Tính toán dàn cho dưới đây.Diện tích mặt cắt của thanh là 5000 mm2 và được làm bằng thép có xuất đàn hồi Young là 210000 MPa (2.1e11 N/mm2). Chuyển vị cho trước tại B là 10mm, gối con lăn tại C nghiêng một góc 45 độ so với phương ngang.
(a) Lực P = 200Kn, đưa nội lực trong thanh và ứng xuất. L = 3m
(b) Xác định giá trị lớn nhất của P khi nội lực trong thanh không thể vượt quá 600kN. L= 3m
1. Chạy chương trình và đặt đơn vị tính toán.
Đặt tên Job là: Tính Toán Dàn
Đơn vị tính là SI: Gõ “/units, SI” ở Command line.
2. Chọn phần tử và nhập số liệu:
Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add, chọn phần tử Link (Phần tử này không cho giá trị mô men nên được dùng như phần tử của dàn)
3. Nhập đặc trưng hình học của thanh
Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/ Edit/ Delete, Bấm ADD
nhập diện tích: 5000E-6
4. Nhập vật liệu
Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models > Structural > Linear > Elastic > Isotropic
Nhập xuất Young (EX) là 210Ee9. PRXY (Poisson): 0.3
5. Mô hình bài toán.
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
Nhập tọa độ các Keypoints: 1 (0,0), 2 (3,0), 3 (6,0), 4, (6,3), 5 (3,3), 6 (0,3).
6. Thiết lập đặc trưng hình học cho thanh:
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Too, ở Line, chọn SET. chọn tất cả Pick All, điền NDIV = 1. OK
Bấm Mesh, chọn Pick All, Đóng lại hội thoại Mesh
Chọn lại Plot Ctrls >Numbering>Node Numbers and Plot Ctrls >Numbering >Element/Attr Numbering và Plot > Elements
7. Điều kiện biên
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes (có thể Keypoints)
Tại điểm A, chọn UX và UY, DISPLACEMENT VALUE = 0 -> bấm APPLY
Tại điểm B. chọn “UY” và điền vào Displacement Value = -10e-3 . -> OK
Tại điểm C, gối tựa nghiêm 45 độ so với phương ngang. Nên chúng ta không thể thiết lập trực tiết ngối tựa được, mà cần phải tạo ra một hệ tọa độ địa phương tại gối C. Bằng cách: Work Plane > Local Coordinate Systems > Create Local CS > By 3 Nodes.
Ở góc dưới cùng bên tay trái sẽ có dòng hướng dẫn là: Chọn hoặc điền 3 Node: Origin, X axis (Trục X) và XY Plane (mặt phẳng XY).
Chọn lần lượt node 3, 5 và 2 (Xem sơ đồ ở dưới). Chú ý rằng node 5 được định nghĩa là chiều của trục X và node 2 được nghĩa là nằm trên mặt phằng XY. Chiều của trục Y vuông góc với X tại node
Sau khi bạn đã bấm 3 node, trên màn hình sẽ hỏi bạn Reference number của trục tọa độ mới và kiểu của nó là gì. Reference number được bắt đầu là 11 là giá trị mặc định. Chọn Cartesian CS. -> OK
Chọn List > Other > Local Coord Sys. Bạn có thể thấy rằng Active CS bây giờ là số 11 (Có nghĩa rằng trục tọa độ địa phương này đã được tạo). Kiểm tra lại giá trị, bạn sẽ thấy CS bắt đầu từ 0 - 6 là CS toàn trục tọa độ và CS cuối cùng là 11.
Nào bây giờ chúng ta cần phải thay đổi lại hướng của node 3 từ trục tọa độ tổng quát sang trục tọa độ địa phương của node này.
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Move/Modify > Rotate Node CS > To Active CS. chọn node 3. Bấm OK
Tiếp theo quay lại chỗ thiết lập điều kiện biên để thêm vào gối tựa cho node 3, chọn “UX” .
Kiểm tra chiều tại node 3 vào Plot >
.
