Ðề: Chia sẻ kinh nghiệm và thủ thuật chia lưới với phần mềm HyperMesh
Tớ không nghĩ chia lưới lại phức tạp và nan giải đến như thế đâu, nhất là trong phạm vi các bài toán kỹ thuật thông thường. Các phần mềm phân tích phần tử hữu hạn đều có các tuỳ chọn chia lưới khá đa năng để người dùng áp dụng vào những bài toán cụ thể.
Chúng ta đều biết rằng về cơ bản, ta có 2 kiểu mô hình tính toán, là mô hình mặt và mô hình khối. Vì thế mà cũng có hai kiểu lưới là lưới 2D và lưới 3D (tương ứng là các phần tử 2D và 3D). Với mỗi loại này, ta có thể sử dụng 2 kiểu phần tử, là phần tử tuyến tính và phi tuyến. Phần tử tuyến tính 2D là các tam giác với các cạnh thẳng còn phi tuyến là các cạnh cong (parabol); phần tử 3D cũng như vậy chúng là những hình tứ diện. Tất nhiên là về lý thuyết thì các phần tử phi tuyến cho đáp án chính xác hơn, nhưng cần khối lượng tính toán lớn hơn. Do vậy, nếu mô hình có các góc uốn lượn hoặc bề mặt cong phức tạp với bán kính nhỏ thì ta nên dùng dưới phi tuyến, còn bình thường thì cứ dùng lưới tuyến tính cũng cho kết quả đủ chính xác rồi (ta rất dễ kiểm chứng điều này). Các phần tử này còn phải tuân thủ một nguyên tắc, đó là có chiều dài các cạnh xấp xỉ bằng nhau, với một sai số cho phép, để đảm bảo tính chính xác của lời giải.
Với cách chia lưới tự động, phần mềm sẽ rà soát toàn bộ mô hình hình học, tìm ra những chỗ nhọn và mỏng nhất để quyết định cỡ phần tử lớn nhất có thể (tức là số phần tử sẽ là nhỏ nhất có thể) để giảm thiểu khối lượng tính toán, theo nguyên tắc các cạnh có chiều dài xấp xỉ nhau. Cách chia lưới kiểu này nói chung là thích hợp với những chi tiết máy dạng khối đặc, ít có những tiểu tiết lắt nhắt hoặc vỏ mỏng.
Với những chi tiết hoặc kết cấu máy phức tạp, ta có nguyên tắc tạo lưới chung như sau:
Đối với chi tiết vỏ mỏng và chiều dày đồng đều, ta dùng lưới 2D để giảm khối lượng tính toán, nhờ vào việc phần tử 2D đơn giản hơn và có số lượng ít hơn so với 3D.
Đối với những chi tiết máy có cả phần vỏ mỏng và phần khối đặc thì ta có thể sử dụng kết hợp cả 2D và 3D tại những phần thích hợp trên mô hình.
Với những mô hình có những vị trí đặc biệt quan trọng (như đầu mũi nhọn, mép lỗ thủng, nơi chuyển tiếp tiết diện đột ngột...) thì ta có thể áp dụng một mật độ lưới cao hơn hẳn những nơi không quan trọng khác. Cách này vừa giảm khối lượng tính toán, lại đảm bảo kết quả chính xác tại những nơi xung yếu.
Ngoài ra, ta cũng cần quan tâm đặc biệt tới điều kiện tiếp xúc giữa các chi tiết khác nhau trong một kết cấu, chỗ nào là gắn chặt, chỗ nào cho phép trượt trên bề mặt, chỗ nào cho phép tách rời hoặc thậm chí thâm nhập vào nhau... để đảm bảo tính chính xác của đầu bài, từ đó mới có lời giải đúng đắn.
Mô hình ban đầu:
[LEFT]
Không gắn chặt với nhau, có thể tách ra được:
[/LEFT]
[LEFT]
Gắn chặt với nhau, kiểu như mối ghép bằng hàn:
[/LEFT]
Thường thấy sai lầm khi các cậu đặt các liên kết không đúng, ví dụ như coi trục bị ngàm bởi các vòng bi, trong khi thực tế không thể như vậy...
Kinh nghiệm của tớ là thay vì nghiên cứu toàn bộ hệ lắp ráp, hãy cố gắng tách riêng từng chi tiết máy và đặt các điều kiện biên mô tả chính xác điều kiện tương hỗ của nó với các chi tiết khác. Như vậy thì việc tạo lưới và giải cũng đơn giản hơn, dễ kiểm tra và hiệu chỉnh hơn. Thậm chí, khi chỉ có một chi tiết máy đơn, cũng cố gắng sao cho có thể chỉ cần khảo sát 1 phần nhỏ của nó, cũng đủ để ta đánh giá toàn bộ về chi tiết máy này. Ví dụ, để khảo sát 1 cái dầm con-sơn bị ngàm 1 đầu và chịu lực đầu kia, ta chỉ cần khảo sát 1 mẩu nhỏ phía bị ngàm và đặt các tải trọng từ xa như là nó chịu lực đầu kia. Ví dụ khác, ta có thể chỉ cần khảo sát một "múi" của đáy paraboll của bình chịu áp là đủ để biết toàn bộ cái bình này sẽ ra sao khi sử dụng...
Có thể trong một số lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu, ta cần có những công cụ tạo lưới đặc biệt hơn nữa, nhưng tớ nghĩ đa số chúng ta hãy chịu khó nghiên cứu và làm chủ các phần mềm phân tích phần tử hữu hạn thông dụng hiện nay cho nhuần nhuyễn đi, thì đó cũng đã là một trợ thủ vô cùng đắc lực rồi đấy!
Chúc các bạn thành công!