Hướng dẫn sử dụng COSMOSWorks

Discussion in 'SolidWorks' started by DCL, Oct 25, 2008.

Tags:
  1. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    Nhận thấy có nhu cầu lớn về việc sử dụng COSMOSWorks, phần mềm phân tích và tính toán kỹ thuật bằng phương pháp Phần tử Hữu hạn (FEM), được tích hợp trong SolidWorks, tôi xin mở chuyên mục này để lần lượt giới thiệu với các bạn về ứng dụng thú vị nhưng khá hóc búa này. Tất cả các tài liệu liên quan trong những nội dung sau đây đều được tham khảo từ phần trợ giúp của SW.

    Vì là chuyên đề mang tính giáo khoa, đề nghị các bạn vui lòng không spam và cũng không đặt các vấn đề tranh luận ngoài lề trong topic này. Mọi câu hỏi và những nội dung cần trao đổi, các bạn có thể post vào các topic khác có liên quan hoặc mở topic mới.

    Hy vọng chủ đề này sẽ có ích cho các bạn.

    Cám ơn sự quan tâm và ủng hộ của các bạn.
     
  2. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    A. Cơ sở của các phân tích

    Phần này cung cấp các cơ sở lý thuyết cần thiết để sử dụng COSMOSWorks, giải thích về công việc phân tích, những giả thiết cơ sở và dự đoán kết quả. Phần này cũng mô tả tóm tắt cách thức thực hiện các phân tích.

    Bạn không nên quyết định các vấn đề về thiết kế mà chỉ dựa đơn thuần vào các kết quả tính toán của COSMOSWorks. Hãy dùng các kết quả này kết hợp với dữ liệu thực nghiệm và kinh nghiệm thực tiễn. Chỉ có thực nghiệm mới làm cho thiết kế của bạn có hiệu lực. COSMOSWorks giúp bạn tiết kiệm thời gian và chi phí bằng cách giảm số lượng thực nghiệm chứ không loại bỏ thực nghiệm.

    Chúng ta sẽ thảo luận về những vấn đề sau:

    Phân tích tĩnh tuyến tính


    Khi ngoại lực tác động lên một vật, vật này sẽ bị biến dạng và lực sẽ truyền qua toàn bộ vật. Ngoại lực sẽ làm sinh ra ứng lực và phản lực để đưa vật trở lại trạng thái cân bằng.

    Các nghiên cứu tĩnh tuyến tính sẽ tính toán các chuyển vị, sức căng, ứng suất và phản lực dưới tác động của ngoại lực.

    Các nghiên cứu tĩnh tuyến tính thực hiện dựa trên các giả thiết sau:

    Giả thiết tĩnh
    : Tất cả các lực tác động chậm và tăng dần cho tới khi đạt đủ cường độ. Sau khi đạt đủ cường độ, lực sẽ giữ không đổi theo thời gian. Giả thiết này cho phép ta bỏ qua các lực quán tính và giảm chấn do khi gia tốc và vận tốc nhỏ thì các lực này là không đáng kể.

    Trường hợp các lực tác động thay đổi theo thời gian, có thể gây nên các lực quán tính hoặc giảm chấn lớn, ta phải tính toán trong các phân tích động. Các tải động thay đổi theo thời gian và trong nhiều trường hợp gây nên các lực quán tính hoặc giảm chấn lớn không thể bỏ qua thì không áp dụng giả thiết tĩnh được.

    Lưu ý
    :


    • Việc xác định tải có áp dụng theo giả thiết tĩnh được hay không là rất quan trọng, lý do là một tải động có thể sinh ra ứng suất lớn gấp 1/(2x) lần tải tĩnh với cùng cường độ, ở đây, x là hệ số giảm chấn. Với cấu trúc ít giảm chấn, ví dụ với 5% giảm chấn, ứng suất động sẽ lớn gấp 10 lần ứng suất tĩnh. Trường hợp xấu nhất là cộng hưởng. [1]

    • Bạn có thể dùng các phân tích tĩnh để tính toán phản ứng của cấu trúc một vật quay với tốc độ không đổi hoặc di chuyển thẳng với gia tốc không đổi, do lực quán tính sinh ra không đổi theo thời gian.

    • Bạn có thể dùng các modul phân tích Dynamic Response hoặc Nonlinear Dynamic, có trong các sản phẩm COSMOS khác, để tính toán các cấu trúc chịu tải động. Các tải động gồm có các lực giao động, va chạm và ngẫu nhiên. COSMOSWorks 2006 không có những modul này.

    Giả thiết tuyến tính
    : Quan hệ giữa tải và các đáp ứng sinh ra
    (chuyển vị, sức căng và ứng suất) là tuyến tính. Ví dụ, nếu bạn tăng tải gấp đôi, thì các đáp ứng của mô hình cũng tăng gấp đôi. Bạn có thể thực hiện các phân tích theo giả thiết tuyến tính nếu:

    • Tất cả các vật liệu trong mô hình tuân theo định luật Hooke, rằng ứng suất tỷ lệ bậc nhất với sức căng. (Ta biết rằng thực tế thì ứng suất không tỷ lệ bậc nhất với sức căng, mà chỉ gần đúng như vậy. Giả thiết này nhằm đơn giản hóa tính toán và kết quả không sai lệch đáng kể với thực nghiệm).

    • Các chuyển vị sinh ra là đủ nhỏ để bỏ qua sự thay đổi độ cứng do tải. (Độ cứng của một cấu trúc phụ thuộc vào hình dạng của cấu trúc đó. Khi cấu trúc chịu tải thì hình dạng của nó sẽ thay đổi, thể hiện qua chuyển vị, độ võng và góc xoay. Như vậy, nhìn chung là độ cứng của cấu trúc sẽ thay đổi khi chịu tải. Nhưng nếu tính toán chi tiết đến như vậy thì bài toán trở nên phức tạp. Giả thiết này nhằm đơn giản hóa bài toán đối với những trường hợp cấu trúc chỉ có những chuyển vị nhỏ dưới tác động ngoại lực).

    • Các điều kiện biên không thay đổi trong quá trình chịu tải. Tải phải bằng hằng số về cường độ, hướng và phân bố. Chúng không thay đổi khi mô hình bị biến dạng. (Điều kiện biên bao gồm tải trọng và các ràng buộc đối với cấu trúc, như bản lề, ngàm, nhiệt độ... Giả thiết này cũng nhằm đơn giản hóa tính toán chứ thực tế không bao giờ như vậy, chúng phải thay đổi khi mô hình biến dạng.)
    Như vậy, ta chỉ áp dụng phân tích tĩnh tuyến tính nếu cấu trúc có vật liệu là tuyến tính và tải chỉ gây biến dạng nhỏ cho cấu trúc đó. May thay, phần lớn các bài toán sức bền trên thực tế đều thỏa mãn 2 điều kiện này và ta có thể áp dụng để tính toán cho phần lớn kết cấu.

    Một số định nghĩa cơ bản

    Các ứng lực bên trong vật sẽ thay đổi từ điểm này đến điểm khác. Thông qua một diện tích nhỏ bất kỳ, lực tác động từ bên này sang bên kia diện tích này. Ứng suất là đại lượng xác định cường độ ứng lực này (lực trên đơn vị diện tích).

    • Stress (Ứng suất). Trong một vật thể liên tục, bạn có thể tính toán ứng suất tại một điểm như sau:
      • Tưởng tượng một mặt phẳng tùy ý cắt qua vật thể tại điểm cần tính ứng suất,
      • Xét một diện tích vô cùng nhỏ DeltaA bao quanh điểm đó trên mặt phẳng này, (sao không cho phép chèn ký tự Hy lạp nhỉ?)
      • Gọi cường độ lực truyền qua DeltaA theo một hướng nào đó là DeltaF,
      • Ứng suất theo hướng này được tính bằng DeltaF/DeltaA khi DeltaA tiến tới 0.
      • Strain (sức căng).Sức căng là tỷ lệ thay đổi chiều dài d L trên chiều dài ban đầu L. Sức căng là đại lượng không thứ nguyên.
    [​IMG]

    • Chuỗi tính toán Cho một mô hình lưới, với một tập hợp các chuyển vị bắt buộc và tải, chương trình phân tích tĩnh tuyến tính sẽ tiến hành như sau:

    1. Chương trình sẽ xây dựng và giải một hệ các phương trình cân bằng của phần tử hữu hạn tuyến tính để có được chuyển vị tại mỗi nút.
    2. Sau đó, chương trình sẽ dùng các kết quả chuyển vị này để tính toán các thành phần sức căng.
    3. Cuối cùng, chương trình sử dụng các kết quả sức căng và quan hệ ứng suất-sức căng để tính toán các ứng suất.
    Tính toán ứng suất

    Ứng suất trước tiên được tính toán tại các điểm đặc biệt, gọi là các điểm Gauss hoặc Quadrature, nằm trong từng phần tử. Những điểm này được lựa chọn để cho số lượng kết quả tối ưu. Chương trình sẽ tính ứng suất tại các nút của mỗi phần tử bằng cách ngoại suy các kết quả có sẵn tại các điểm Gauss.

