Tham số Vật liệu thép Vật liệu bê tông
Mô đun đàn hồi EX (kN/m2) 2.1X108 3.5X107
Hệ số Poisson PRXY 0.3 0.1667
Trọng lưọng riêng (kN/m3) 77 24.5
a) Thiết lập môi trường vật lý
- Giới hạn hiển thị màn hình đồ hoạ: Từ Menu Main Menu > Preference > Xuất hiện cửa so Preferences for GUI Filtering, nhấn ỉựa chọn hạng mục Structural.
- Đặt tiêu đề công việc: Utility Menu > File > Change Title > Xuất hiện cửa sổ Change Title, nhập tên công việc Phan tích tinh cau gian như hỉnh 5.22, sau đó nhấn OK.
ft Change Title sỉ•AV SV SV s < s*v V * s
IZTITLEJ Enter new title Phan tích tính cau gian
OK ■ ■ Cancel Help
litrririiii 111ftiniiirntfiinfti
Hình 5.22. Định nghĩa tiêu đề cóng việc
313
F
- Dặt tên file bài toán: Utility Menu > File > Change Jobnamc > xuât hiện cửa sỏ Change Jobname, trong Enter new jobname nhập ten văn bản Ket cau, trong New log and error files lựa■ chonằ Yes sau đú nhõnr OK như hỡnh 5.23.
Hình 5.23. Đặt tên file bài toán
- Chọn loại hình phần tư và gán thuộc tính cho phần tử: Main Menu > Preprocessor
> Element Type > Add/Edit/Deletc > Xuất hiện cửa sổ Element Types > Nhấn Add >
Xuất hiện báng Library of Element Types. Trong cửa sổ nhỏ bên trái chọn Beam tương ứng bên phải lựa chọn 3D elastic 4 như hình 5.24 > Nhẩn Apply -* Hoàn thành định nghĩa phần tử BEAM4. Tiếp tục trong cửa sô nhỏ bên trái hình 5.24 chọn Shell tương úng bên phải chọn Elastic 4node 63 > Nhấn OK ”+ Hoàn thành dinh nghĩa phần tử SHELL63, kết quả thu được như hình 5.25. Cuối cùng nhấn Close đóng cửa sô Element Types.
Only structural element types are ĩhũiAin
Library of Element Types Structural Mass A 3D finite strain
Pipe Solid Shell Solid-SheSi
Constraint v
3 node 189
2 node 188
I 3D elastic 4 i______________ I
Element type reference number
Apply Cancel Help
A f f
Hình 5.24. Kho lựa chọn loại hình phân tưkêt câu
. s. *ằ > 'ĩĩ à-Ỷ V >w V? Ê■>> .xôộ~s
Defined Element Tyớôe$:
Type 2 SHEÍ.L63
__ >
Hình 5.25. Chọn loại phán tử cho mô hỉnh câu giàn 314
- Định nghĩa mặt cắt phần tử thanh: Main Menu > Preprocessor > Sections > Beam
> Common Sections > Xuât hiện cửa sô Beam Tool, dựa vào như hình 5.26a tiên hành gán kích thước mặt cắt chừ I 400x400x16x16, sau đó nhấn Apply. Dựa vào hình 5.26b tiến hành nhập kích thước mặt cắt chữ ỉ 400x400x12x12; sau đó nhấn Apply. Tiếp tục dựa vào hình 5.26c nhập kích thước mặt cắt chừ I 400x300x12x12, cuối cùng nhấn OK.
Mỗi lần sau khi định nghĩa xong có thể nhấn nút [Preview] để xem đặc trưng hình học của tiết diện. Đặc trưng hình học tiết diện của 3 loại thép chữ I cho ở bảng 5.7.
Bôôn s -EIZS: S
SubTypt
IO
G
< i : ____i_____ị
Cọằfsc
ị 2]
OK Ị Appíy Ị
?? M frƠr VfA1 Vrv>a>'ằ Vô*^ô* AVAV f
Help I Meihview I
b)
W1 wz W3 H 12 13
to
Name íiưbTypt
Oỉtscl To
í ì s. ’
í..? : f .