8. Đặt tải trọng
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes
Chọn node 4 và 6. Chọn FY cho chiều của lực, điền -200e3, cho lực tập trung (tương tự như lần trước nếu bạn muốn lực phân bố thì chọn Pr
> On Beam). Tương tự cho các lực còn lại.
Để kiểm tra cho chắc chắn bạn không đặt sai vị trí lực: List > Load > Forces > On All Nodes
9. Chạy chương trình Menu > Solution > Solve > Current LS
10. Chuyển vị
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape. Chọn Deformed+Undeformed.
Xem chuyển động của chuyên vị: PlotCtrls > Animate > Deformed Shape
Để xem nội lực: Main Menu > General Postproc > Element Table > Define Element Table > Add > chọn By Sequence, chọn SMISC ở bên phải. Điền 1 (để lấy nội lực).
Với ứng xuất: By Sequence num> LS, 1.
Hiện kết quả nội lực và ứng xuất
Main Menu > General Postproc > Element Table > List Element Table > Chọn SMIS1 and LS1. >
Xem thành phần chuyển vị:
Main Menu > General Postproc > List Results > Nodal Solution. Chọn DOF Solution -> Displacement vector sum -> OK
Main Menu > General Postproc > List Results > Reaction Solution cho chuyển vị tại gối tựa.
b) Từ (a), giá trị lớn nhất khi P=200kN là 1146.4kN. Khi các thanh không đạt giá trị quá 600kN. Thì P = (200/1146.4)x600=104.7kN.
Kết luận: Bài toán được xứ lý. Tuy nhiên trường hợp khi liên kết trong dàn bị lệch tâm thì trong dàn sẽ có moment tại các thanh ở đỉnh dàn và bụng dàn. Khi đó bạn cần phải khai báo các node trùng nhau. Node 1 và 2 trùng nhau về tọa độ, và thanh chéo vẫn là phần tử Link -> 2D Spar, còn các thanh trên và thanh dưới phải khai báo là BEAM3. Tọa độ điểm 2 và 3 cách nhau = độ lệch tâm e. Ở đây bạn phải dùng Master of DOF và Concident node trong ANSYS.
(a) Lực P = 200Kn, đưa nội lực trong thanh và ứng xuất. L = 3m
(b) Xác định giá trị lớn nhất của P khi nội lực trong thanh không thể vượt quá 600kN. L= 3m
1. Chạy chương trình và đặt đơn vị tính toán.
Đặt tên Job là: Tính Toán Dàn
Đơn vị tính là SI: Gõ “/units, SI” ở Command line.
2. Chọn phần tử và nhập số liệu:
Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add, chọn phần tử Link (Phần tử này không cho giá trị mô men nên được dùng như phần tử của dàn)
3. Nhập đặc trưng hình học của thanh
Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/ Edit/ Delete, Bấm ADD
nhập diện tích: 5000E-6
4. Nhập vật liệu
Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models > Structural > Linear > Elastic > Isotropic
Nhập xuất Young (EX) là 210Ee9. PRXY (Poisson): 0.3
5. Mô hình bài toán.
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
Nhập tọa độ các Keypoints: 1 (0,0), 2 (3,0), 3 (6,0), 4, (6,3), 5 (3,3), 6 (0,3).
6. Thiết lập đặc trưng hình học cho thanh:
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Too, ở Line, chọn SET. chọn tất cả Pick All, điền NDIV = 1. OK
Bấm Mesh, chọn Pick All, Đóng lại hội thoại Mesh
Chọn lại Plot Ctrls >Numbering>Node Numbers and Plot Ctrls >Numbering >Element/Attr Numbering và Plot > Elements
7. Điều kiện biên
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes (có thể Keypoints)
Tại điểm A, chọn UX và UY, DISPLACEMENT VALUE = 0 -> bấm APPLY
Tại điểm B. chọn “UY” và điền vào Displacement Value = -10e-3 . -> OK
Tại điểm C, gối tựa nghiêm 45 độ so với phương ngang. Nên chúng ta không thể thiết lập trực tiết ngối tựa được, mà cần phải tạo ra một hệ tọa độ địa phương tại gối C. Bằng cách: Work Plane > Local Coordinate Systems > Create Local CS > By 3 Nodes.