    Sau khi chạy phân tích thành công, các kết quả ứng suất nút tại mỗi nút của mọi phần tử đã có trong cơ sở dữ liệu. Các nút chung của hai hoặc nhiều phần tử sẽ có nhiều kết quả. Nói chung, các kết quả này thường không giống nhau do phương pháp phần tử hữu hạn chỉ là một phương pháp gần đúng. Ví dụ, nếu một nút là chung cho ba phần tử, có thể có ba giá trị ứng suất hơi khác nhau cho mỗi thành phần của ứng suất tại nút này.

    Khi xem các kết quả ứng suất, bạn có thể cần biết các ứng suất phần tử hoặc các ứng suất nút. Để tính toán các ứng suất phần tử, chương trình sẽ tính trung bình các giá trị ứng suất của các nút trong phần tử này. Để tính toán các ứng suất nút, chương trình sẽ tính trung bình các kết quả tương ứng của tất cả các phần tử có chung nút đó.

    -----------------------------------------------------
    [1] Có thể hiểu cấu trúc ít giảm chấn là cấu trúc có độ cứng vững cao và ít chịu biến dạng dưới tác động của ngoại lực. Cấu trúc này rất dễ bị tổn thương dưới tác động của tải trọng động dù nhỏ. Ví dụ: mặt bàn kính rất dễ vỡ nếu bị một vật cứng khác khá nhẹ rơi vào, khi đó, tải trọng động có thể lớn gấp hàng chục lần trọng lượng tĩnh của vật cứng, nên đủ sức làm vỡ mặt bàn.
     
    Last edited: Nov 4, 2008
  3. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    Cậu Hutech nôn nóng quá, tớ đã bảo là sẽ lần lượt giới thiệu rồi mà, cứ bình tĩnh, đâu có đó! Kiên nhẫn là một đức tính quý báu đấy.

    Đùa vui vậy thôi, tài liệu tớ dịch đã xong từ lâu, nhưng chẳng có dịp duyệt lại lần nào. Nay muốn phục vụ các bạn một cách chất lượng thì cũng cho tớ xin chút thời gian để hiệu đính cẩn thận một chút chứ!
     
  4. kachiusa185

    kachiusa185 New Member

    Joined:
    Jan 30, 2008
    Messages:
    677
    Likes Received:
    0
    Hoan hô tin mừng, đại diện anh em nhà Mes cháu cảm ơn chú Lăng trước!:11::8:
     
  5. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    B. Thực hiện các phân tích tĩnh học

    1. Để truy cập hộp thoại Study, right-click[1] biểu tượng trên cùng của cây COSMOSWorks Manager và chọn Study. Hãy xác định các thuộc tính của nghiên cứu này. Click nhãn Adaptive để kích hoạt phương pháp h- hoặc p-adaptive nhằm tự động nâng cao độ chính xác của các kết quả.


    [​IMG]


    Ta sẽ thấy các thư mục như sau ở panel bên trái:


    [​IMG]


    2. Gán vật liệu cho từng solid[2] và shell[3]: right-click biểu tượng của từng đối tượng và chọn Define/Edit Material[4].


    [​IMG]

    3. Right-click thư mục Load/Restraint[5], chọn Define để xác định các ràng buộc. Hãy tạo đầy đủ các ràng buộc cho từng vật thể hoặc thông qua các điều kiện tiếp xúc và kết nối để liên kết chúng với các đối tượng khác hay với nền.

    4. Xác định các tải. Bạn phải xác định ít nhất một tải.

    5. Với các tổ hợp hoặc mô hình đa khối, hãy dùng các thiết lập điều kiện tiếp xúc chung, thành phần và cục bộ để giả lập sự hoạt động của mô hình.

    6. Tạo lưới cho mô hình và chạy nghiên cứu. Trước khi chạy nghiên cứu, bạn có thể dùng các tùy chọn kết quả Result Options để yêu cầu tự động tạo ra các biểu đồ cho toàn bộ hình dạng mô hình.

    Lưu ý: Nếu bạn chạy một nghiên cứu trước khi tạo lưới cho mô hình, chương trình sẽ tự động tạo lưới rồi mới chạy nghiên cứu. Bạn cũng có thể yêu cầu chạy nghiên cứu bằng cách kiểm Run analysis after meshing trong bảng thuộc tính Meshing.

    7. Xem các kết quả:


    • Xem biểu đồ chuyển vị.
    • Xem biểu đồ sức căng.
    • Xem biểu đồ ứng suất.
    • Xem biểu đồ phản lực.
    • Để tạo báo cáo, right-click thư mục Report và chọn Define.
    • Dùng công cụ kết quả.
    • Nếu bạn đã xác định một phương pháp adaptive, bạn có thể tạo biểu đồ kết quả.
    [1] Click nút chuột phải.
    [2] Solid: mô hình khối đặc.
    [3] Shell: mô hình vỏ mỏng.
    [4] Define/Edit Material: xác định/sửa đổi các đặc tính vật liệu.
    [5] Load/Restraint: Tải trọng và ràng buộc
     
    Last edited: Oct 30, 2008
  6. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    C. Đầu vào cho các phân tích tĩnh tuyến tính

    Để thực hiện các phân tích tĩnh, bạn cần lần lượt thực hiện 4 thủ tục sau đây:

    1. Tạo lưới cho mô hình. Bạn phải tạo lưới cho mô hình trước khi chạy phân tích. Các điều kiện tiếp xúc phải được xác định trước khi tạo lưới. Mỗi sự thay đổi hình dạng, điều kiện tiếp xúc hoặc tùy chọn lưới đều cần tạo lưới lại.

    2. Các thuộc tính vật liệu.

    • Bạn phải xác định Modul đàn hồi Young’s Modulus EX.
    • Hệ số Poisson (NUXY) sẽ được coi là bằng không, nếu không được xác định.
    • Thêm vào đó, bạn cũng cần xác định khối lượng riêng (DENS) nếu muốn xem xét tác động của trọng trường và/hoặc lực ly tâm
    • cũng như hệ số giãn nhiệt (ALPX) nếu quan tâm đến tải do nhiệt độ.
    Khi bạn chọn một vật liệu từ các thư viện vật liệu của SolidWorks hoặc COSMOSWorks, các thuộc tính này sẽ được đưa vào tự động. Giá trị mặc định của modul cắt Shear (GXY) được tự động tính toán bằng
    GXY = EX/2(1+NUXY).

    Độ bền chảy, độ bền nén và độ bền kéo được dùng làm tiêu chuẩn để đánh giá độ bền của kết cấu. Chúng không được dùng để tính toán ứng suất. Với các vật liệu dị hướng[FONT=&quot][1][/FONT], bạn có thể xác định riêng các modul đàn hồi, modul cắt, hệ số Poisson và/hoặc giãn nhiệt theo các hướng khác nhau.

    3. Các ràng buộc. Là các khống chế đầy đủ để ngăn không cho vật chuyển động cứng tự do. Nếu mô hình không được ràng buộc thích hợp, hãy dùng tùy chọn Use soft springs to stabilize the model trong hộp thoại Static[2]. Khi nhập tải từ COSMOSMotion, hãy kiểm tùy chọn Use inertial relief. Những tùy chọn này khả dụng cho các giải thuật Direct SparseFFEPlus.

    4. Tải. Phải có ít nhất một trong những kiểu tải sau:

    • Lực tập trung
    • Áp suất
    • Các chuyển vị bắt buộc khác không
    • Các lực tự thân (trọng lực và/hoặc ly tâm)
    • Nhiệt (xác định nhiệt độ hoặc lấy các profile từ các phân tích nhiệt)
    • Các tải nhập từ COSMOSMotion
    • Nhiệt độ và áp suất nhập từ COSMOSFloWorks
    Lưu ý: Khi bạn tạo một nghiên cứu, hãy click Properties trong hộp thoại Study để đặt các tùy chọn thích hợp. Để sửa đổi các thuộc tính của một nghiên cứu có sẵn, right-click thuộc tính đó trong COSMOSWorks Manager và click Properties.

    [FONT=&quot][1][/FONT] Ví dụ, các dầm beton có cốt thép chủ yếu đặt dọc theo chiều dài. Khả năng chịu tải theo các hướng của những kiểu kết cấu này thường không giống nhau.

