Author
Em xin chào các bác ạ, xin phép được xưng em.
Hôm nay em xin phép được chia sẻ về một số thông tin mà em đã học được dưới tư cách là một sinh viên. Em cũng không chắc chắn được những thông tin này đúng hay sai, nên là rất mong các tiền bối có thể cho em nhận xét và thêm "gạch đá" để xây nhà ạ. Em sẽ còn cập nhật thêm nữa.

Để đánh giá kết quả CAE không hề đơn giản. Ngay cả khi bài toán mô phỏng cho ra một giá trị “bảy sắc cầu vồng” nhìn rất đẹp, bạn vẫn cần phải quyết định kết quả đó có đúng hay không.

Em sẽ lấy một ví dụ đơn giản
1602040855347.png


Thường thì sau khi bộ giải cho kết quả, em sẽ nhìn vào kết quả Von-Mises stress đầu tiên. Cũng đúng thôi, vì nó là thước đo tốt nhất để đánh giá “sự phá hủy” của chi tiết mà. Nhưng làm thế nào để đánh giá được kết quả đó đúng hay sai?

Đánh giá giá trị Von-Mises stress
Khi kết quả Von-Mises stress nhỏ hơn Yield strength thì có nghĩa là kết quả đó có thể tin tưởng được. Tuy nhiên có nhiều khả năng sẽ nhận được là kết quả sẽ lớn hơn Yield strength, khi đó hãy kiểm tra biểu đồ Stress-Strain của vật liệu.
1602041667728.png

Trong phần được tô đỏ, giả định phân tích tuyến tính được áp dụng, nghĩa là mọi thứ đang hoạt động tốt. Nhưng khi biến dạng nằm ngoài vùng tuyến tính, bộ giải vẫn đang cố gắng áp dụng giả định này vào thuật giải khiến cho kết quả stress cao hơn rất nhiều so với Yield strength, thậm chí còn lớn hơn hàng chục lần
1602041807379.png


Stress lớn hơn Yield strength không có nghĩa là kết cấu đó thất bại
Em hay gặp trường hợp một số khu vực rất nhỏ trên chi tiết có stress cao hơn giới hạn. Những vùng nhỏ đó có stress lớn hơn Yield strength không có nghĩa là thất bại, vấn đề này có thể do “FEA error” gây ra. Khi đó cần phải giải quyết thế nào???

Sử dụng Nonlinear Material
Sử dụng đặc tính của vật liệu phi tuyến là một cách để hỗ trợ giải quyết vấn đề Stress quá cao. Hai hình ảnh minh họa, hình trên sử dụng giả định tuyến tính, hình dưới là phi tuyến, em đã thấy có sự thay đổi rõ ràng về kết quả.
1602042096320.png
1602042107858.png


Có khá nhiều cách để sử dụng đặc tính vật liệu phi tuyến, đơn giản nhất là em sử dụng Bi-linear.
1602042375405.png


Độ biến dạng tương đối (Plastic Strain) có thể chấp nhận được trong mô hình này được xác định theo công thức ε=50.(Yield strength / Young's Modulus) (rơi vào khoảng 5% đối với Stainless steel). Dựa vào đó đó em có thể biết được kết quả của mô hình này đúng hay sai
1602042965826.png


Một số nguồn tham khảo:
- https://www.wikipedia.org/
- http://www.materials.unsw.edu.au/tutorials/online-tutorials
- https://www.phd.eng.br/wp-content/uploads/2015/12/en.1993.1.6.2007.pdf
 

Đặt mua Tài liệu Thiết kế & Phát triển sản phẩm với giá ưu đãi

Attachments

Last edited:

Nova

MES Lab. Founder & C.E.O
Bài viết rất đáng khen, cảm ơn @PdP về những kiến thức đã cất công biên soạn để chia sẻ cho cộng đồng MES LAB.

Đó là cái quý giá nhất!

Phát huy em nhé. Chúc em thành công.
 
Em xin chào các bác ạ, xin phép được xưng em.
Hôm nay em xin phép được chia sẻ về một số thông tin mà em đã học được dưới tư cách là một sinh viên. Em cũng không chắc chắn được những thông tin này đúng hay sai, nên là rất mong các tiền bối có thể cho em nhận xét và thêm "gạch đá" để xây nhà ạ. Em sẽ cập nhật thêm.