Cọmsc rỉnc
OK Apply 1
VSWW^AV*A II ,, A 4 .1 I ô, sVôV*A
CtoWf 1 Ptcvỉẹ* ị
Aớ/ỡWằVớằ%%,*VAớwớằM‘/ỡTằVớwớằ%%SWằWớA5 s%s s* s ỐSSV ? •>
Help ị MôỏhvèỂW Ị
XvTxi-Xô■.•A>-v/pA$AsiyA vv .•
ụụ .11 SằI ụsy *A I ụ I ọ
Bảng 5.7. Đặc trưng hình học tiết diện chữ I
Hĩnh 5.26. Định nghía 3 loại mặt căt thanh giàn
Thép chừ I AREA (nr) IZZ (m4) IYY (m4) TKZ (m) T.KY (m)
1400x400x16x16 0.0187 0.00017 0.00054 0.4 0.4
1400x400x12x12 0.0141 0.000128 0.000415 0.4 0.4
1400x300x12x12 0.0117 0.0000541 0.000324 0.3 0.4
- Định nghĩa hằng số thực phần từ: Main Menu > Preprocessor > Real Constants >
Add/Edit/Dclctc > Xuất hiện cửa sô Real Constants > Add > Xuất hiện cửa sỏ Element Type for Real Constants, chọn Type 1 BEAM4 > OK, tiếp tục xuất hiện cửa sổ Real Constants Set Number 1, for BEAM4 > Nhập các số liệu như hình 5.27 > OK > OK.
Tiêp tục nhấn Add thiết lập hang số thực 2, trong Element Type for Real Constants >
Chọn Type 1 BEAM4 > OK, trong Real Constants Set Number 2, for BEAM4 nhập lần lượt các giá trị 2, 0.0141, 0.Ỉ28C-3, 0.415e-3, 0.4, 0.4 > OK. Tiếp tục nhấn Add thiết lập hang sô thực 3, trong Element Type for Real Constants chọn Type 1 BEAM4 > OK, trong Real Constants Set Number 3, for BEAM4 nhập lần lượt các giá trị 3, 0.0117,
315
0.541 e-4, 0.324e-3, 0.3, 0.4 > OK. Tiêp tục nhân Add thiêt lập hăng sô thực 4, trong Element Type for Real Constants chọn Type 2 SHELL63 > OK, trong cửa sổ Real
Constants Set Number 4, for SHELL63 tại TK(I) nhập giá trị 0.3 > OK. Cuối cùng nhấn Close đóng cửa sổ khai báo hằng số thực.
- Định nghĩa thuộc tỉnh vật liệu: Main Menu > Preprocessor > Material Props >
- Material Models > Xuất hiện cửa sổ Define Material Model Behavior, trong cửa sô bên phải sau khi nhấn đúp theo đường dẫn Structural > Linear > Elastic > Isotropic > Xuất hiện cửa sổ Linear Isotropic Properties for Material Number 1 như hình 5.28, trong cửa sổ nhập giá trị EX = 2.1E8 nhập giá trị PRXY = 0.3 > OK đóng cửa sổ khai báo. Tiêp tục trong cửa sổ Define Material Model Behavior nhấn đúp vào Density xuất hiện cửa
sổ Density for Material Number 1 như hình 5.29, trong cửa sả nhập giá trị DENS = 7.85
> OK đóng cửa sổ khai báo.
ISỈReal Constant Set Number 1, for BEAM4
Element Type Reference No. 1
Real Constant Set No. 1
Cross-sectional area AREA Area moment of inertia IZZ Area moment of inertia ĨYY Thickness along z axis TKZ Thickness along Y axis TKY Orientation about X axis THETA Initial strain ISTRN
Torsional moment of inertia IXX Shear deflection const 2 SHEARZ Shear deflection const Y 5HÉARY Rotational frequency SPIN Added mass^unit length ADDMAS
0.0137 0.00017 0,00054 0.4 0.4
Cancel Ị
0
___ f ?
Hình 5.27. Định nghĩa hăng sô thực thứnhât
Linear ịMlropk Properties for Material NtambX
Linear hMmber l
Tt ĨI
ữl Density for Materia! Number 1
£wi5$y fe Mateõâí I
I2.IÉ+8
A ir*rr 'JITIJAJ
Ac&d f
_ 0£ [
. K'f ô• VỶ-ỶY-^rXY^Mv.