    [2] Ví dụ, khảo sát một thanh thẳng chịu kéo, ta nghĩ chỉ cần đặt 2 lực ở hai đầu, có cường độ bằng nhau nhưng ngược chiều là đủ. Sau khi chạy xong phân tích, ta giật mình vì không thấy mô hình đâu cả. Nó đã chạy tít ra đến tận rìa thiên hà rồi! Đó gọi là chuyển động cứng tự do. Sao vậy nhỉ? Bởi vì đây là chương trình tính toán gần đúng, nó sẽ tính ra là có một chênh lệch nhỏ giữa hai lực ở hai đầu thanh. Chênh lệch rất nhỏ này cũng đủ để một thanh lơ lửng trong chân không (môi trường không gian điện toán mà) chạy tít mù khơi. Nhưng ta không thể ràng buộc được thanh này vào đâu được cả, thực tế nó chỉ chịu có lực kéo mà thôi. Để tránh những kết quả nực cười đó, ta phải dùng tùy chọn Use soft springs to stabilize the model, tức là neo tạm nó bằng những cái lò xo mềm, có tác dụng bù lại những lệch lạc nhỏ, nhằm giữ nó không chạy lung tung trong phép tính gần đúng này.
     
    Last edited: Oct 30, 2008
  7. sam

    sam New Member

    Joined:
    Sep 14, 2008
    Messages:
    192
    Likes Received:
    1
    Cảm ơn bác DCL , nhiều anh em thích dùng SW đợi bài viết này của bác lâu quá rồi.:69:
     
  8. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    D. Kết quả của các phân tích tĩnh tuyến tính

    Theo mặc định, các hướng X, Y và Z được xác định theo hệ tọa độ chung. Nếu bạn chọn một tham chiếu khác, những hướng này sẽ theo đối tượng tham chiếu được chọn.



    1. Các thành phần chuyển vị

    • UX = Chuyển vị theo hướng X
    • UY = Chuyển vị theo hướng Y
    • UZ = Chuyển vị theo hướng Z
    • URES = Chuyển vị tổng hợp
    • RFX = Phản lực theo hướng X
    • RFY = Phản lực theo hướng Y
    • RFZ = Phản lực theo hướng Z
    • RFRES = Phản lực tổng hợp
    2. Các thành phần ứng suất

    • EPSX = Ứng suất pháp X
    • EPSY = Ứng suất pháp Y
    • EPSZ = Ứng suất pháp Z
    • GMXY = Sức căng tiếp theo hướng Y trong mặt phẳng YZ
    • GMXZ = Sức căng tiếp theo hướng Z trong mặt phẳng YZ
    • GMYZ = Sức căng tiếp theo hướng Z trong mặt phẳng XZ
    • ESTRN = Sức căng tương đương
    • SEDENS = Mật độ năng lượng sức căng
    • ENERGY = Tổng năng lượng sức căng
    • E1 = Sức căng pháp trong hướng chính thứ nhất
    • E2 = Sức căng pháp trong hướng chính thứ hai
    • E3 = Sức căng pháp trong hướng chính thứ ba
    Sức căng tương đương (ESTRN) được xác định:
    [​IMG]
    3.Các ứng suất phần tử và nút


    • SX = Ứng suất pháp X
    • SY = Ứng suất pháp Y
    • SZ = Ứng suất pháp Z
    • TXY = Ứng suất tiếp theo hướng Y trong mặt phẳng YZ
    • TXZ = Ứng suất tiếp theo hướng Z trong mặt phẳng YZ
    • TYZ = Ứng suất tiếp theo hướng Z trong mặt phẳng XZ
    4. Các thông số dưới đây không dùng tham chiếu:

    • P1 = ứng suất chính thứ nhất (lớn nhất)
    • P2 = ứng suất chính thứ 2
    • P3 = ứng suất chính thứ 3
    • VON = ứng suất von Mises
    • INT = Cường độ ứng suất = P1 - P3
    • ERR = Lỗi tiêu chuẩn năng lượng (chỉ có với ứng suất phần tử)
    • CP = Áp suất tiếp xúc

    Các ứng suất chính

    Các thành phần ứng suất phụ thuộc vào hướng mà chúng được tính toán. Với một số trục tọa độ quay nào đó, các ứng suất tiếp (cắt) có thể bằng không. Các ứng suất pháp còn lại được gọi là các ứng suất chính. Các hướng liên kết với các ứng suất chính được gọi là các hướng chính.

    Các ứng suất Von Mises hoặc các ứng suất tương đương

    Ứng suất von Mises hoặc tương đương là một ứng suất được tính toán từ các ứng suất thành phần. Mặc dù ứng suất von Mises tại một nút không xác định duy nhất trạng thái ứng suất tại nút này, nhưng nó mang lại thông tin thích hợp để đánh giá mức độ an toàn của thiết kế với nhiều loại kim loại dẻo.

    Không như các ứng suất thành phần, ứng suất von Mises không có hướng. Nó chỉ đơn thuần xác định cường độ ứng suất. Ứng suất von Mises được dùng để đánh giá khả năng bị phá hủy của các kim loại dẻo.

    Ứng suất von Mises được tính toán từ sáu thành phần ứng suất như sau:

    VON = {0.5 [(SX -SY)^2 + (SX-SZ)^2 + (SY-SZ)^2] + 3(TXY^2 + TXZ^2 + TYZ^2)}^(1/2)

    Hoặc tương đương, từ ba ứng suất chính,

    VON = {0.5 [(P1 - P2)^2 + (P1 - P3)^2 + (P2 - P3)^2]}^(1/2)
     
    Last edited: Nov 4, 2008
  9. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    Tớ phải thành thật xin lỗi các cậu, vì đã nghĩ chẳng ai thèm quan tâm, nên dịch đã lâu mà không giới thiệu rộng rãi.

    Tớ có suy nghĩ thế này: các tính toán kỹ thuật nói chung là rất khó và phức tạp. Trong khi nhiều bạn lại tưởng cứ có phần mềm thích hợp là "ăn tươi nuốt sống" được ngay các kiểu phân tích thiết kế. Thực ra, nếu chúng ta không có kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu thì không thể sử dụng được các ứng dụng kỳ diệu này đâu. Bởi thế, tớ phải bắt đầu post từ những khái niệm cơ bản nhất, để đa số các bạn không có thời gian và điều kiện xới xáo lại các kiến thức đã học thì cũng thông qua đây mà có dịp ôn tập và nhớ lại. Rất mong các bạn hiểu logic của vấn đề và đừng sốt ruột.

    Dịch văn bản bình thường đã khó, dịch tài liệu kỹ thuật và những kiến thức nền tảng liên quan đến nhiều chuyên ngành lại càng khó hơn, nhất là tớ ú ớ cái món Anh văn này lắm. Vì thế, cứ phải thận trọng từng li từng tí, mà chắc chắn phải có rất nhiều thiếu sót.

    Vì thế, tớ rất mong các bạn góp ý nhiệt thành, để xây dựng cho bộ tài liệu của chung chúng ta thực sự hữu ích.

    DCL
     
  10. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    E. Tạo lưới

    I. Cơ sở của việc tạo lưới

    Phép phân tích phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis - FEA) cung cấp một kỹ thuật số hóa đáng tin cậy để phân tích các thiết kế kỹ thuật. Quá trình này được bắt đầu với việc mô phỏng hình dạng hình học của mô hình. Sau đó, chương trình sẽ chia mô hình thành những phần nhỏ có hình dạng đơn giản (gọi là các phần tử) liên kết với nhau tại các nút (còn gọi là node). Các chương trình phân tích phần tử hữu hạn xem mô hình như một mạng lưới các phần tử riêng rẽ được liên kết với nhau.

    Phương pháp phần tử hữu hạn (The Finite Element Method - FEM) sẽ dự đoán phản ứng của mô hình bằng cách kết hợp thông tin có được từ tất cả các phần tử tạo nên mô hình này.

    Tạo lưới là một bước có tính quyết định trong các phân tích thiết kế. Quá trình tạo lưới tự động trong COSMOSWorks sinh ra lưới dựa trên kích cỡ phần tử chung, mức sai lệch và các đặc điểm kiểm soát lưới. Việc kiểm soát lưới cho phép bạn xác định cỡ các phần tử cho các chi tiết máy, các bề mặt, cạnh và đỉnh.

    COSMOSWorks ước lượng cỡ phần tử chung cho mô hình với sự lưu tâm tới thể tích, diện tích bề mặt và các yếu tố hình học khác. Cỡ của lưới được tạo ra (số nút và phần tử) tùy thuộc vào hình dạng và kích thước mô hình, cỡ phần tử, dung sai lưới, chế độ kiểm soát lưới và điều kiện tiếp xúc. Ở giai đoạn đầu của phân tích thiết kế, khi mà các kết quả gần đúng là tạm chấp nhận được, bạn có thể xác định một cỡ phần tử lớn hơn để tính toán nhanh. Với những bài toán cần có độ chính xác cao, có thể cần tới cỡ phần tử nhỏ hơn.