Để đánh giá kết quả CAE không hề đơn giản. Ngay cả khi bài toán mô phỏng cho ra một giá trị “bảy sắc cầu vồng” nhìn rất đẹp, bạn vẫn cần phải quyết định kết quả đó có đúng hay không.

Em sẽ lấy một ví dụ đơn giản
View attachment 7685

Thường thì sau khi bộ giải cho kết quả, em sẽ nhìn vào kết quả Von-Mises stress đầu tiên. Cũng đúng thôi, vì nó là thước đo tốt nhất để đánh giá “sự phá hủy” của chi tiết mà. Nhưng làm thế nào để đánh giá được kết quả đó đúng hay sai?

Đánh giá giá trị Von-Mises stress
Khi kết quả Von-Mises stress nhỏ hơn Yield strength thì có nghĩa là kết quả đó có thể tin tưởng được. Tuy nhiên có nhiều khả năng sẽ nhận được là kết quả sẽ lớn hơn Yield strength, khi đó hãy kiểm tra biểu đồ Stress-Strain của vật liệu.
View attachment 7686
Trong phần được tô đỏ, giả định phân tích tuyến tính được áp dụng, nghĩa là mọi thứ đang hoạt động tốt. Nhưng khi biến dạng nằm ngoài vùng tuyến tính, bộ giải vẫn đang cố gắng áp dụng giả định này vào thuật giải khiến cho kết quả stress cao hơn rất nhiều so với Yield strength, thậm chí còn lớn hơn hàng chục lần
View attachment 7687

Stress lớn hơn Yield strength không có nghĩa là kết cấu đó thất bại
Em hay gặp trường hợp một số khu vực rất nhỏ trên chi tiết có stress cao hơn giới hạn. Những vùng nhỏ đó có stress lớn hơn Yield strength không có nghĩa là thất bại, vấn đề này có thể do “FEA error” gây ra. Khi đó cần phải giải quyết thế nào???

Sử dụng Nonlinear Material
Sử dụng đặc tính của vật liệu phi tuyến là một cách để hỗ trợ giải quyết vấn đề Stress quá cao. Hai hình ảnh minh họa, hình trên sử dụng giả định tuyến tính, hình dưới là phi tuyến, em đã thấy có sự thay đổi rõ ràng về kết quả.
View attachment 7690 View attachment 7691

Có khá nhiều cách để sử dụng đặc tính vật liệu phi tuyến, đơn giản nhất là em sử dụng Bi-linear.
View attachment 7692

Độ biến dạng tương đối (Plastic Strain) có thể chấp nhận được trong mô hình này được xác định theo công thức ε=50.(Yield strength / Young's Modulus) (rơi vào khoảng 5% đối với Stainless steel). Dựa vào đó đó em có thể biết được kết quả của mô hình này đúng hay sai
View attachment 7694

Một số nguồn tham khảo:
- https://www.wikipedia.org/
- http://www.materials.unsw.edu.au/tutorials/online-tutorials
- https://www.phd.eng.br/wp-content/uploads/2015/12/en.1993.1.6.2007.pdf
Hi bạn,
Mặc dù mình không phải là dân chuyên bên mảng cơ khí cũng như mô phỏng tính toán phần tử tấm vỏ nhiều nhưng đọc bài bạn rất hay và cũng rất đáng ngưỡng mộ khi chỉ còn là sinh viên ở giảng đường.

Tuy nhiên có 1 điều mình cần lưu ý bạn vấn đề về Ổn định phần tử:

i) Nếu các giá trị về ứng suất mà phần mềm FEA xuất ra gây ra bởi lực kéo thì có thể đúng, tuy nhiên nếu là giá trị ứng suất này gây ra bởi lực nén hoặc cắt mà bạn không kể đến khả năng ổn định của tiết diện thì điều này là hoàn toàn sai. Bởi khi đó giá trị ứng suất sẽ tăng lên đáng kể do hiệu ứng mất ổn định mà bác Umy thường nhắc tới.

ii) Khi sử dụng tới lí thuyết phi tuyến vật liệu thì cần chú ý tới vấn đề ổn định cục bộ của tiết diện, theo AISC thì yêu cầu tiết diện phải trong điều kiện compact hoặc theo EC3 thì phải thuộc loại tiết diện class 1 -2 . Bởi có thể tiết diện đã bị mất ổn định cục bộ trước khi cấu kiện làm việc được tới miềm dẻo của lí thuyết.