ịOÉNỖ 7B5
■ Add Temperatire Ị effete Tftmperahjre ị
.UHUH^I ||||I| Hlrrt 1*1 iƠi*ằtf 4^qmvvAI !*■ !*■ ■ I* IỂ I*ằ*i H Hl ih>lYtiVi^rY"ô*ằ ô**>*
OK Cartel
Cfaph I
Hl 1^1 II I iWi 1*1*1 iVH I*
Hrfp j:
Hình 5.28. Nhập E, V cho vật liệu ỉ Hình 5.29. Nhập khôi lượng vật liệu ỉ 316
Sau khi gán xong thuộc tính cho vật liệu thép, tiếp tục gán cho vật liệu bê tông bản mặt cầu. Trong cửa sổ Define Material Model Behavior, từ Material > New model chọn mã so mặc định là 2 sau đó nhẩn OK. Lúc này trong cửa sô Define Material Model Behavior phía bên trái xuất hiện Material Model Number 2, phương pháp thiết lập thuộc tính cho vật liệu này giống như vật liệu 1, trong cửa sổ Linear Isotropic Properties for Material Number 2 nhập giá trị EX = 3.5E7, nhập giá trị PRXY = 0.1667, trong cửa sổ Density for
Material Number 2 nhập giá trị DENS = 2.5 > OK. Để kết thúc quá trình khai báo được thực hiện như ở hình 5.30. Cuối cùng đóng cửa sổ Define Material Model Behavior.
A
Material Edit Favorite Help
• Material Models Defined
Material Model Number 1 ậ Density
Ộ Linear Isotropic
SEBS3E
ộ Density
íậ Linear Isotropic
Material Models Available
ijal Favorites i structural
1$ Linear
•đậ Elastic
Ộ Isotropic (ậ Orthotropic
Ộ Anisotropic ẳ
ỵ fgjg Nonlinear
Thermal Expansion fea Damping
& pHfHftn i“|""| iriùrbh
j
▼
Hình 5.30. Định nghía thuộc tinh vật liệu
b) Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn
- Tạo điêm nút một nửa dầm cầu: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create >
Nodes > In Active cs > Xuất hiện cửa sổ Create Nodes in Active Coordinate System, trong X, Y, X Location in active cs nhập giá trị toạ độ (0,0,-5) > OK như hỉnh 5.31.
[N] Create Nodes in Active Coordinate System NODE Node number
XjYjZ Location in active C5 THXYjTHYZjTHZX
Rotation angles (degrees)
Apply Cancel
•5
|XiXX £■ M Ua to £■ £■ to . da d liÀ aJj*.. é r I é "
Help
.^^{ủtX^s^Ể^IỂỂRỂ^tqSdódiSMdiai*
Hình 5.3ỉ. Thiết lập diêm nút
- Nhãn bản điểm nút: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Copy > Nodes >
Copy > Xuât hiện cửa sổ chọn nút, nhấn Pick All tiếp tục xuất hiện cửa sổ Copy Nodes, sau đó nhập các giá trị như hình 5.32. Kết thúc nhấn OK.
317
[NGÊN] Copy Nodes
ITIME Total number of copies ■
■ including original DX X-ofFset in active C5 DY Y'Offset in active C5 DZ Z-oFfset in active C5
lMlMlmumm- A|AV*¥MW INC Node number increment
RATIO Spacing ratio
Apply Cancel
12
Help
. V.1,1,1 SI,I,1,^ Illi 9 mimi II'r.vJ.V.-.WA*I WAW,ằJAMƠ “*"fcIM,‘ S%V*ÂMUUAK1
Apply Cancel Help
1
(a)
Hìỉih 5.32. Sao chép điêm nút
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Copy > Nodes > Copy > Xuất hiện cửa so chọn nút, dùng chuột lựa chọn các điểm nút 2, 6, 10 trên màn hình đồ hoạ sau đó nhấn OK sẽ xuất hiện cửa cửa sổ Copy Nodes, trong IT1ME nhập giá trị 2, trong DY nhập giá trị 16, trong INC nhập giá trị 1, trong RATIO nhập giá trị 1, các giá trị khác đế trống.
Kết thúc nhấn OK.
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Copy > Nodes > Copy > Xuất hiện cửa sổ chọn nút, dùng chuột lựa chọn các điểm nút 3,7, 11 trên màn hình dồ hoạ sau dó nhấn OK sê xuất hiện cửa cửa sổ Copy Nodes, trong 1TIME nhập giá trị 2, trong DZ nhập giá trị ’10, trong INC nhập giá trị 1, trong RATIO nhập giá trị 1, các giá trị khác để trống.