    Việc tạo lưới sinh ra các phần tử tứ diện 3D solid và các phần tử tam giác 2D shell. Bạn có thể sử dụng kết hợp cả hai kiểu lưới này. Các phần tử shell đương nhiên là phù hợp với những mô hình mỏng (chi tiết tấm mỏng).


    II. Lưới Solid


    Trong việc tạo lưới một mô hình part hoặc assembly bằng các phần tử solid, COSMOSWorks tạo ra một trong các kiểu phần tử sau, dựa trên các tùy chọn lưới được kích hoạt:

    • Draft quality mesh. Tự động tạo ra lưới gồm các phần tử solid tứ diện có các cạnh thẳng.

    • High quality mesh. Tự động tạo ra lưới gồm các phần tử solid tứ diện có các cạnh parabol.
    Các phần tử cạnh thẳng còn được gọi là các phần tử bậc nhất, hoặc các phần tử bậc thấp. Các phần tử cạnh parabol còn được gọi là các phần tử bậc hai, hoặc các phần tử bậc cao.

    Các phần tử tứ diện cạnh thẳng được xác định bởi bốn điểm góc và nối với nhau bằng sáu cạnh thẳng. Các phần tử tứ diện cạnh parabol được xác định bởi bốn điểm góc, sáu trung điểm cạnh và sáu cạnh. Hình minh họa này cho thấy hình dạng của các phần tử tứ diện solid cạnh thẳng và cạnh parabol.


    [​IMG]

    Nói chung, với cùng mật độ lưới (cùng số phần tử), các phần tử cạnh parabol cho các kết quả tốt hơn các phần tử cạnh thẳng, vì chúng mô tả các đường biên cong chính xác hơn và chúng tạo ra các xấp xỉ toán học tốt hơn. Tuy nhiên, các phần tử parabol đòi hỏi nhiều tài nguyên của máy tính hơn.

    Với các bài toán về cấu trúc, mỗi nút trong một phần tử solid có ba bậc tự do, được hình dung là ba chuyển động theo các hướng vuông góc. COSMOSWorks dùng các hướng X, Y, và Z của hệ tọa độ Đề Các (Cartesian) để giải bài toán này.
    Với các bài toán về nhiệt, mỗi nút chỉ có một bậc tự do là nhiệt độ.


    [​IMG]


    Chú ý: Lưới chất lượng cao chỉ cần cho những phân tích cuối cùng.


    III. Lưới Shell


    Khái niệm

    Khi dùng các phần tử shell, COSMOSWorks tạo ra một trong những kiểu phần tử sau đây, tùy thuộc vào các tùy chọn được kích hoạt trong hộp thoại Mesh Options:

    • Draft quality mesh. Tự động tạo ra các phần tử shell tam giác cạnh thẳng.

    • High quality mesh. Tự động tạo ra các phần tử shell tam giác cạnh parabol.
    Một phần tử shell tam giác cạnh thẳng được xác định bởi ba điểm ở góc (nút) và được nối với nhau bằng các cạnh thẳng. Một phần tử shell tam giác cạnh parabol được xác định bởi ba điểm ở góc, ba điểm giữa các cạnh và ba cạnh parabol. Với những nghiên cứu được thiết lập với tùy chọn Shell mesh using /B], chiều dày của phần tử được tự động lấy ra từ chiều dày của mô hình.

    Để đặt các tùy chọn thích hợp, right-click thư mục Mesh và chọn Options.

    Các phần tử Shell là những phần tử 2D có khả năng chống lại các tải trọng căng và uốn.

    [​IMG]

    COSMOSWorks cung cấp hai tùy chọn khi tạo các nghiên cứu shell:



    • Shell mesh using /B]. Dùng tùy chọn này cho các chi tiết tấm kim loại mỏng và các chi tiết chỉ có một chiều dày và vật liệu đồng nhất. Trong khi tạo lưới, COSMOSWorks tạo ra các phần tử shell trên các mặt trung hòa. Chiều dày của các phần tử được tự động tính trên cơ sở chiều dày của chi tiết. Tùy chọn này không dùng được với các mô hình assembly và các mô hình surface, cũng có thể mắc lỗi khi tạo lưới cho các mô hình part phức tạp và các mô hình part giao nhau. Hãy xem xét kỹ lưới để đảm bảo nó mô tả đúng mô hình trước khi giải.

    [​IMG]

    • [FONT=&quot][FONT=&quot]Shell mesh using surface. Tùy chọn này để bạn toàn quyền lựa chọn các bề mặt nào mà trên đó sẽ tạo lưới cũng như chiều dày và vật liệu dùng cho từng mặt. Tùy chọn này có thể dùng cho các mô hình solid part, assembly và mô hình surface. Các phần tử shell được đặt trên những bề mặt được chọn và chiều dày được tính đều sang hai phía của những bề mặt này.[/FONT][/FONT]
    [​IMG]

    Lưu ý: Bạn có thể tạo các nghiên cứu solid và shell đồng thời trong cùng một tài liệu bằng cách chọn kiểu Mixed mesh khi tạo nghiên cứu này.

    Nói chung, kết quả tính toán bằng lưới chất lượng thấp và lưới chất lượng cao thường xấp xỉ nhau nếu có cùng số lượng phần tử. Sự khác biệt chỉ rõ ràng khi mô hình có những hình dạng cong.
     
    Last edited: Oct 29, 2008
  11. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    F. Mô hình lưới

    Bạn có thể tạo lưới cho mô hình solid bất kỳ với các phần tử tứ diện. Tuy nhiên, tạo lưới cho những mô hình mỏng bằng các phần tử solid sẽ sinh ra một số lượng rất lớn các phần tử, do bạn phải dùng các phần tử cỡ nhỏ. Việc dùng các phần tử cỡ lớn sẽ làm giảm chất lượng lưới và dẫn đến sai lệch các kết quả. Lưới shell là sự lựa chọn tất yếu cho các chi tiết vỏ mỏng và tấm kim loại. Các mô hình surface cũng chỉ có thể được tạo lưới với các phần tử shell.

    COSMOSWorks tạo ra một lưới liên tục trên các cạnh chung giữa các bề mặt (toàn bộ hoặc cục bộ). Ví dụ, hãy xem xét hai mô hình shell trong hình minh họa:


    [​IMG]

    Phần mềm tạo ra một lưới tương thích dọc theo cạnh chung và tự động hợp nhất các nút, không quan tâm đến các chế độ kiểm soát lưới và thiết lập điều kiện độ tiếp xúc. Nếu đã áp dụng chế độ kiểm soát lưới với những cỡ phần tử khác nhau, COSMOSWorks sẽ dùng cỡ nhỏ nhất.



    [​IMG]


    I. Các vấn đề về mô hình lưới

    Khi bạn tạo một nghiên cứu, bạn sẽ xác định kiểu lưới là solid, shell hoặc hỗn hợp trên cơ sở hình dạng hình học của mô hình.

    1. Các nghiên cứu thuần shell:

    • Shell mesh using /B]. Tùy chọn này chỉ khả dụng với các tài liệu solid part, không dùng được cho các assembly. Khi dùng tùy chọn này, chương trình sẽ tự động chích xuất ra mặt trung hòa và gán chiều dày. Chỉ một loại vật liệu duy nhất được gán cho mô hình part này. Mặt trung hòa của phần tử shell được sinh ra trùng với mặt trung hòa được chích xuất. Hãy dùng tùy chọn này cho các chi tiết làm từ tấm kim loại mỏng hoặc những chi tiết chỉ có một chiều dày.


    • Shell mesh using surfaces. Tùy chọn này cho phép bạn chọn các bề mặt để tạo lưới, đồng thời cho phép bạn gán các chiều dày và vật liệu khác nhau cho mỗi bề mặt. Bạn có thể lặp lại thủ tục này nhiều lần. Các shell liền kề được tự động gắn chặt với nhau. Mặt trung hòa của phần tử shell được sinh ra trùng với bề mặt tương ứng được chọn. Để tạo ra các shell, hãy chọn (các) bề mặt hoặc surface thích hợp và chọn Define By Selected Surfaces. Để tạo một shell chung cho tất cả các bề mặt hoặc surface trong mô hình, right-click thư mục Shells và chọn Define by All Ref Surfaces. Mỗi lần bạn tạo được một shell, bạn chỉ có thể chọn các bề mặt thuộc cùng một chi tiết máy để tạo ra một shell.
    2. Các nghiên cứu lưới hỗn hợp:

    Nếu bạn chọn kiểu Mixed mesh khi tạo nghiên cứu, bạn có thể phối hợp các phần tử solid (tứ diện) với các phần tử shell trong cùng một nghiên cứu.

