Bcjc
r polygon r CiT c* Loop
Count w 1
• 5
HIMmuj* ■ 1 Linô Nữ. - 1
<* Lite of
G HiHk, Inc
L
OK Apply Ị
Aastc Cancel Fick All H*lp
Hình ĩ.89. Chọn đường Lỉ đáy dập và gán liên kêt
ffl Apply U.ROT on Nodes
[D] ^pply Displacements (UiROT) on Kbrifts
Ufci? COFs to be ccnstrared All DOF UẤ ỊỤV
Apply as If Comurit value
VALl€ D isptace mgnt va Ge
Constmt vaGe
ữ
•Nvhr -lance! Ị
. .____ h ___ __JHet1 !
Hình Ĩ.90. Gán ràng buộc ở đáy đập
Gán áp lực nước từ Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural >
Pressure > On Lines > Global > Xuất hiện bảng Apply PRES on Lines > Xuất hiện bảng chọn Lines > Dùng chuột chọn dường L5 > OK > Xuất hiện bảng Apply PRES on Lines như ở hình 1.91 > Nhập áp lực nước tại nút I giá trị VALUE-0 và tại nút J giá trị VALUE-1200 trong cưa sô khai báo > OK.
53 Apply PRES on Unes
(5FL) Apply PRES fin Ines as a If Constant value Ihen:
VALUE Load FRES vaU If Constant vake tfien:
Optional PRES values at find } of !ne (leave blank for uniform PRES) value
[constant value
[Õ
J
OK Help ]
Hilth ỉ. 9Ỉ. Gán ứp ỉ ực nước ờ mật thượng ỉ ưu đập
45
Gán gia tốc trọng trường từ Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural >
Inertia > Gravity > Global > Xuất hiện bang Apply (Gravitational) Acceleration như ờ hình 1.92, trong ACELY Global Cartesian-comp nhập 9.81 > OK.
Ơ Apply (Gravitational) Acceleration Bv
fACEl] Apply (Gravrtatfcnal) Acceleration
ACÊLX Global Car testârt x-conp [q
ACHY Global Cartesian Y-comp ^931
02 Global Cartesian z-comp põ
OK J Cancel...J
Hình Ỉ. 9 2 Gán gia tòc trọng trường
* Chọn kiểu phân tích: Solution > Analysis Type > New Analysis > Xuất hiện bàng New Analysis như ở liỉnh 1.93 > Chọn © Static > OK.
Kỉ New Analysts
[ANTYPE] Type ofanalysis
a Static%. I* ■
r Modal G Harmonic
r Transient
Spectrum
r Eigen Bucking
c Subs trueburng/c MS
OK Cancel Help
Hỉnh 1.93. Dinh nghĩa kiêu phân tích
* Chạy chương trình: Từ Main Menu > Solution > Solve > Current LS > XuâtJ hiện bâng
_ _ f
STATUS CommandJ và báng -ì f Solve Current* Load Step, thông báo tóm tăt các thông tin trước khi tính toán. Nhân OK đê băt dâu tính toán đên khi xuât hiện thông báo Solution is done như ơ hình 1.94 cho biêt việc tính toán đă hoàn thành > Close.
QNote
Solution is done!
Close
Hình ĩ. 94. Ọiíá trĩnh tính toán đủ hoàn thành
b) Khai thác kêt quả tính toán
* Chuyên vị cúa đập: Chuyên vị toàn phần: General Postproc > Plot Results > Deformed Shape > Xuât hiện bảng Plot Deformed Shape như ở hỉnh 1.95 > OK, ta có hình dạng biến dạng cùa dập như ờ hình 1.96, phía góc trên phài hình này cho biêt chuyên vị lớn nhài toàn phần cua dập DMX = 0.02187m.
46
y^ Mto> Mto-.x^vZ-.s SSý s^y^SH ỳ? ^~<Ỹ^' fi^fryYWy* yj. x ‘■‘ỳ ‘■~xx‘ A W. VAX' 1Ã- AK- ÀK- ị^ AUự. ỊÃẲ £• V i ỳ À J.VI P '
[PLDỈSP] Plot Deformed Shape rUND items to be plotted
c pef shape only
•to. ...d^d^ddbwisbmbi Itoi 1.1 I I i.idBtoiai to4
r Def * unde fanned f? Def + undef edge
Apply Cancel
Hĩnh 1.95. Lệnh xuất hĩnh dạng biển dạng của đập
DISPĨ4ÀC ÍHXiĩT SĩtP-i
SUB *1 TIHB’1 DHX 021&7
ANSYS
Hỉnh ĩ. 96. Hình dạng biên dạng của đập
Hiển thị phổ chuyển vị ux của đậprtừ General Postproc > Contour Plot Results > Nodal Solution > Xuất hiện bảng Contour Nodal Solution Data như ở hỉnh 1.97 > Nodal Solution >
DOF Solution > X-Component of Displacement > OK > Ta có phổ mầu chuyển vị theo phương X như ở hình 1.98. Chuyển vị ngang lớn nhất SMX = 0.021738m.
