Ý nghĩa của thông số Displacement trong phân tích FEM

[stress]

Xin chào anh chị,
Em thấy trong tất cả các bài toán về Phần tửu hữu hạn, ngoài biểu đồ Von Mises stress thì
người ta đều chú ý tới biểu đồ chuyển vị Displacement. Vậy biểu đồ chuyển vị dùng để làm gì? Nó có ý nghĩa như thế nào trong việc phân tích chi tiết thiết kế.
Xin cám ơn anh chị

 

[DCL]

Cậu nhớ lại: một trong những bài toán gai góc nhất của môn "Sức bền vật liệu" chính là tính toán độ võng và góc xoay của từng điểm trên kết cấu này. Ngoài việc kiểm tra các giới hạn bền, người thiết kế còn cần biết đến độ biến dạng của kết cấu chịu lực, đặc biệt là với các kết cấu lớn.

Một cây cầu treo bên Mỹ có khả năng chịu tải trọng rất tốt, nhưng khi có gió thổi ngang thì nó đu đưa như võng và kết cục bị phá hủy hoàn toàn sau khi bị gió vặn xoắn như bện thừng. Rõ ràng là các nhà thiết kế đã bỏ qua yếu tố biến dạng khi gió thổi, họ chỉ chú tâm tới tải trọng đặt trên mặt cầu và trọng lượng cầu sao cho thật nhẹ. Khi có gió thổi, cả bề mặt cầu rất nhẹ và mảnh đó đã bị xoay nghiêng đi 1 góc, khiến nó càng cản gió và càng bị xoay nghiêng nhiều hơn. Kết cục thật là thê thảm, cảnh này được quay phim mà đôi khi ta có thể xem thấy trên TV.

Ví dụ gần gũi hơn: nếu ta thiết kế 1 cái trục cho hộp giảm tốc mà không quan tâm đến biến dạng thì dù nó thừa bền, vẫn có thể không dùng được, lý do là khi bắnh răng mang tải, sẽ gây cong trục và làm sai chế độ ăn khớp của bộ truyền. Các bộ truyền tự chế rất hay bị lỗi này, bánh răng kêu dữ dội nhưng mọi người cứ nghĩ do bánh răng gia công thiếu chính xác chứ không quy kết do lỗi của trục.

 

[stress]

Cậu nhớ lại: một trong những bài toán gai góc nhất của môn "Sức bền vật liệu" chính là tính toán độ võng và góc xoay của từng điểm trên kết cấu này. Ngoài việc kiểm tra các giới hạn bền, người thiết kế còn cần biết đến độ biến dạng của kết cấu chịu lực, đặc biệt là với các kết cấu lớn.

Một cây cầu treo bên Mỹ có khả năng chịu tải trọng rất tốt, nhưng khi có gió thổi ngang thì nó đu đưa như võng và kết cục bị phá hủy hoàn toàn sau khi bị gió vặn xoắn như bện thừng. Rõ ràng là các nhà thiết kế đã bỏ qua yếu tố biến dạng khi gió thổi, họ chỉ chú tâm tới tải trọng đặt trên mặt cầu và trọng lượng cầu sao cho thật nhẹ. Khi có gió thổi, cả bề mặt cầu rất nhẹ và mảnh đó đã bị xoay nghiêng đi 1 góc, khiến nó càng cản gió và càng bị xoay nghiêng nhiều hơn. Kết cục thật là thê thảm, cảnh này được quay phim mà đôi khi ta có thể xem thấy trên TV.

Ví dụ gần gũi hơn: nếu ta thiết kế 1 cái trục cho hộp giảm tốc mà không quan tâm đến biến dạng thì dù nó thừa bền, vẫn có thể không dùng được, lý do là khi bắnh răng mang tải, sẽ gây cong trục và làm sai chế độ ăn khớp của bộ truyền. Các bộ truyền tự chế rất hay bị lỗi này, bánh răng kêu dữ dội nhưng mọi người cứ nghĩ do bánh răng gia công thiếu chính xác chứ không quy kết do lỗi của trục.

Em cám ơn anh DCL đã giúp em hiểu đựoc một phần của vấn đề. Tuy nhiên, em cũng lấy ví dụ là thiết kế một cái trục của hộp giảm tốc. Để xem nó có đủ bền hay không thì ta so sánh max của biểu đồ von Mises và hệ số chảy của vật liệu. Vậy đối với chuyển vị displacement thì mình căn cứ vào đâu để xem là cái trục đó đạt yêu cầu về độ chuyển vị. Ví dụ như trên biểu đồ chuyển vị max của trục là 0.002m nằm ở vị trí giữa trục. Mình lấy số đó so sánh với thông tin gì để đánh giá là cái trục đó đạt được yêu cầu. Một lần nữa em cám ơn anh DCL

 

[DCL]

Em cám ơn anh DCL đã giúp em hiểu đựoc một phần của vấn đề. Tuy nhiên, em cũng lấy ví dụ là thiết kế một cái trục của hộp giảm tốc. Để xem nó có đủ bền hay không thì ta so sánh max của biểu đồ von Mises và hệ số chảy của vật liệu. Vậy đối với chuyển vị displacement thì mình căn cứ vào đâu để xem là cái trục đó đạt yêu cầu về độ chuyển vị. Ví dụ như trên biểu đồ chuyển vị max của trục là 0.002m nằm ở vị trí giữa trục. Mình lấy số đó so sánh với thông tin gì để đánh giá là cái trục đó đạt được yêu cầu. Một lần nữa em cám ơn anh DCL

Tớ không học và công tác trong chuyên ngành chế tạo máy, nên không biết các bộ truyền bánh răng được chế tạo theo mỗi cấp chính xác thì được phép sai lệch các thông số hình học là bao nhiêu. Tớ nghĩ những thông số này thuộc về bí quyết và công nghệ của từng nhà chế tạo, chắc không dễ tra cứu trong các sổ tay được.

Cậu lưu ý: bánh răng thường không lắp chính giữa trục nên độ võng chính giữa trục có thể tạo ra độ nghiêng của bánh răng. Tệ nhất là các trục lắp con sơn mà 1 đầu lắp bánh răng chìa ra ngoài. Nếu những biến dạng đó nằm trong sai số cho phép của khoảng cách trục thì tớ nghĩ là tạm ổn (đoán mò!). Việc xác lập các ràng buộc là rất quan trọng trước khi tiến hành phân tích kết cấu. Cậu thử đưa ra mô hình phân tích của cậu, để tớ xem đã đúng chưa?

Bài toán chuyển vị được quan tâm nhiều đối với các kết cấu lớn, đặc biệt là các dạng khung chịu lực và đòi hỏi độ chính xác hình học cao.