    II. Tạo một nghiên cứu lưới hỗn hợp với các mô hình solid part:


    1. Tạo một nghiên cứu với Mesh type đặt là Mixed mesh. Các thư mục Solids và Shells xuất hiện trên cây.
    2. Tạo tất cả các shell thích hợp bằng cách right-click thư mục ShellsDefine by Selected Surfaces. và chọn
    3. Xác định vật liệu, chiều dày và công thức cho từng shell.
    4. Tạo lưới và chạy nghiên cứu rồi xem các kết quả như bình thường.
    III. Gán các vật liệu

    • Shell mesh using /B]. Chỉ cho phép gán một vật liệu cho mỗi mô hình shell được tạo bằng tùy chọn này. Một biểu tượng xuất hiện trong thư mục [ Shell.
    • Shell mesh using surfaces. Gán các vật liệu cho từng mô hình shell được tạo bằng tùy chọn này, tương tự như gán vật liệu cho các thành phần trong một assembly. Chương trình sẽ tạo một thư mục Shells. Một biểu tượng được tạo trong thư mục Shells cho mỗi bề mặt được chọn để tạo lưới. Bạn có thể gán các vật liệu riêng cho từng mục trong thư mục Shells, như trong trường hợp làm với thư mục Solids của một assembly.
    IV. Đặt các chiều dày

    • Shell mesh using /B]. Chương trình tự động chích xuất và gán chiều dày đồng nhất cho các bề mặt. Dùng công thức Thin.
      [*]Shell mesh using surfaces. Mỗi khi bạn tạo một shell trên một bề mặt hoặc surface, một bảng thuộc tính sẽ xuất hiện cho phép bạn đặt chiều dày và chọn công thức Thin hoặc Thick. Một biểu tượng được tạo trong thư mục Shells cho mỗi shell. Mỗi shell có thể có một chiều dày, vật liệu và công thức thin hoặc thick riêng.

    Lưu ý: Nói chung, các shell có thể dùng công thức thin khi chiều dày của nó so với các kích thước khác ít hơn 5%.

    V. Đặt các tải trọng, khống chế và kiểm soát lưới

    Shell mesh using /B]

    • Để đặt tải hoặc khống chế cho một cạnh shell, hãy chọn bề mặt tương ứng trên mô hình solid.
    • Để đặt tải, khống chế hoặc kiểm soát lưới cho một đỉnh shell, hãy chọn cạnh tương ứng trên mô hình solid.
    Lưu ý: Khi các phần tử shell có bậc quay tự do, bạn phải phân biệt giữa khống chế Immovable (không chuyển động) và khống chế Fixed (không chuyển động và không quay). Bạn cũng có thể đặt các lực tập trung trong bảng thuộc tính Force.

    Shell mesh using surfaces or faces of Solids

    • Đặt tải hoặc khống chế cho các cạnh và/hoặc các đỉnh của các surface (hoặc các bề mặt của solid) bạn dùng để tạo các shell này.
    • Bạn có thể đặt áp suất lên một cạnh shell. Áp suất này được xác định trên đơn vị diện tích. Chương trình sẽ dùng chiều dày nội tại của shell này để tính. Lực tương đương tác dụng lên cạnh này bằng giá trị áp suất nhân với chiều dài cạnh và nhân với chiều dày nội tại của shell.
    VI. Tạo lưới

    • Áp dụng kiểm soát lưới thích hợp trên các bề mặt, cạnh và đỉnh tương ứng. Trước khi tạo lưới, hãy kích hoạt các tùy chọn lưới và xác định các kiểm soát lưới thích hợp. Để tạo một lưới shell, right-click biểu tượng Mesh và chọn Create.
    Khi tạo một shell, bạn có thể chọn công thức tính shell là thin hoặc thick. Các shell có thể áp dụng công thức thin khi tỷ lệ giữa chiều dày và các kích thước khác nhỏ hơn 0.05.

    Các shell hình T và giao nhau
    .

    Trong khi việc định hướng các shell trên các chi tiết tấm mỏng được thực hiện một cách chính xác thì phần mềm lại không thể thực hiện được như vậy với các shell có hình T hoặc giao nhau. Trong những trường hợp này, nhiều cạnh sẽ có những phần tử không thẳng hàng. Kết quả là các điểm ứng suất không nằm chính xác trên các cạnh đó.

    VII. Xem các kết quả ứng suất cho shellHộp thoại của các biểu đồ và danh sách các kết quả ứng suất cho phép bạn chọn một trong các tùy chọn sau:

    • Top. Ứng suất tổng (căng và uốn) tại mặt trên
    • Bottom.Ứng suất tổng (căng và uốn) tại mặt dưới
    • Membrane. Thành phần ứng suất căng
    • Bending. Thành phần ứng suất uốn
    Tại sao lại có các ứng suất TopBottom ở đây? Khi ta dùng lưới shell, ta đặt chiều dày cho tấm mỏng này, nhưng trên vùng đồ họa, CW vẫn chỉ thể hiện một mô hình lưới không có chiều dày. Biểu đồ ứng suất của mặt trên và mặt dưới thường khác nhau (dĩ nhiên rồi) và CW chỉ có thể hiển thị biểu đồ từng mặt. Vậy nên ta phải nêu rõ yêu cầu muốn biết ứng suất của mặt nào thì CW mới biết đường mà đáp ứng. Đầu tiên, ta dùng tùy chọn Top, ta sẽ có biểu đồ ứng suất mặt trên; sau đó, ta dùng tùy chọn Bottom để xem ứng suất mặt dưới; hoặc ngược lại.



     
    Last edited: Oct 30, 2008
  12. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    VIII. Tái lập lưới

    Bạn có thể dùng một lưới cho nhiều nghiên cứu để xem xét ảnh hưởng của nhiều loại vật liệu, tải trọng và khống chế khác nhau. Tuy nhiên, để xem xét ảnh hưởng của hình dạng hình học, bạn phải tái lập lưới và chạy lại nghiên cứu sau khi đã làm thay đổi hình dạng. Lưới mới sẽ được dùng để chạy lại nghiên cứu này. Nếu bạn vẫn muốn xem lưới cũ và các kết quả liên quan với chúng thì nó đã bị thay thế bằng lưới mới và các kết quả mới.

    Bạn có thể tạo các nghiên cứu solid và shell trong cùng một tài liệu bằng lựa chọn kiểu Mixed mesh khi tạo nghiên cứu đó.

    Chạy một nghiên cứu bằng lưới cũ:


    1. Click biểu tượng của nghiên cứu trong COSMOSWorks Manager. Nghiên cứu này được kích hoạt.
    2. Right-click biểu tượng Mesh và chọn Show Mesh.
    3. Right-click biểu tượng Study và chọn Run.

    Các tham số tạo lưới

    Lưới được tạo bằng cách right-click biểu tượng Mesh trong COSMOSWorks Manager và chọn Create. Lưới được tạo thùy thuộc vào những yếu tố sau:

    • Hình dạng mô hình sẽ tạo lưới. Bạn có thể tạo các lưới hỗn hợp, solid và shell.
    • Các tùy chọn lưới được dùng
    • Xác định các kiểm soát lưới
    • Các tùy chọn tiếp xúc/khe hở
    • Cỡ phần tử và dung sai chung
    Automatic Looping

    Tùy chọn này tự động sửa lại lưới cho mô hình bằng một cỡ lưới và dung sai nhỏ hơn. Bạn có thể kiểm soát số lượng tam giác cực đại cho phép và tỷ lệ giảm cỡ phần tử và dung sai sau mỗi vòng tính lặp.

    Kích hoạt và thiết lập các tùy chọn automatic looping:


    1. Trong COSMOSWorks Manager, right-click biểu tượng Mesh và chọn Create.Bảng thuộc tính Mesh xuất hiện.
    2. Click Options.Hộp thoại Options xuất hiện với nhãn Mesh được chọn.
    3. Dưới Automatic looping, làm như sau:

    • a. Kiểm Enable automatic looping for solids.
    • b. Đặt No. of loops, Global element size factor for each loop, và Tolerance factor for each loop.
    4. Click OK.

    Các tùy chọn tạo lưới

    Các tùy chọn lưới là những yếu tố cần thiết để xác định chất lượng lưới và do vậy, quyết định độ chính xác của các kết quả. Các kết quả dựa trên những thiết lập khác nhau sẽ hội tụ khác nhau, nếu một cỡ phần tử nhỏ thích hợp được sử dụng.

    [​IMG]

    Bạn có thể đặt Mesh qualityDraft hoặc High. Lưới chất lượng thấp không có các nút ở giữa mỗi cạnh tam giác. Lưới chất lượng thấp có thể dùng để tính nhanh và trong các mô hình solid có các hiệu ứng uốn nhỏ. Lưới chất lượng cao được khuyên dùng trong đa số trường hợp, đặc biệt là đối với những mô hình có hình dạng cong.