Để hiểu rõ hơn bạn có thể tìm hiểu về lí thuyết tấm vỏ của Timoshenko

Vài dòng :)
 

Attachments

Author
Hi bạn,
Mặc dù mình không phải là dân chuyên bên mảng cơ khí cũng như mô phỏng tính toán phần tử tấm vỏ nhiều nhưng đọc bài bạn rất hay và cũng rất đáng ngưỡng mộ khi chỉ còn là sinh viên ở giảng đường.

Tuy nhiên có 1 điều mình cần lưu ý bạn vấn đề về Ổn định phần tử:

i) Nếu các giá trị về ứng suất mà phần mềm FEA xuất ra gây ra bởi lực kéo thì có thể đúng, tuy nhiên nếu là giá trị ứng suất này gây ra bởi lực nén hoặc cắt mà bạn không kể đến khả năng ổn định của tiết diện thì điều này là hoàn toàn sai. Bởi khi đó giá trị ứng suất sẽ tăng lên đáng kể do hiệu ứng mất ổn định mà bác Umy thường nhắc tới.

ii) Khi sử dụng tới lí thuyết phi tuyến vật liệu thì cần chú ý tới vấn đề ổn định cục bộ của tiết diện, theo AISC thì yêu cầu tiết diện phải trong điều kiện compact hoặc theo EC3 thì phải thuộc loại tiết diện class 1 -2 . Bởi có thể tiết diện đã bị mất ổn định cục bộ trước khi cấu kiện làm việc được tới miềm dẻo của lí thuyết.

Để hiểu rõ hơn bạn có thể tìm hiểu về lí thuyết tấm vỏ của Timoshenko

Vài dòng :)
Cảm ơn anh đã cho nhận xét, em đã hiểu ý anh rồi ạ, em sẽ cập nhật thêm :D
 
Lượt thích: Nova

umy

Well-Known Member
Hi chuongsds, PdP !
1) Theory of Plates and Shells (McGraw-Hill Classic Textbook Reissue Series) Second Edition
S Timoshenko - 1964 - 611 Pages

https://b-ok.cc/book/1108377/02e987

1602087780512.jpeg


2) Đại sư phụ Timoshenko có ghi chép hoặc tham gia nhiều sách !!

Bạn nào muốn tìm hiểu thêm , hoặc sưu tầm để tra cứu cao thì vào link sau,
lựa chọn sách để tự học thêm, kích chuột vào

https://b-ok.cc/s/timoshenko
 
Last edited:

Persious

Active Member
Ban Quản trị
Xin chào mọi người, mình có đôi lời muốn bổ sung thêm.
Thực ra thì cái sơ đồ ứng suất - biến dạng này không đúng lắm đâu, nhưng vẫn được sử dụng trong các lý thuyết về behavior của vật liệu, vì nó thể hiện rõ các điểm ứng suất chảy và ứng suất phá hủy lớn nhất, hay vị trí mẫu thử bắt đầu co thắt lại (thích hợp để sinh viên kỹ thuật hiểu được behavior của 1 vật liệu dẻo bị kéo như thế nào). Và 1 điểm thực tế theo như mình biết, thì biến dạng được cho là đàn hồi (elastic deformation) thực tế chỉ là 0.1% thì biến dạng được coi như đàn hồi (ở hầu hết các kim loại), một số tài liệu ghi là 0.2%. Và cái đoạn thẳng thể hiện miền đàn hồi trong các sách thực tế là được khuếch đại lên nhiều lần. Và sơ đồ đó thường được hiểu với ứng suất và biến dạng danh nghĩa ( engineering stress & engineering strain) - Cái này nó giống như mấy cái mô hình Hệ mặt trời (Solar System) trong 1 số sách khoa học phổ thông, được vẽ với tỉ lệ phù hợp với trang sách, nhưng thực tế thì tỉ lệ giữa khoảng cách hành tinh lớn, kích thước tương quan với nhau, chênh lệch rất, rất nhiều luôn đó... Cái này mình nói vui chút :D
Ở đây ứng suất và biến dạng danh nghĩa được hiểu là trong quá trình kéo (nén), tiết diện mặt cắt ngang không thay đổi.

