Dàn không gian

Dàn không gian là một đề tài không mới nhưng nó được ứng dụng vào thực tiễn để làm mái cho nhà kho, hay nhà xưởng sửa chữa máy bay,... Dàn không gian có thể có chiều dài khoảng 100m và chiều cao dàn lớn hơn L/40. Có rất nhiều loại kết cấu dàn, dưới đây tôi xin gới thiệu một mô hình đơn giản của dàn không gian.

Đưa ra kết quả nội lực và kiểm tra các nén uốn của các thanh trong dàn liên kết như hình vẽ sau. Kích thước của dàn liên kết chụm của bốn thanh là 5x5m, với chiều cao 5m. Tất cả các thanh trong dàn là dạng ống đường kính 76.2mm và bề dày thành ống là: 5.72mm. Dàn chịu lực tập trung khoảng 600kN ở đỉnh dàn. Giả thiết tất cả các liên kết trong dàn là liên kết dạng khớp. Ứng xuất cho phép là 250MPa.

- Chọn hướng giải bài toán kết cấu: Preferences -- Main Menu > Preferences Æ Select Structural, H-method

- Chọn đơn vị /units, SI

- Chọn loại thành phần thanh trong dàn: Main Menu > Preprocessor> Element Type > Add/Edit/Delete > Add. Ở đây vì dàn không gian nên chúng ta cần phải chọn phân tử Link và chọn loại thanh là: 3D finit stn 180.

- Thiết lập Real Constants: Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/ Edit/ Delete. Ở đây màn hình yêu cầu nhập vào diện tích mà trọng lượng riêng của thanh.Bài toán này có thể bỏ qua trọng lượng riêng của thanh. Còn diện tích bắt buộc phải nhập vào. Diện tích được tính khá đơn giản như sau, do thanh dạng ống đồng nhất nên:

Sau đó những kết quả thu được cần phải nhập vào form dưới đây:

- Thiết lập tính chất cơ bản của vật liệu: Main Menu > Preprocessor > Material Props > Material Models. Chọn Structural, Linear, Elastic, và Isotropic. Nhập EX: 200e11, Poisson(PRXY): 0.28.

- Tạo các điểm Keypoint:

Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS

1 Cho Keypoint number: 0,0,0 (theo thứ tự X, Y, Z) bấm APPLY
2 Cho Keypoint number: 5,0,0.
3 Cho Keypoint number: 5,5,0
4 Cho Keypoint number: 0.5.0
5 Cho Keypoint number: 2.5, 2.5,5

- Vẽ thành phần thanh: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >Straight Line

- Tạo mắt lưới, để bài toán làm việc chính xác hơn: Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > All Lines

Chọn thành phần thanh và vật liệu cho thành. Bấm OK. Chọn kích thước mắt lưới.Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > Manual Size > Lines > All Lines. Kích thước chia nhỏ ở đây là 1. Bấm OK. Chọn tiếp Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Tool.

Để xem các thành phần đã được tạo ra từ Mesh Tool chọn: Plot > Elements và Plot Ctrls >Numbering >Element/Attr Numbering.

Để xem các điểm Node: Plot > Nodes và Plot Ctrls >Numbering >Node Numbers.

- Nhập điều kiện biên cho bài toán: Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Keypoint

Chọn keypoint 1, 2, 3, 4 và chọn ALL DOF, nhập giá trị chuyển vị trước là 0.

- Nhập tải trọng tác dụng: Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural >Force/Moment > On Keypoint

Chọn Keypoint số 5: điền -600000 và chọn hướng là FZ.

Kết quả bạn thu được sẽ là:

http://media.viet3g.com/viet3g/uploadedfiles/Simple 3-D truss_img_8.jpg_1265562000.jpg" alt="" />

- Chạy chương trình: Main Menu > Solution > Solve > Current LS.

- Hiển thị chuyển vị: Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape chọn Deformed+Undeformed-> OK

- Đưa ra kết quả ứng xuất và nội lực:

Main Menu > General Postproc > Element Table > Define Element Table > Add >

Vẫn như những lần trước bạn cần nhập SMISC là 1 và 7 (Lần lượt cho 2 đầu của thanh)

Với ứng xuất:

( Bạn có thể xem kỹ hướng dẫn ở phần: help>ANSYS element reference>Element library>LINK180).

- Đưa ra bảng kết quả: Main Menu > General Postproc > Element Table > List Element Table > chọn SMIS1 và LS1.

- Vẽ ứng xuất: Main Menu > General Postproc > Element Table > Plot Element Table > chọn LS1.

- Vẽ nội lực trong thanh: Main Menu > General Postproc > Element Table > Plot Element Table > chọn SMIS1

Từ kết quả trên vấn đề kiểm tra uốn trong thanh đơn giản rồi:

Hệ số an toàn: FS = 250/145 = 1.72.

Kiểm tra uốn:  Pcr = Pi² x EI / (KL)       K=0.5

Moment quán tính của thanh: I = Pi x (D²-d²)/64

- Đưa kết quả chuyển vị: Main Menu > General Postproc > List Results > Nodal Solution, chọn DOF Solution -> Displacement vector sum

- Đưa ra bảng phản lực ở gối tựa: Main Menu > General Postproc > List Results > Reaction Solution -> All Items -> All Structural Forces