    Lưới tiêu chuẩn Standard dùng sơ đồ tạo lưới [/I] cho các thao tác tạo lưới cuối cùng. Quá trình tạo lưới này nhanh hơn lưới so le và được dùng trong đa số trường hợp. Chỉ nên sử dụng lưới so le Alternate khi lưới tiêu chuẩn có lỗi. Lưới Alternate sẽ bỏ qua các thiết lập kiểm soát lưới:

    • Jacobian check thiết lập số điểm tích phân dùng trong việc kiểm tra mức độ méo của các phần tử tứ diện bậc cao.
    • Automatic transition tự động áp dụng các kiểm soát lưới đối với những đặc điểm nhỏ (lỗ, góc lượn…). Hãy hủy kiểm Automatic transition trước khi tạo lưới các mô hình lớn có nhiều ngóc ngách và chi tiết nhỏ để tránh sinh ra số lượng phần tử quá lớn hơn mức cần thiết.
    • Tùy chọn Smooth surface, khi được kiểm, tạo ra sự dịch chuyển nhỏ các nút ở biên để cải thiện lưới. Nên dùng tùy chọn này trong đa số trường hợp.
    • Automatic looping tự động tạo lại lưới với cỡ phần tử nhỏ hơn. Bạn kiểm soát số phần tử tối đa cho phép cũng như tỷ lệ giảm cỡ phần tử và dung sai sau mỗi lần.
    • Thiết lập màu cho các bề mặt dưới của các phần tử shell sẽ giúp bạn dóng thẳng các phần tử này.

    Bảng thuộc tính Mesh

    Bảng thuộc tính Mesh cho phép bạn tạo lưới cho mô hình:

    [​IMG]


    1. Mesh Parameters. Thiết lập cỡ, dung sai chung của phần tử và các tùy chọn.

    • Thanh trượt. cho phép bạn thay đổi cỡ và dung sai chung của phần tử. Vị trí tận cùng bên trái (Coarse) đặt cỡ và dung sai chung lớn gấp đôi giá trị mặc định. Vị trí tận cùng bên phải (Fine) đặt cỡ và dung sai bằng một nửa giá trị mặc định.
    • Global Size. Đặt cỡ phần tử trung bình. COSMOSWorks đề xuất một giá trị mặc định dựa trên thể tích mô hình và diện tích bề mặt. Cỡ phần tử chung được cho theo đơn vị chiều dài mặc định của SolidWorks.
    • Tolerance. Đặt giá trị dung sai. Dung sai mặc định là 5% cỡ phần tử chung.
    Lưu ý: điều chỉnh dung sai có thể giúp giải quyết một số vấn đề về việc tạo lưới. Ví dụ, nếu lưới có lỗi do các cạnh tự do, tăng dung sai có thể giải quyết được vấn đề này. Dung sai không thể lớn hơn 30% cỡ phần tử chung.

    • Reset to default size. Đặt lại trường Global Size về giá trị mặc định theo đề xuất của chương trình.
    2. Run analysis after meshing. Nếu kiểm, COSMOSWorks sẽ chạy nghiên cứu ngay sau khi tạo lưới cho mô hình thành công.

    3. Options. Click nút này để kiểm tra hoặc thay đổi các tùy chọn lưới.

    Tạo lưới một mô hình:

    1. Trong COSMOSWorks Manager, right-click biểu tượng Mesh và chọn Create. Bảng thuộc tính Mesh xuất hiện.
    2. Dưới Mesh Parameters, đặt các giá trị Global SizeTolerance .
    3. Nếu lại muốn dùng các giá trị mặc định, click Reset to default size.
    4. Để kiểm tra các tùy chọn lưới, click Options.Hộp thoại Options xuất hiện với nhãn Mesh được kích hoạt.
    5. Kiểm tra và sửa đổi các tùy chọn lưới thích hợp rồi click OK.
    6. Để chương trình chạy nghiên cứu ngay sau khi tạo lưới xong, kiểm Run analysis after meshing.
    7. Click OK.
     
    Last edited: Nov 1, 2008
  13. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    IX. Kiểm soát lưới

    Các tham số kiểm soát lưới

    Cỡ phần tử quyết định mức độ chính xác của kết quả phân tích. Cỡ phần tử càng nhỏ thì kết quả càng tốt, nhưng điều đó lại làm tăng số lượng các phần tử trong mô hình lên quá lớn. CW cung cấp một chức năng cho phép tạo lưới với các cỡ phần tử khác nhau trên mô hình để cải thiện kết quả mà không làm chậm quá trình tính toán. Đối với part độc lập hoặc nằm trong assembly, CW cho phép tạo lưới với mật độ khác nhau trên cùng một chi tiết máy. Với assembly, ta có thể tạo lưới khác nhau cho từng part.

    Để truy cập bảng thuộc tính Mesh Control, right-click biểu tượng Mesh và chọn Apply Control.

    Các tham số kiểm soát lưới là:

    • Cỡ phần tử (e) cho các đối tượng đã xác định
    • Tỷ lệ tăng phần tử (r)
    • Số lớp của các phần tử (n)
    Giả sử cỡ phần tử để tạo lưới cho một đối tượng là (e), cỡ phần tử trung bình trong các lớp tỏa ra từ đối tượng này sẽ là : e, e*r, e*r2, e*r3, ...., e*rn. Nếu cỡ phần tử trung bình tính toán của một lớp lớn vượt (E), ở đây (E) là Global Size , thì chương trình sẽ dùng giá trị (E) để thay thế. Nếu số lớp đã xác định là quá nhỏ để có được sự chuyển tiếp đều đặn, chương trình sẽ tự động tạo thêm các lớp. Lưới được tỏa ra từ các đỉnh đến các cạnh, từ các cạnh đến các mặt, từ các mặt đến các khối và từ một thành phần nối đến các thành phần khác.

    Kiểm soát lưới các chi tiết máy (thành phần) của tổ hợp

    Khi kiểm soát lưới các thành phần của tổ hợp, bạn có thể xác định một cỡ phần tử chung cho các thành phần được chọn, hoặc bạn có thể dùng các cỡ phần tử riêng theo nghĩa tương đối.

    Cỡ phần tử riêng được nội suy cho các thành phần khác nhau dựa trên vị trí thanh trượt. Tận cùng bên trái của thanh trượt nghĩa là cỡ phần tử mọi thành phần đều tương đương với cỡ phần tử mặc định của tổ hợp (G). Tận cùng bên phải của thanh trượt nghĩa là mỗi thành phần có một cỡ phần tử khác nhau. Với mỗi thành phần, cỡ phần tử này tương đương với cỡ mặc định nếu nó được tạo lưới trong tài liệu part riêng (Ci). Dùng (Ci) để tạo lưới một thành phần thường sinh ra 4000 đến 6000 phần tử.


    [​IMG]

    Chương trình tính toán cỡ phần tử (Ei) cho thành phần theo phương trình: Ei = G - (G-Ci) f.


    Ở đây, (f) là vị trí của thanh trượt, với f = 0 tại cực trái và 1.0 tại cực phải. Phương trình này tính toán các cỡ phần tử nhỏ hơn cho những thành phần nhỏ hơn, vì (G) luôn luôn lớn hơn (Ci). Quan hệ này có thể minh họa như sau:


    [​IMG]
    [FONT=&quot]Chi tiết nhỏ (tức là Ci nhỏ) được tạo lưới với cỡ phần tử nhỏ (tức là Ei nhỏ)[/FONT]

    [​IMG]
    [FONT=&quot]Chi tiết lớn đ[FONT=&quot]ư[/FONT][FONT=&quot]ợc tạo lưới với cỡ phần tử lớn[/FONT][/FONT]

    Tạo lưới kiểu hỗn hợp cho các đối tượng trong một part:

    1. Trong COSMOSWorks Manager, right-click biểu tượng Mesh và chọn Apply Control. Hộp thoại Mesh Control xuất hiện.
    2. Trong vùng đồ họa, chọn các đối tượng bạn muốn áp dụng các kiểm soát lưới.
    3. Dưới Control Parameters, làm như sau:
      • Chọn một đơn vị và gõ giá trị vào hộp Element Size .
      • Gõ một giá trị vào hộp Ratio .
      • Đặt số lớp trong hộp Layers .
    4. Click OK.

