Ðề: Hướng dẫn sử dụng COSMOSWorks
Chú DCL Cho cháu hỏi sao CM Lại đưa ra nhiều giá trị ứng suất như vậy.màu đỏ trên biểu đồ ứng suất có ý nghĩa gì?.cháu muốn kiểm tra bền thì lấy giá trị ứng suất nào ah.?(có cần phải so sánh giá trị ứng suất do CM đưa ra với ứng suất cho phép cho trong sổ tay không ah.)
Không hiểu cậu hỏi cái gì, ứng suất nào, bao nhiêu giá trị mà bảo là nhiều? Hãy chụp ảnh màn hình và post lên!
Về nguyên tắc, sau khi dựng được mô hình hình học của chi tiết máy, để tính toán sức bền cho nó, cậu cần gán cho nó một loại vật liệu nào đó. Sau khi làm các thủ tục tiếp theo (ràng buộc, đặt tải, chia lưới) và chạy phân tích thì cậu sẽ nhận được các kết quả, bao gồm:
- Ứng suất Von mises (cậu có thể lựa chọn loại biểu đồ để biết các kiểu ứng suất)
- Chuyển vị Displacement (cậu có thể lựa chọn loại biểu đồ để biết các kiểu chuyển vị)
- Sức căng Strain (cậu có thể lựa chọn loại biểu đồ để biết các kiểu sức căng)
- Biến dạng Deformation
- Kiểm bền Design Check (cậu có thể xác định hệ số an toàn và tiêu chuẩn kiểm bền để có các kết quả theo những tiêu chí mà cậu vừa xác định).
Thế nhưng ứng suất nghĩa là gì? Nhiều bạn không hiểu đại lượng này có ý nghĩa gì và tại sao phải xác định nó. Rất nhiều bạn thắc mắc cách xem và hiểu các biểu đồ, về vấn đề này thì chắc chắn là các bạn cần phải học hoặc ôn lại môn SỨC BỀN VẬT LIỆU. Tất nhiên là khi học môn này, các thày không dạy cách đọc những biểu đồ giống y ở đây, nhưng cũng dạy những kiến thức tương tự, được trình bày theo hình thức khác mà thôi. Vì thế, sau khi đã biết về SBVL thì các bạn dùng CW buộc phải học thêm cách sử dụng và hiểu về phần mềm này. Khi đã có kiến thức cả về SBVL và CW thì các bạn mới có thể dùng được.
Tôi đành nhắc lại vài kiến thức sơ đẳng của môn SBVL vậy (đề nghị các bạn trả tiền dạy ngoài giờ nha!) Khi vật cứng chịu lực thì nó bị biến dạng một cách khó khăn, chứ không dễ dàng như chất lỏng hoặc khí. Đó là vì trong lòng nó sinh ra một lực để cản lại sự biến dạng do ngoại lực. Ngoại lực càng lớn thì biến dạng càng lớn. Biến dạng càng lớn thì nội lực sinh ra càng lớn. Và khi ta không tác động ngoại lực vào vật nữa thì chính nội lực này sẽ đưa vật trở lại hình dạng ban đầu.
Nói chung, khi vật bị biến dạng thì có chỗ ít chỗ nhiều; ví dụ, nếu uốn 1 thanh thép thì có chỗ bị kéo, có chỗ bị nén, có chỗ chả bị thay đổi gì cả. Vì thế mà nội lực trong vật nói chung có giá trị khác nhau tại các vị trí khác nhau. Vì thế, người ta xác định giá trị nội lực trên từng diện tích nhỏ, có đơn vị đo là
lực/diện tích và gọi là
ứng suất. Thế thì hiển nhiên rằng khi vật chịu lực thì nói chung là nó có rất nhiều giá trị ứng suất khác nhau tại những điểm khác nhau trên vật thể đó. (Có thể gần đúng khi coi rằng chỉ có sợi dây chịu kéo mới có 1 giá trị ứng suất duy nhất trên toàn bộ sợi dây).
Nhìn vào biểu đồ Ứng suất, ta thấy 1 thang đo nhiều màu sắc chuyển tiếp như cầu vồng, ứng với mỗi màu là 1 giá trị ứng suất. Theo mặc định, màu xanh đậm ứng với giá trị ứng suất thấp nhất và màu đỏ là giá trị cao nhất mà chi tiết máy phải chịu. Trên mô hình, cậu thấy có nhiều vùng màu sắc khác nhau, tất nhiên là màu sắc đó để biểu thị giá trị ứng suất trên chi tiết máy, tương ứng với giá trị trên thang đo. Ví dụ, chỗ có màu da cam thì giá trị ứng suất tại đó bằng với giá trị ghi trên thước, nơi có màu da cam, v.v... Để xác định chính xác giá trị ứng suất tại từng điểm trên mô hình, cậu có thể dùng công cụ
Probe để thăm dò cụ thể.