KB Contour Nodal Solution Data
Item tũ be contoured
• &Ề Favorites
I Nodal Solution DOF Solution
:-òữmpanent ofdispiacemeri 0 Y’Component of displacement 0 Displacement vector sum
r ■ Undisplaced shape key ...
Undisplaced shape key Scale Factor
Deformed shape with undeformed edge
Auto Calculated *j[
1^L
Additional Options ©1
Appfy j Caned I Help
___ r -1
Hình 1.97. Lệnh xuât chuyên vị UXcùa đập
0 I
47
NODAL SOLUTION ANSYS
ST£P=1 SUB =1 TIME*!
ux ÍÀVCÌ
PSYS-Ù
P1XX = Ú2 1S'' 31t< ằ. 021'’ :<3
ằ00-18 31 .009661 .014492
.002415 .00*246 .0120*7 016907
* -I
Hìtih Ĩ.98. Phô mâu chuyên vị ux cua đập
Hiển thị phổ chuyên vị UY cúa đập từ General Postproc > Contour Plot Results > Nodal Solution > Xuất hiện báng Contour Nodal Solution Data > Nodal Solution > DOF Solution >
Y-Componcnt of Displacement > OK > Ta có phổ mầu chuyến vị theo phương Y như ờ 1.99.
Chuyên vị đứng có giá trị lớn nhất SMX = -0.00478m.
NODAL SOLUTION STEP-1
SUB ■! TIMB-1
UY (AVCJ
RSYS-0
IKX ằ.02187 SMN — .004278 SHX -.9541’03
ANSYS
- - Him - M*r-<3 -JÌĨE-*Í
- Ệ|JÍM - Him ■ mm - ỈMt-13 HỉT-91
1 4 *
Hỉnh ĩ. 99. Phô mâu chuyên vị UY cua đập
Hiển thị phổ ứng suất SX của đập từ General Postproc > Plot Result > Contour Plot >
Nodal Solu > Xuất hiện bảng Contour Nodal Solution Data như ờ hình 1.100 > Nodal Solution > Stress > X-Component of Stress > OK > Ta có phô mầu ứng suat theo phương X như ở hình 1.101. ửng suất pháp nén sx nhỏ nhất SMN = -1070kN/m2, úng suất pháp kéo sx lớn nhất SMX = 528.9455kN/m2.
48
ffl Contour Nodal Solution Data
j- Item to be contoured i tea Favorites
j Nodal Solution i £3 DOF Solution
$ Stress 0
Ể? Y’Componait of stress X-Component of stress
lAidisplac&d shape key
Undisplaced shape key Deformed shape wilfi undeformed edge
Scale Factor Auto Calculated JlJ -,
Additional Options @ [
OK I Apply I Cancel I Help
Hình Ỉ.ĨOO, Lệnh xuáí ứng suât sx của đập
Ị--- KCĨkL SOtVTIClĩ
STIP-1 SUE ằ1 TIĩíí-l
ss IẢƯC)
WYS-0 ỈHOC -.021ằ?
SKH ằ’icr?o -528.945
ANSYS
—LL"-"" 'L'"'" ’ •-"""'...
-1070 -714.511 “359.23B -3.9ỂS
-S92.148 ‘536.e?5 -Ltìi.601
351.308
173.672 528.345
Hình LI01. Phô mâu ứng suút sxcủa đập
Hiển thị phổ ứng suất SY của đập từ General Postproc > Plot Result > Contour Plot >
Nodal Solu > Xuât hiện bảng Contour Nodal Solution Data > Nodal Solution > Stress > Y- Component of Stress > OK > Ta có phổ mầu ứng suất SY nhưởhình 1.102. ửng suất pháp nén SY nhỏ nhất SMN = -2327kN/m2, ứng suất pháp kéo SY lớn nhất SMX = 3350kN/m2.
W0DAL SOLUTION srti-i
-UB =1 T IFtfi ‘i
SY (AVC*
PSYB’0
E-HX - . &21S7
SỉDf --2327 SHX. = 3350
ANSYS
■ 105 .’961 ’ Z719
-1697 ‘434.302 82S.825 3350
Hình 1.Ỉ02, Phô mâu ứng suủt SY của đập
49
* Xuất bàng kết quả tính toán chuyển vị, nội lực và phản lực lien kct: Phan lực liên kết:
General Postprocessor > List Results > Reaction Solution > Xuất hiện báng List Reaction Solution như ờ hình LI03 > Chọn All Items > OK > Xuất hiện bảng PRRSOL Command cho kết quả tính toán các thành phần phán lực tại các nút ờ đáy đập như ờ bang 1.6.