    Áp dụng kiểm soát lưới cho các thành phần trong một assembly:

    1. Trong COSMOSWorks Manager, right-click biểu tượng Mesh và chọn Apply Control.Hộp thoại Mesh Control xuất hiện.
    2. Click nhãn FeatureManager. Cây FeatureManager xuất hiện.
    3. Trong cây FeatureManager bay ra, click các thành phần bạn muốn áp dụng kiểm soát lưới. Các thành phần được chọn xuất hiện trong hộp Selected Entities.
    4. Dưới Control Parameters, làm như sau:
    Nếu bạn muốn áp dụng cùng cỡ phần tử cho tất cả các thành phần được chọn:

    • Kiểm Use same element size.
    • Chọn một đơn vị và đặt giá trị Element Size .
    • Gõ một giá trị cho Ratio .
    • Gõ một giá trị cho Layers .
    Hoặc nếu muốn áp dụng các phần tử khác nhau cho từng thành phần dựa trên thể tích của chúng:

    • Chắc chắn không chọn Use same element size.
    • Di chuyển thanh trượt để xác định các cỡ phần tử khác nhau cho mỗi thành phần. Di chuyển thanh trượt sang phải để tạo lưới với cỡ phần tử nhỏ hơn. Di chuyển thanh trượt sang trái, ngược lại, để tạo lưới với cỡ phần tử lớn hơn.
    5. Click OK.

    [​IMG]
     
    Last edited: Oct 31, 2008
  14. hoangcokhi

    hoangcokhi Member

    Joined:
    Jun 21, 2008
    Messages:
    468
    Likes Received:
    1
    Bài viết của chú Lăng hay và công phu thật. Cháu không quan tâm nhiều đến Solidworks nên mấy hôm nay không xem bài. Hôm nay xem thấy rất hay. Chú viết trên cơ sở là Solidworks nhưng những kiến thức này cũng có thể dùng để hiểu những phần mềm khác.
    Cháu xin gởi đến chú lời cảm ơn và kính chúc chú sức khỏe.
     
  15. sam

    sam New Member

    Joined:
    Sep 14, 2008
    Messages:
    192
    Likes Received:
    1
    Bài viết quá hay, ko biết cháu học SW đến bao giờ mới đạt tới đc 1% công phu như của bác . Cảm ơn bác!
     
  16. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    Này! Thanh niên không được bi quan yếm thế đâu đấy! Tớ có kinh nghiệm sử dụng SW chưa đến 10 năm, tạm tính là 3600 ngày. Nhưng số ngày trực tiếp sử dụng chắc chỉ 1000 ngày. Để có 1% công phu như tớ thì chỉ cần 10 ngày thôi mà!

    Vui vậy thôi, thực ra, xét về khối lượng kiến thức thu nạp khi học một môn gì đó, thì giai đoạn đầu thu nạp rất nhiều, sau đó ít dần và lúc đó chỉ tích lũy kinh nghiệm và nâng cao kỹ năng là chính.

    Để sử dụng một phần mềm dễ và trực quan như SW, tớ nghĩ chỉ cần 1 tháng học với mức độ tập trung cao là được. Nhưng để sử dụng tốt thì cần phải giỏi kiến thức chuyên môn, đây mới là yếu tố chính, quyết định trình độ một kỹ sư chứ không phải chỉ biết sử dụng máy tính mà đã coi là đủ.

    Chính bởi thế, tớ mới trình bày phần lý thuyết cơ bản của CosmosWorks một cách rất kỹ lưỡng, chỉ khi các bạn nắm được hoặc nhớ lại được những kiến thức này (vì thực ra chúng ta đã được học hầu hết trong trường rồi đấy chứ), thì mới có thể dùng được CW. Thú thực, một phần lý do mà tớ trì hoãn phổ biến tài liệu này cho đến nay là vì thấy rằng nó khó mà hấp dẫn được các bạn trẻ. Nhưng nếu không hướng dẫn thật cụ thể, thì sẽ có những hậu quả khôn lường. Vì kết quả tính toán sai của nó không hề trực quan, rất khó nhận ra và càng khó biết nguyên nhân, nếu không có đủ kiến thức chuyên môn cũng như nguyên tắc thực thi của phần mềm này.

    Thế nên tớ rất vui khi thấy các bạn có hứng thú với những bài viết trên, tớ sẽ cố gắng nâng cao chất lượng các bài tiếp theo. Nếu có những gì mà tớ viết chưa rõ hoặc cần hiệu chỉnh thì các cậu có ý kiến ngay nhé.
     
  17. kachiusa185

    kachiusa185 New Member

    Joined:
    Jan 30, 2008
    Messages:
    677
    Likes Received:
    0
    Ngoài đời nếu chú Lăng làm nghề giáo thì hay biết mấy, sẽ có rất nhiều thế hệ học trò được nhờ. Kính tặng chú :53: này!
     
  18. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    X. Tạo lưới với các kiểu tiếp xúc

    Các phân tích tiếp xúc

    Các phân tích tiếp xúc xác định sự tác động qua lại giữa các phần biên của những thành phần mà ban đầu đã tiếp xúc hoặc sẽ tiếp xúc khi chịu tải. Chức năng tính toán tiếp xúc có thể sử dụng trong các tài liệu assembly và part đa khối. Chức năng này sử dụng cho các nghiên cứu tĩnh học, cộng hưởng, mất ổn định, nhiệt học, phi tuyến và thử nghiệm phá hủy. Chức năng tính toán tiếp xúc hỗ trợ cho các mô hình solid cũng như shell. Biểu tượng Contact/Gaps xuất hiện trên biểu tượng Mesh trong COSMOSWorks Manager. Bất kỳ sự thay đổi kiểu tiếp xúc nào cũng đòi hỏi phải tái lập lưới cho mô hình.

    Trình đơn chuột phải cung cấp những tùy chọn sau:

    • Set Global Contact: thiết lập điều kiện tiếp xúc chung
    • Define Contact Set: xác định từng cặp tiếp xúc
    • Define Contact for Components: Xác định tiếp xúc cho các thành phần

    I. Global Contact
    (Điều kiện tiếp xúc chung)

    Dùng bảng thuộc tính Global Contact để thiết lập điều kiện tiếp xúc mặc định giữa các bề mặt của các chi tiết khác nhau trong một tổ hợp hoặc giữa các khối khác nhau trong một part đa khối. Tùy chọn này sẽ thiết lập điều kiện tiếp xúc tại tất cả các vùng chung của hai bề mặt, nhưng không thiết lập bất kỳ điều kiện tiếp xúc nào cho hai bề mặt chỉ tiếp xúc điểm hoặc cạnh hay tiếp xúc trong một vùng quá bé. Bạn có thể thiết lập điều kiện tiếp xúc chung cho toàn thể tổ hợp rồi thiết lập thêm các tiếp xúc thành phần và cục bộ cho từng cặp chi tiết thành phần. Việc thay đổi hoặc bổ sung một điều kiện tiếp xúc đòi hỏi phải tái lập lại lưới.

    Global Contact chỉ thích hợp với các bề mặt của mô hình solid, không thích hợp với các bề mặt shell.

    1. Touching Faces
    . Thiết lập kiểu tiếp xúc cho tất cả các bề mặt tiếp xúc ban đầu trong một assembly. Các tùy chọn có thể dùng được phụ thuộc vào kiểu nghiên cứu:

    [​IMG]
    Mô hình ban đầu

    a. No Penetration. Chỉ dùng được với các nghiên cứu tĩnh, thử nghiệm phá hủy và phi tuyến. Kiểu tiếp xúc này ngăn sự thâm nhập giữa các đối tượng và cho phép có khe hở. Đây là tùy chọn tốn nhiều thời gian nhất. Chương trình sẽ tạo ra lưới tương hợp tại tất cả các vùng tiếp xúc. Các nút thuộc các chi tiết các nhau được dóng trùng với nhau trong vùng tiếp xúc. Chương trình sẽ tạo một phần tử hở để nối từng cặp điểm trùng nhau này (Điểm nối Điểm - Node to Node). Phần tử khe hở này ngăn sự thâm nhập nhưng cho phép mở rộng khe hở giữa hai nút.

    Với các nghiên cứu tĩnh, chương trình sẽ dùng một hệ số ma sát xác định trong các thuộc tính của nghiên cứu này. Với các nghiên cứu phi tuyến, không xác định lực ma sát. Hãy dùng tùy chọn tiếp xúc cục bộ để xác định hệ số ma sát.

    [​IMG]

    b. Bonded. Khả dụng cho tất cả các kiểu nghiên cứu. Chương trình sẽ gắn các đối tượng lại với nhau. Các đối tượng có thể tiếp xúc hoặc cách nhau một khe nhỏ. Chương trình sẽ thông báo nếu khe hở giữa hai đối tượng được gắn lớn hơn cỡ phần tử trung bình của các phần tử liên kết. Chỉ cần tái lập lưới cho những đối tượng tiếp xúc trong kiểu tiếp xúc này.