Như đã nói, thì miền biến dạng đàn hồi (elastic region) thực tế rất nhỏ _ vùng khoanh tròn như hình dưới.
1602130440867.png

- Ảnh bổ sung thêm:
1602130620819.png

Nhưng với mô hình đánh giá ứng xử của vật liệu, thực tế thì người có còn đưa ra 1 vài khái niệm là ứng suất thực (true stress) &độ biến dạng thực (true strain) để thể hiện hành vi thực sự của mẫu vật liệu khi bị kéo (nén). Lúc này mặt cắt ngang được xét là thay đổi liên tục trong quá trình tác dụng tải trọng, nên mối quan hệ ứng suất - biến dạng trở nên rất khác so với lý thuyết, và cũng khó khăn hơn để xác định các giá trị chảy của vật liệu (yield strength), hay quá trình mẫu bị co thắt (necking).

- Để biết thêm rõ hơn về True Stress & True Strain, mình gợi ý bạn nên xem 1 video khá thú vị (được vietsub) trên Youtube về vấn đề này:
Hiều về ứng suất thực và độ biến dạng thực
 

Attachments

Last edited:

umy

Well-Known Member
Xin chào mọi người, mình có đôi lời muốn bổ sung thêm.
Thực ra thì cái sơ đồ ứng suất - biến dạng này không đúng lắm đâu, nhưng vẫn được sử dụng trong các lý thuyết về behavior của vật liệu, vì nó thể hiện rõ các điểm ứng suất chảy và ứng suất phá hủy lớn nhất, hay vị trí mẫu thử bắt đầu co thắt lại (thích hợp để sinh viên kỹ thuật hiểu được behavior của 1 vật liệu dẻo bị kéo như thế nào). Và 1 điểm thực tế theo như mình biết, thì biến dạng được cho là đàn hồi (elastic deformation) thực tế chỉ là 0.1% thì biến dạng được coi như đàn hồi (ở hầu hết các kim loại), một số tài liệu ghi là 0.2%. Và cái đoạn thẳng thể hiện miền đàn hồi trong các sách thực tế là được khuếch đại lên nhiều lần. Và sơ đồ đó thường được hiểu với ứng suất và biến dạng danh nghĩa ( engineering stress & engineering strain) - Cái này nó giống như mấy cái mô hình Hệ mặt trời (Solar System) trong 1 số sách khoa học phổ thông, được vẽ với tỉ lệ phù hợp với trang sách, nhưng thực tế thì tỉ lệ giữa khoảng cách hành tinh lớn, kích thước tương quan với nhau, chênh lệch rất, rất nhiều luôn đó... Cái này mình nói vui chút :D
Ở đây ứng suất và biến dạng danh nghĩa được hiểu là trong quá trình kéo (nén), tiết diện mặt cắt ngang không thay đổi.

Như đã nói, thì miền biến dạng đàn hồi (elastic region) thực tế rất nhỏ _ vùng khoanh tròn như hình dưới.
View attachment 7701
- Ảnh bổ sung thêm: View attachment 7702
Nhưng với mô hình đánh giá ứng xử của vật liệu, thực tế thì người có còn đưa ra 1 vài khái niệm là ứng suất thực (true stress) &độ biến dạng thực (true strain) để thể hiện hành vi thực sự của mẫu vật liệu khi bị kéo (nén). Lúc này mặt cắt ngang được xét là thay đổi liên tục trong quá trình tác dụng tải trọng, nên mối quan hệ ứng suất - biến dạng trở nên rất khác so với lý thuyết, và cũng khó khăn hơn để xác định các giá trị chảy của vật liệu (yield strength), hay quá trình mẫu bị co thắt (necking).

- Để biết thêm rõ hơn về True Stress & True Strain, mình gợi ý bạn nên xem 1 video khá thú vị (được vietsub) trên Youtube về vấn đề này:
Hiều về ứng suất thực và độ biến dạng thực
Cậu Persious nghiên cứu sâu về Materials > có lợi ích.

Nhưng áp dụng thực tế: Static analysis > Material nonlinear (elasto-plastic)

1- Bilinear Kinematic Hardening như bài #1 PdP (theo TC)
Thí dụ
1602489284400.png



2- Multilinear Kinematic Hardening (dùng Ansys, Abaqus, LS-dyna)

Thí dụ
1602489541672.png


Tips: Phải tránh lổi negativ plastic strain, or slop !!!!
Persious và PdP Xem thật kỷ >
>
https://forum.ansys.com/discussion/...sticity-created-from-a-stress-strain-graph/p2
 
Top