Để cho dễ hiểu, các cậu hãy đọc phần Hỏi - Đáp sau:
- Thế thì nhìn vào biểu đồ Von mises này, ta có biết được chi tiết máy có đạt yêu cầu hay không? - Nói chung là không biết được (trừ người có kinh nghiệm và cũng cần tính toán thêm một chút).
- Vì sao không biết được? - Vì ta chưa có tiêu chí đánh giá.
- Tiêu chí đánh giá là gì? - Là điều kiện kỹ thuật mà ta xác định theo các Tiêu chuẩn được phép áp dụng (của Quốc gia, Quốc Tế, của nhà sản xuất, của chính pháp nhân nhà thiết kế...).
- Vậy thì biểu đồ ứng suất cho ta biết cái gì? - Cho ta biết tại mỗi vị trí trên mô hình thì giá trị ứng suất là bao nhiêu và quan trọng nhất là giá trị ứng suất lớn nhất trên đó là bao nhiêu.
- Điều đó có ý nghĩa gì? - Có nghĩa là ta hãy lấy giá trị ứng suất lớn nhất của biểu đồ để so với điều kiện kỹ thuật của Tiêu chuẩn áp dụng, xem có đạt không.
- Tiêu chuẩn này lấy ở đâu? - Trong các bộ tiêu chuẩn Quốc gia hoặc Quốc Tế, hoặc tự xây dựng lấy và đăng ký đối với các cơ quan thẩm quyền theo luật định.
- Có những tiêu chuẩn này rồi thì làm thế nào? - Hãy đưa các thông số của Tiêu chuẩn vào và dùng tính năng kiểm bền để xác định, xem thiết kế có đạt yêu cầu không.
Ví dụ, đối với bình chịu áp thể tích lớn, một Tiêu chuẩn nào đó quy định rằng cần phải kiểm bền với
ứng suất chảy có hệ số an toàn bằng 7, còn với bu-lon thì kiểm bền với
ứng suất kéo đứt và hệ số an toàn bằng 3,5 vân vân. Nếu ta cần tính cho đối tượng nào thì nạp các thông số tương ứng cho đối tượng đó. Các giá trị
ứng suất kéo đứt và
ứng suất chảy được tự động đưa vào từ bảng thuộc tính vật liệu mà cậu đã chọn trước đó. Kết quả là nếu chi tiết không đạt yêu cầu thì nó sẽ có những vùng màu đỏ tại những nơi xung yếu. Căn cứ vào đó, cậu có thể tăng thêm vật liệu tại những chỗ đó hoặc dùng các biện pháp gia cường thích hợp rồi chạy phân tích lại. Ngược lại, nếu nó quá thừa bền thì biết cần phải bớt vật liệu ở những chỗ nào.
Cần phải hiểu rằng không phải một thiết kế không đạt tiêu chuẩn nghĩa là nó chắc chắn phải hỏng. Ví dụ, nếu 1 bu-long được kiểm bền và thấy rằng nó chỉ đạt hệ số an toàn bằng 3 (trong khi Tiêu chuẩn quy định bằng 3,5) thì có thể thấy rằng cần phải tăng tải thêm 3 lần nữa thì nó mới hỏng. Nhưng như vậy thì Tiêu chuẩn quy định hệ số an toàn cao đến mức đó để làm gì? - Đó là do vài nguyên nhân chính như sau:
- Vật liệu có thể không đồng nhất (lỡ rỗ xốp chẳng hạn)
- Chế tạo có thể không chính xác (sắt thiếu phi, xi thiếu mác...)
- Ngoại lực có thể tăng ngoài dự kiến
- Bu-lon có thể han rỉ (khí hậu nóng ẩm của ta thì chuyện này là hiển nhiên)
- Một vài cái có thể bị lỏng (hoặc mất cắp) khiến số còn lại lãnh đủ
Vân vân.
Thế nên không dại gì mà ta không tuân thủ các tiêu chuẩn, nhiều khi nhân loại đã phải trả một giá rất đắt để đúc kết nên tiêu chuẩn đó.
***
Cuối cùng, các cậu nên đọc kỹ hướng dẫn để biết cách sử dụng CW và ôn lại Sức bền Vật liệu!