    [​IMG]

    c. Free (No Interaction). Khả dụng với những nghiên cứu tĩnh, phi tuyến, cộng hưởng, ổn định và phá hủy. Chương trình sẽ xem các bề mặt là độc lập với nhau. Với các nghiên cứu tĩnh và phi tuyến, các tải trọng được phép gây ra sự thâm nhập giữa các chi tiết. Việc dùng tùy chọn này có thể giảm thời gian tính toán nếu áp dụng các tải không gây ra sự thâm nhập. Không được dùng tùy chọn này trừ khi bạn chắc chắn rằng các tải sẽ không gây ra sự thâm nhập. Biểu đồ biến dạng với hệ số tỷ lệ bằng 1 cho thấy sự thâm nhập. Chỉ có các đối tượng tiếp xúc mới cần tái lập lưới.

    [​IMG]
    [FONT=&quot]d. Insulated. Chỉ khả dụng với các nghiên cứu nhiệt học. Tùy chọn này tương tự như tùy chọn Free với các nghiên cứu cấu trúc. Chương trình sẽ xem các bề mặt là độc lập với nhau và ngăn không dẫn nhiệt giữa nhưng bề mặt này.[/FONT]

    2. Options
    . Chỉ dùng với tiếp xúc Bonded.


    a. Compatible Mesh. Chương trình sẽ tạo lưới tương hợp trên các vùng tiếp xúc ban đầu.


    b. Incompatible Mesh. Chương trình sẽ tạo lưới độc lập cho từng thành phần. Nếu tạo lưới tương hợp có lỗi, tùy chọn này có thể giúp tạo lưới thành công. Nói chung, tùy chọn lưới tương hợp cho các kết quả chính xác hơn trong những vùng được gắn với nhau.

    Dùng tùy chọn Incompatible Mesh có thể giúp tạo lưới khi tùy chọn Compatible Mesh có lỗi, do chương trình sẽ tạo lưới độc lập cho các thành phần (tương tự như tùy chọn Free).

    II. Đặt các tùy chọn tiếp xúc chung:

    1. Trong COSMOSWorks Manager, right-click biểu tượng Contact/GapsSet Global Contact và chọn Set Global Contact. Bảng thuộc tính Global Contact xuất hiện.

    2. Đặt tùy chọn tiếp xúc chung thích hợp.

    Lưu ý: Chọn điều kiện tiếp xúc chung cho đa số các vùng tiếp xúc trong mô hình để giảm thiểu các thiết lập tiếp xúc cục bộ và thành phần sẽ thiết lập sau.

    3. Click OK.

    Lưu ý: Một biểu tượng báo lỗi xuất hiện cạnh biểu tượng Mesh khi bạn thiết lập điều kiện tiếp xúc chung. Khi bạn chạy nghiên cứu, COSMOSWorks sẽ tự động tái lập lưới trước khi thực hiện chạy nghiên cứu.
     
    Last edited: Oct 31, 2008
  19. hoangcokhi

    hoangcokhi Member

    Joined:
    Jun 21, 2008
    Messages:
    468
    Likes Received:
    1
     
  20. DCL

    DCL <b>Hội đồng Cố vấn</b>

    Joined:
    Nov 17, 2007
    Messages:
    1,949
    Likes Received:
    14
    G. Tải và ràng buộc (Load/Restraint)

    Thuật ngữ Load/Restraint được dịch ra tiếng Việt là Tải/Ràng buộc không phản ánh đầy đủ ngữ nghĩa của cụm từ này, nên hiểu đó là những tác động từ môi trường bên ngoài vào mô hình:
    - Tải là những tác động từ bên ngoài như: lực, áp suất, nhiệt độ, lực trọng trường v.v…
    - Ràng buộc là những khống chế hạn vị từ bên ngoài như các liên kết: ngàm, gối trượt, gối xoay v.v…

    Các tải và ràng buộc đương nhiên là các thiết lập cần thiết, để xác định tác động của môi trường lên mô hình. Các kết quả phân tích trực tiếp tùy thuộc vào các tải và ràng buộc này. Các tải và ràng buộc tác động lên mô hình và khi ta thay đổi hình dạng mô hình,nhằm khảo sát các phương án thiết kế khác nhau, thì chúng tự động điều chỉnh theo những thay đổi đó.

    Ví dụ, bạn đặt một áp suất P lên một bề mặt có diện tích A1, áp lực tác động lên bề mặt này sẽ là PxA1. Nếu bạn thay đổi hình dạng mô hình để bề mặt có diện tích A2, áp lực cũng sẽ thay đổi thành PxA2. Vì vậy, việc tạo lại lưới cho mô hình là cần thiết sau những thay đổi hình dạng bất kỳ, để cập nhật tải và ràng buộc.

    Khi bạn tạo một nghiên cứu, chương trình sẽ tạo một thư mục Load/Restraint (Tải/Ràng buộc) trong COSMOSWorks Manager. COSMOSWorks sẽ thêm một mục trong thư mục Load/Restraint cho mỗi tải hoặc ràng buộc mà bạn xác định cho các đối tượng.

    Các kiểu tải và ràng buộc có thể sử dụng tùy thuộc vào kiểu nghiên cứu. Việc thiết lập tải hoặc ràng buộc, khả dĩ tương ứng được đặt trong bảng thuộc tính, có được bằng cách right-click thư mục Load/Restraint của nghiên cứu trong COSMOSWorks Manager, hoặc click COSMOSWorks, Loads/Restraint. Các kiểu tải trọng cấu trúc khác có được bằng các chức năng đặc biệt. như nhập tải từ COSMOSFloWorks hoặc COSMOSMotion.

    Lưu ý: Để giúp bạn tạo (định nghĩa) các nghiên cứu nhanh chóng, bạn có thể kéo và thả các thư mục và các mục từ một nghiên cứu này đến nghiên cứu khác tương thích trong COSMOSWorks Manager. Bạn cũng có thể copy các nghiên cứu, các thư mục và các mục.

    I. Hướng của tải và ràng buộc

    1. Quy ước mặc định

    Hướng tọa độ nhập vào COSMOSWorks tham chiếu theo mặc định là hệ tọa độ chung, dựa trên cơ sở mặt phẳng Plane1, với gốc đặt tại gốc Origin của tài liệu part hoặc assembly. Mặt phẳng Plane1 là mặt phẳng thứ nhất xuất hiện trong cây và có thể có một tên khác.

    Bạn cũng có thể dùng các mặt phẳng khác hoặc các trục làm tham chiếu để xác định hướng.

    2. Dùng các mặt phẳng tham chiếu


    Một mặt phẳng tham chiếu sẽ xác định một hệ tọa độ De Cartes như hình minh họa.


    [​IMG]



    Hệ tọa độ De Cartes

    3. Dùng các trục tham chiếu


    Một trục tham chiếu xác định một hệ tọa độ trụ như hình minh họa. Các trục tham chiếu thường được dùng và cần thiết để xác định các ràng buộc hướng kính và tiếp tuyến.


    [​IMG]



    Hệ tọa độ trụ

    4. Các ràng buộc

    Bảng thuộc tính Restraints cho phép bạn quy định các chuyển vị khác không cho các đỉnh, cạnh hoặc bề mặt để dùng cho các nghiên cứu tĩnh, cộng hưởng, ổn định và phi tuyến.

    Đặt ràng buộc:

    1. Trong một nghiên cứu, right-click thư mục Load/Restraint và chọn Restraints (hoặc click Restraints trên thanh công cụ COSMOSWorks Loads, hoặc click COSMOSWorks, Loads/Restraint, Restraints). Bảng thuộc tính Restraint xuất hiện.

    2. Đặt một trong những kiểu ràng buộc Type sau:

    • Fixed: cố định
    • Immovable (No translation): không tịnh tiến
    • Symmetry: đối xứng
    • Roller/Sliding: lăn/trượt
    • Hinge: bản lề
    • Use reference geometry: dùng hình dạng tham chiếu
    • On flat face: trên mặt phẳng
    • On cylindrical face: trên mặt trụ
    • On spherical face: trên mặt cầu
    3. Chọn các đối tượng mô hình để áp dụng ràng buộc này.
    Nếu bạn chọn Use reference geometry trong bước 2, hãy chọn một đối tượng phù hợp để định hướng.

    4. Trong các nghiên cứu phi tuyến và ràng buộc không phải là Fixed, Immovable, hoặc Symmetry, bạn có thể liên kết các kiểu ràng buộc với một đường cong thời gian. Dưới Variation with time, làm như sau:

    a. Click Linear để dùng một đường thời gian thẳng theo mặc định, hoặc click Curve rồi click Edit. Hộp thoại Time Curve xuất hiện.
    b. Nhập một cái tên cho đường cong thời gian vào hộp Name.
    c. Nhập các dữ liệu điểm dưới các ột XY.
    d. Click OK.

    6. Click OK.
     
    Last edited: Oct 31, 2008

Share This Page

Loading...