Kết thúc nhấn OK. Kết quả cuối cùng trên cửa sổ màn hình ANSYS như hình 5.33.
ANSYS
ties Clớih €4ằ
-___ __ - --- --- _ ■ _ __ ___ _ __ _____ _ ...
Hình 5.33. Điêm nút cùa một nửa dầm cầu a
- Tạo phần thanh đầu giàn cầu: Chọn thuộc tính loại phần tử thứ nhất, từ Main Menu
> Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Elem Attributes > Xuất hiện cửa sổ 318
Element Attributes như hình 5.34, sau khi lựa chọn thuộc tính nhấn OK dể dóng cửa sổ lựa chọn. Từ Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Auto Numbered >
Thru Nodes > Xuat hiện cửa so lựa chọn diêm nút Elem from Nodes, dùng chuột lựa chọn 2 diêm nút 11 và 14 sau đó nhân Apply, tiep tục lựa chọn 2 diêm nút 12 và 13 sau đó nhấn OK, biểu thị như hình 5.35.
________ \
Hỉnh 5,34. Lựa chọn thuộc tỉnh phân từ
ANSYS
Hĩnh 5.35. Thiết lập phần tư thanh dầu giàn
- Tạo phân tử thanh cánh thượng hạ và các thanh ngang'. Chọn thuộc tính loại phần tư thứ hai giàn cầu từ Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements >
Elcm Attributes > xuảt hiện cửa sổ Element Attributes, trong REAL lựa chọn 2, trong SECNUM lựa chọn 2. các so liệu khác không thay đổi, sau dó nhấn OK de dóng cửa sô lựa chọn. Từ Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Auto Numbered >
Thru Nodes > Xuât hiện cửa sổ lựa chọn điếm nút Elcm from Nodes, dùng chuột chọn tùng cặp điếm nút 2 và 6; 6 và 10; 10 và 14; 1 và 5; 5 và 9; 9 và 13; 3 và 7; 7 và 11; 4 và 8; 8 và 12; 1 và 2; 3 và 4; 5 và 6; 7 và 9 và 10; 11 vả 12; 13 và 14 để thiết lập phần tử. Cuôi cùng nhan OK đe đóng cửa sổ thiết lập phần từ.
319
- Tao phân tư thanh bụng giàn: Chọn thuộc tính loại phân tư thứ ba giàn càu từ Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Eleni Attributes > Xuàt hiện cưa sò Element Attributes, trong REAL lựa chọn 3, trong SECNUM lựa chọn 3, các sô
liệu khác không thay dôi > OK dê đóng cưa sô lựa chọn. Vè thanh giàn từ Main Menu >
Preprocessor > Modeling > Create > Auto Numbered > Thru Nodes > Xu at hiện cưa sò lựa chọn diêm nút Elem from Nodes, dùng chuột lựa chọn từng cặp đi cm nút 3 và 6; 6 và 11; 4 và 5; 5 và 12; 2 và 3; 1 và 4; 6 và 7; 5 và 8; 10 và 11; 9 và 12 de thict lạp phần tư. Cuối cùng nhan OK đe đóng cửa sô thiết lập phan từ.
- Tạo phần tie han mặt cầu: Lựa chọn thuộc tính loại phần tư thứ tư tù’ Main Menu >
Preprocessor > Modeling > Create > Elements > Elem Attributes > Xuat hiện cưa sò Element Attributes, trong TYPE chọn 2 SHELL63, trong MAT chọn 2, trong REAL lựa chọn 4, trong SECNUM lựa chọn No Section, trong TSHAP lựa chọn 4 node quad, các sô liệu khác không
T'iep theo vè phan tư Shell tử Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Auto Numbered > Thru Nodes > Xuat hiện cửa sô chọn diêm nút Elcm from Nodes, dùng chuột lựa chọn lừng nhóm diêm nút 1. 2. 6 và 5; 5, 6. 10 và 9; 9, 10, 14 và 13 đê tạo 3 phan tử vo. Cuối cùng nhan OK đê dóng cửa số tạo phần tử vở, biêu thị như hỉnh 5.37.
thay dôi như hình 5.36, sau đó nhân OK dè dóng cưa sò lựa chọn.
Hình 5.36. Lựa chọn thuộc tinh phân tư hem mặt càu
Phan cxch