Ðề: Hướng dẫn sử dụng COSMOSWorks
Chú Lăng cho cháu hỏi về ảnh hưởng của nhiệt luyện trong COSMOS cái ạ. Giả sử cháu có một chốt bằng C45, Sau khi nhiệt luyện thì độ cứng và các tính chất khác sẽ thay đổi, vậy khi tính bền cho cái chốt đó thì trong COSMOS có phần nào tính cả ảnh hưởng của nhiệt luyện vào không ạ? Hay ta phải tạo một vật liệu mới với cơ tính giống chốt sau khi đã nhiệt luyện ạ? (Thế thì mỗi lần dùng một chi tiết nào đó lại phải đi kiểm tra cơ tính của nó thì phức tạp quá
).
Chú cho cháu hỏi thêm về mối hàn trong COSMOS nữa ạ. Khi tính bền một chi tiết máy gồm nhiều chi tiết thành phần được hàn ghép lại với nhau thì ta có phải thể hiện liên kết hàn không và thể hiện như thế nào ạ? (Cháu nhớ hình như có lần chú nói chúng được mặc định là hàn cứng và cùng biến dạng với nhau thì phải?
)
Cosmos có một thư viện vật liệu đa dạng và phong phú, giúp người dùng nhanh chóng ứng dụng trong tính toán sức bền và nhiều bài toán kỹ thuật khác nữa. Tuy nhiên, CW lưu ý người dùng không được phép đặt lòng tin tuyệt đối vào thư viện này, cũng như các đáp án của phần mềm. CW không những khuyến khích người dùng tạo thư viện vật liệu cho riêng mình mà còn khuyến khích kiểm nghiệm trên thực tiễn nữa. Mới chỉ có việc tạo ra một vật liệu (dựa trên nền tảng các vật liệu sẵn có, sửa đổi vài chỉ tiêu và hệ số nào đó) mà cậu đã kêu phức tạp thì với những vấn đề thực sự phức tạp sẽ ra sao đây?
(Thực ra, cơ sở lý thuyết và các hệ số kinh nghiệm đều có đầy đủ và đúng đắn trong CW, nhưng các nhà lập trình lo rằng người dùng có thể sơ xuất đặt các dữ kiện đầu vào sai mà lại cứ tin ở kết quả tính toán của phần mềm thì rất nguy hiểm. Vì vậy, họ rất mong người dùng phải dựa vào thực nghiệm để kiểm chứng các tính toán lý thuyết.)
Các kỹ sư cơ khí đều biết rằng chế độ nhiệt luyện ảnh hưởng rất lớn đến cơ lý tính của vật liệu kim loại, dĩ nhiên, ta phải tính đến yếu tố này khi giải quyết các bài toán sức bền. Nếu trong thư viện vật liệu của SW và CW chưa có loại vật liệu này, dĩ nhiên ta phải tạo ra nó, bằng cách lựa chọn trong thư viện một vật liệu sẵn có và có những tính chất cơ lý gần giống vật liệu mình cần tính toán, rồi chỉnh sửa một số giá trị để có đúng các thông số mình cần. Vấn đề ở đây là ta lại chưa biết những giá trị đúng của vật liệu mới là như thế nào. Vậy phải làm sao? Phải làm các thí nghiệm cần thiết để xác định các giá trị đó chứ còn sao nữa! Trong trường ĐH, các cậu được học lý thuyết và tiến hành các thí nghiệm để làm gì? Để sau này, nếu cần xác định những giá trị nào đó thì biết cách mà làm chứ còn sao nữa!
Cậu hãy hình dung công việc thiết kế như sau:
- Phác họa ý tưởng
- Lập các bản vẽ thiết kế và tài liệu kỹ thuật hướng dẫn chế tạo
- Chế tạo thử lần 1
- Thử nghiệm sản phẩm (chắc sẽ có những yếu tố chưa đạt)
- Hiệu chỉnh thiết kế và tài liệu kỹ thuật
- Chế tạo thử lần 2
- Lập lại các bước 4, 5 và 6 cho đến khi đạt yêu cầu.