List Reaction Solution
[FRRSOL] List Reaction Solution
Lab Item to be listed All items
struct force FX FY FZ All struc fore F
Struct moment MX MY
MZ
All struc mo me M
All items
OK Apply Cancel Help
r ■■
Hình Ỉ.Ỉ03. Lệnh xuât phan lực liên két
Bảng ỉ.6. Phản lực liên kết
QPRRSOL Command
I File _____________________________________________________________
PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE
***** POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING *****
LOAD STEP- 1 SUBSTEP- 1
TIME- 1.0000 LOAD CASE- 0
THE FOLLOWING SOLUTIONS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SVSTEM
NODE FX py
TOTAL VALUES
u ALLIE -72000. 0.11879E+06
Từ báng 1.6 cho biết tông giá trị phán lực ngang FX = -72000kN bàng tông giá trị áp lực nước ngang 0.5 X ỴX H2 X B = 0.5 X 10 X 1203 X 1 = 72000kN và tông phan lực thăng dửng FY = 118790kN bảng tỏng trọng lượng bản thân đập và áp lực nirớc đúng tác dụng lên mặt thượng lưu đập:
0.5X 10x5.6x120* 1+0.5x24x[(10+10.87)x16+0.5x(10.87+78)x104]x 1=118812kN
Chuyên vị tại các nút cua đập: General Postprocessor > List Results > Nodal Solution >
Xuất hiện * bangc? List Nodal Solution nhir ơ hình 1.104.
50
V. w. <-X •> X Ỷ X-> J ? "5
SỊ List Nodal Solution
ms®™!
F Item to be listed Jg3 Favorites
Nodal Solution
Ị0 DOF Solution
0 X“Component of displacement 0 Y-Component of displacement
feptecement vector sum
4 5ô
Vabe far computing the EQV strain
OK I Apply I Cancel I Help
Hình LĨ04, Lệnh xuât chuyển vị nủt
Nodal Solution > DOF Solution > Chọn Displacement Vector ƯSƯM > OK > Xuất hiện bảng kết quả tính toán chuyên vị tại các nút của đập cho ở bảng 1.7. Từ bảng 1.7 cho thấy chuyển vị toàn phần lớn nhất tại nút 69 có ƯSƯM = 0.021802m, chuyển vị ngang lớn nhất UX=0.021738m tại nút 69 và chuyến vị đứng có giá trị lớn nhất UY = -0.042779m tại nút 53.
Bảng 1.7. Chuyển vị tại một số nút của đập
***** POSTÍ NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING *****
LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1
TIME= 1.0000 LOAD CftSE= 0
L THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM
NODE ____ ux_______ UỴ uz 630 0.520S0E-02-0.19234E-02 0.0000 631 0.50240E-02-018119E-02 0.0000
§32 0.28818E-02-0.17441E’02 0.0B00 633 0.27852E-02-0.16304E“02 0.0000 ị MAXIMUM ABSOLUTE VALUES
: NỘDE _ 69 53 0
VALUE 0.21738E“01-0.42779E’'02 0.0000
____ USUM
0.55491E-02 0.53408E-B2 B.33685E-B2 0.32274E-02
6?
0.21870E’01
ứng suất tại các nút của đập từ General Postprocessor > List Results > Nodal Solution >
f
Xuât hiện bảng List Nodal Solution như ở hình 1.105.
Item to be listed
£3 Favorites
Nodal Solution
DOF Solution tể
0 X-Component of stress 0 Y-Cornp orient of stress
Z-Component of stress 0 XY Shear stress
Value for computing the EQV strain
ŨK Apply I Cancel j
.... . • A z..z*ằ. -■ d -X-VA~ ________ _ __ .ft 4 >4 XbiLi.
Help
Hình Ỉ,ỈO5. Lệnh xuất ứng suất tại các nút
51
Nhấn Nodal Solution > Stress > OK > Xuất hiện bảng PRNSOL Command kết quả tính toán thành phần ứng suất tại các nút của đập cho ở bảng 1.8.
Từ bàng 1.8 cho thấy ứng suất sx lớn nhất tại nút 1 có sx = 528.94kN/m2 và nhỏ nhất tại nút 116 có sx = -1069.80kN/m2, ứng suất SY lớn nhất tại nút ỉ có SY = 3350.30kN/m2 và nhỏ nhất tại nút 21 có SY = -2327.5kN/m2, ứng suất sz lớn nhất tại nút 1 có sz = 777.84 kN/m2 và nhỏ nhất tại nút 21 có sz = - 581.72kN/m2.
Bảng ỉ.8. Ứng suất tại một số nút cua đập
fflPRNSOL Command
File
POST1 NODAL STRESS LISTING XMMXX PowerGraphics Is Currently Enabled
LORD STEP- 1 SUBSTEP’_____1
TIME- 1.0800 LOAD CASE- a NODAL RESULTS ARE FOR MATERIAL 1
THE FOLLOWING X,Y,Z UALUES ARE IN GLOBAL COORDINATES
NODE sx s? sz SXY
631 -694.11 -975.01 -333-82 598.28 632 -568-46 -1424.6 -398.60 809.31 633 -573.21 -1374.3 -389.49 794.06 MINIMUM UALUES
NODE 116 _____21 21 75
UALUE -1869.8 -2327.s -581.72 -0.96825
S9Z 0,0000
0.0000 0.0000
sxz 0.8000 8,0800 0.8008
1 8.8808
MAXIMUM UALUES
NODE 1 1 1 1
UALUE 528.94 3350.3 775.84 1245.1
1 0-0800
1 0.8008