Khảo sát đứt gãy kết cấu

Giải bài toán không phi tuyến trên ANSYS việc đầu chúng ta nên xem xét lại một số vấn đề phá hoạt kết cấu trước. Bài này sẽ mở ra nhiều vấn đề trong kết cấu sau này. Dự đoán khẳ năng đứt gãy trong bê tông cốt thép. Trong bài toán này một tấm phẳng 6m x 4m x 20mm được tác động một áp lực ở giữa của mặt phẳng đó (1m x 2.5m). Độ cứng của tấm phẳng đó

E = 2 × 105 MPa, ν = 0.3. Giả thiết tấm phẳng làm bằng thép, có cường độ là σy = 207 MPa.

Khảo sát áp lực giới hạn cho tấm phẳng này trong trường hợp tất cả các mặt bên được là gối giản đơn.

Khảo sát lại giới hạn lực, nêu tấm phẳng được có thành một bản mỏng (30cm rộng x 8mm dày) xung quang mặt ngoài và gối tựa ở góc  như hình dưới đây:

*Ghi chú: Sử dụng áp lực 100000 và xem kết cấu bị gãy.

Chọn kiểu thành phần xây dựng kết cấu: SHELL93 (8 nodes) do chúng ta cần phải mô hình kết cấu dưới dạng 8 nodes - 3 chiều. Bạn cũng có thể dùng Bê tông Concrete (SOLID65), Gạch (BRICK (SOLID45) để mô hình bài toán.

Tạo 2 real constant sets cho 2 loại độ mỏng của tấm phẳng:  0.02 and 0.008

Tạo vật liệu, hơi khác với bài toán trước. Do bài này phải khảo sát sự đứt gãy của kết cấu:

Main Menu> Preprocessor > Mat Props > Material Models> Linear > Elastic> Isotropic

Điền EX = 2e11 và PRXY = 0.3 (Chú ý: khi mô phỏng kết cầu bạn nên chú ý đến đơn vị, nên dùng N/m2 hoặc Pa)

Main Menu> Preprocessor > Mat Props > Material Models> Inelastic> Rate Independent> Isotropic Hardening Plasticity > Mises Plasticity > Bilinear

Điền : yield stress = 207 e6 Pa and Tangent modulus = 0 (Tang Mod: là độ lệch của đường giới hạn ứng xuất của thép).

Bấm vào [GRAPH] ở góc dưới bên tay phải, bạn sẽ thấy được độ lệch nếu bạn điền Tang Mod = 2E9

Trong bài này tôi không giới thiệu lại cách tạo dựng kết mô hình nữa. Bạn nên xem lại các bài trước. Sau đó sử dụng kích thước sau:

Chọn kích thước để tạo mắt lưới Mesh: 0.1

Thiệt lập đối xứng giữa B.C cho tất cả đường trên tấm với X = 0 và Y = 3

Trường hợp 1: UZ = 0, (X=2, Y=0)

Trường hợp 2: UZ = 0 ở góc

Solution -> Apply -> Force/Moment -> On Pressure, chọn mặt phẳng. LoadKey = 1, và Pressure 100000 Pa

Solution: Main Menu > Solution > Analysis Type > Solution Controls

Trường hơp 1 (Xem hình dưới đây):

Analysis Options

– Small Displacement Analysis

Time Control:

– Time at the end of load step = 1
– Automatic time stepping = Program Chosen

– Number of substeps = 20, Min no. of substeps = 10

Write Items to Results File – All solution items

Frequency – Write every Nth substep, N= 1

Chọn OK

Trong trường hợp 2:

Ở “Basic” tab,

Analysis Options

–Large Displacement Analysis

Time Control

– Time at the end of load step = 1
– Automatic time stepping = Program Chosen
– Number of substeps = 20,

Max no. of substeps = 30,

Min no. of substeps = 10

Write Items to Results File

– All solution items

Frequency

– Write every Nth substep,

N= 1 Click OK

Main Menu > Solution > Solve > Current LS

Bạn sẽ phải đợi đến khi hoàn thành, bạn có thể bật màn hình Console của chương trình nên để xem khả năng tính toán và gỡ lối của máy tính.

Chọn kết quả

Main Menu > General Postproc > Read Results > By Pick > chọn READ

Kiểm tra Von Mises stress/ strain distribution. bằng cách PlotCrlt -> Animation -> Deformee Result -> chọn đến Von Mises Stress. Kết quả lúc này sẽ chạy hiển thị biến thiên của ứng xuất trong tấm phẳng.

Dưới đây là Logfile: Để đọc logfile này, copy logfile vào 1 file text. Sau đó từ menu: File -> Read Input File.

Nếu muốn tạo một Bacth File hay Clean Log File: bạn chọn File -> Write DB log file. Phẩn mở rộng của file là *.lgw, bạn nên mở file này ra và xóa hết những dòng bắt đầu bằng / hoặc !. Chỉ cần để lại /PREP7, /UNIT,SI, /TITLE, Nonlinear ANALSYS.

/FILNAME, NonlinearPlate

/TITLE, Nonlinear Analysis for Plate with Stiffeners /UNITS, SI

*SET, B, 2
*SET, W, 3
*SET, T, 0.3
*SET, WL, 1.25
*SET, BL, 0.5 *SET, P, -100000

/PREP7
ET,1,SHELL93

R, 1,0.02
R, 2, 0.008

MP,EX,1,2 E11
MP,PRXY,1,0.3 
TB,BISO,1
TBDATA,,207E6,0

K, 1, 0, 0, T
K, 2, B, 0, T
K, 3, B, W, T
K, 4, 0, W, T
KGEN, 2, 1, 3,1,,,-T

K, 8, 0, W-WL,T
K, 9, BL, W-WL, T
K,10, BL, W, T

L, 1, 2     L, 2, 3     L, 3, 10     L, 10, 4
L, 4, 8     L, 8, 1     L, 8, 9     L, 9, 10
L, 5, 6     L, 6, 7     L, 1, 5     L, 2, 6
L, 3, 7            

AL, 4, 5, 7, 8
AL, 3, 8, 7, 6, 1, 2
AL, 1, 12, 9, 11    
AL, 2, 13, 10, 12    
AESIZE, ALL, 0.1
REAL, 1    
TYPE, 1
MAT, 1
ASEL, S, AREA,,1,2
AMESH, ALL
REAL, 2    
ASEL, INVE
AMESH, ALL    
ASEL, ALL    
SFA,1,,PRES,P
NSEL,S,LOC,X,0    
DSYM,SYMM,X    
NSEL,S,LOC,Y,W
DSYM,SYMM,Y
NSEL,S,LOC,X, B    
NSEL,R,LOC,Y, 0
NSEL,R, LOC, Z, 0    
D, ALL, UZ, 0    
NSEL, ALL    
SFTRAN    
/SOLU    
SOLCONTROL,ON
AUTOTS,ON
NLGEOM, ON    
NSUBST, 20,30 ,10
OUTRES, ALL, ALL    
SOLVE
SAVE    
/POST1
SET, LAST
PLESOL, S, EQV, 2