Có thể sau một số lần (thậm chí hàng chục, hàng trăm) chế tạo thử và hiệu chỉnh, ta sẽ có thiết kế và quy trình sản xuất chính thức một sản phẩm nào đó. Đây là quy trình nghiên cứu và phát triển sản phẩm truyền thống.
Nay, nhờ các phần mềm thiết kế và tính toán giả lập hiện thực ảo (ví dụ như SW và CW), người thiết kế chỉ cần lập lại 3 bước trên vài lần, rút ngắn thời gian và chi phí nghiên cứu rất đáng kể. Như vậy, phần mềm chỉ giúp giảm bớt số lượng thực nghiệm chứ không thay thế cho thực nghiệm, có thể ví như một phần mềm làm phim hoạt hình vậy. Trước đây, người họa sĩ làm phim hoạt hình phải vẽ từng hình ảnh của phim, với số lượng 24 hình/giây; để có bộ phim dài chục phút, họ phải vẽ hoàn chỉnh trên 14 ngàn bức tranh, các bức liền kề chỉ khác nhau chút ít. Với phần mềm làm phim hoạt hình, họa sĩ vẫn phải vẽ, nhưng chỉ cần vài hình cho mỗi giây, các hình trung gian sẽ được phần mềm nội suy nhanh chóng. Như vậy, tốc độ công việc có thể tăng lên hàng chục lần và các cử động của nhân vật rất uyển chuyển.
Cũng như vậy, CW làm giúp cho ta các thực nghiệm trung gian, nhưng thực nghiệm đầu tiên (xác định cơ lý tính vật liệu và sản phẩm chế thử lần 1 thì càng tốt) và thực nghiệm cuối cùng (ra sản phẩm có thể coi là chính thức) thì vẫn cần được tiến hành để tái xác nhận các kết quả tính toán trước đó của phần mềm. Cũng có thể trong chừng mức nào đó, nếu tận dụng được các kết quả của thư viện vật liệu (mà trước đó ta đã có dịp chứng thực tính đúng đắn của nó) thì có lẽ không cần làm thực nghiệm đầu tiên, song thực nghiệm cuối cùng rất không nên bỏ qua.
Khi gặp trường hợp không thể làm thực nghiệm cuối cùng ở quy mô thực tế (ví dụ như trước khi xây dựng một công trình lớn, ta không thể xây thử rồi phá bỏ trước khi xây dựng chính thức) thì ta cũng cần xây dựng một vài mô hình với tỷ lệ thu nhỏ thích hợp để tái khẳng định các phương pháp tính toán và mô hình hình học + vật liệu + mô hình chịu lực... mà ta dự kiến là hoàn toàn thích hợp.
Tóm lại, cần hiểu sự vất vả và trách nhiệm nặng nề của người kỹ sư cũng như tính chất phức tạp và đòi hỏi kỹ lưỡng của chuyên môn, cậu mới bớt ngại những việc nhỏ bé những cần thiết để có được những thiết kế tin cậy.
***
CW có modul tính toán mối hàn riêng, gồm có những kiểu và phương pháp hàn phổ biến hiện nay. Cậu cần sử dụng các tính năng thiết kế kết cấu hàn của SW rồi sau đó dùng CW để tính toán sức bền.
Theo mặc định, CW coi những chi tiết tiếp xúc với nhau như là các kết cấu hàn hoặc đúc liền, người dùng có thể chọn lựa các kiểu tiếp xúc khác, cho phép có chuyển động tương đối giữa các chi tiết này, có hoặc không tính đến lực ma sát giữa chúng v.v... Cậu hãy đọc phần hướng dẫn để nắm thêm thông tin và cách dùng.
Rõ ràng là nói chung, ta không thể coi sự tiếp xúc giữa các chi tiết, mà mặc định được coi là hàn với nhau, lại giống như mối hàn trong thực tế được. Sức mấy mà cậu tạo ra được mối hàn ngấu lý tưởng đến thế trên toàn bộ diện tích tiếp xúc giữa các chi tiết đó? Bởi vậy, như đã nêu, cậu cần tạo ra mỗi hàn trong SW, sao cho giống mối hàn thực tế nhất, rồi dùng CW mà tính toán thì chính xác hơn.