Ở góc dưới cùng bên tay trái sẽ có dòng hướng dẫn là: Chọn hoặc điền 3 Node: Origin, X axis (Trục X) và XY Plane (mặt phẳng XY).
Chọn lần lượt node 3, 5 và 2 (Xem sơ đồ ở dưới). Chú ý rằng node 5 được định nghĩa là chiều của trục X và node 2 được nghĩa là nằm trên mặt phằng XY. Chiều của trục Y vuông góc với X tại node
Sau khi bạn đã bấm 3 node, trên màn hình sẽ hỏi bạn Reference number của trục tọa độ mới và kiểu của nó là gì. Reference number được bắt đầu là 11 là giá trị mặc định. Chọn Cartesian CS. -> OK
Chọn List > Other > Local Coord Sys. Bạn có thể thấy rằng Active CS bây giờ là số 11 (Có nghĩa rằng trục tọa độ địa phương này đã được tạo). Kiểm tra lại giá trị, bạn sẽ thấy CS bắt đầu từ 0 - 6 là CS toàn trục tọa độ và CS cuối cùng là 11.
Nào bây giờ chúng ta cần phải thay đổi lại hướng của node 3 từ trục tọa độ tổng quát sang trục tọa độ địa phương của node này.
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Move/Modify > Rotate Node CS > To Active CS. chọn node 3. Bấm OK
Tiếp theo quay lại chỗ thiết lập điều kiện biên để thêm vào gối tựa cho node 3, chọn “UX” .
Kiểm tra chiều tại node 3 vào Plot >
8. Đặt tải trọng
Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes
Chọn node 4 và 6. Chọn FY cho chiều của lực, điền -200e3, cho lực tập trung (tương tự như lần trước nếu bạn muốn lực phân bố thì chọn Pr
Để kiểm tra cho chắc chắn bạn không đặt sai vị trí lực: List > Load > Forces > On All Nodes
9. Chạy chương trình Menu > Solution > Solve > Current LS
10. Chuyển vị
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape. Chọn Deformed+Undeformed.
Xem chuyển động của chuyên vị: PlotCtrls > Animate > Deformed Shape
Để xem nội lực: Main Menu > General Postproc > Element Table > Define Element Table > Add > chọn By Sequence, chọn SMISC ở bên phải. Điền 1 (để lấy nội lực).
Với ứng xuất: By Sequence num> LS, 1.
Hiện kết quả nội lực và ứng xuất
Main Menu > General Postproc > Element Table > List Element Table > Chọn SMIS1 and LS1. >
Xem thành phần chuyển vị:
Main Menu > General Postproc > List Results > Nodal Solution. Chọn DOF Solution -> Displacement vector sum -> OK
Main Menu > General Postproc > List Results > Reaction Solution cho chuyển vị tại gối tựa.
b) Từ (a), giá trị lớn nhất khi P=200kN là 1146.4kN. Khi các thanh không đạt giá trị quá 600kN. Thì P = (200/1146.4)x600=104.7kN.
Kết luận: Bài toán được xứ lý. Tuy nhiên trường hợp khi liên kết trong dàn bị lệch tâm thì trong dàn sẽ có moment tại các thanh ở đỉnh dàn và bụng dàn. Khi đó bạn cần phải khai báo các node trùng nhau. Node 1 và 2 trùng nhau về tọa độ, và thanh chéo vẫn là phần tử Link -> 2D Spar, còn các thanh trên và thanh dưới phải khai báo là BEAM3. Tọa độ điểm 2 và 3 cách nhau = độ lệch tâm e. Ở đây bạn phải dùng Master of DOF và Concident node trong ANSYS.
