1.huong Dan Abaqus Tap 1 PDF [PDF]

Zitiervorschau

DÙNG CHO SINH VIÊN KHỐ I KỸ THUẬT CƠ KHÍ-GIAO THÔNG

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

TẬP 1 - PHÂN TÍCH TĨNH VÀ TRUYỀN NHIỆT BÌNH ỔN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS | THS. Đ INH VĂ N ĐỨC

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN TẬP 1: PHÂN TÍCH TĨNH VÀ TRUYỀN NHIỆT BÌNH ỔN Tác giả: ThS. Đinh Văn Đức

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 1/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

MỤC LỤC MỤC LỤC ....................................................................................................................................... 2 LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................... 13 NỘI DUNG SÁCH ........................................................................................................................ 14 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................................................ 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................ 16 1

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ABAQUS .............................................................................. 18 1.1

Giao diện phần mềm Abaqus ..................................................................................... 18

1.2

Tính năng phần mềm Abaqus ..................................................................................... 19

1.3

Trợ giúp của Abaqus .................................................................................................. 20 1.3.1

Abaqus/CAE User's Manual .......................................................................... 21

1.3.2

Abaqus Analysis User's Manual .................................................................... 21

1.3.3

Abaqus Example Problems Manual ............................................................... 21

1.3.4

Getting Started with Abaqus: Interactive Edition .......................................... 22

1.4

Các bước của một mô hình phân tích FEA ................................................................ 23

1.5

Hệ đơn vị trong Abaqus ............................................................................................. 24

1.6

Một số loại phần tử trong Abaqus .............................................................................. 26

1.7

1.8

1.6.1

Phần tử thanh (Truss) ..................................................................................... 26

1.6.2

Phần tử dầm (Beam) ...................................................................................... 26

1.6.3

Phần tử Shell (2D hoặc 3D) ........................................................................... 26

1.6.4

Phần tử Solid (khối đặc) 2D........................................................................... 27

1.6.5

Phần tử Solid 3D ............................................................................................ 28

Cách định nghĩa một chi tiết (part) ............................................................................. 29 1.7.1

Không gian ba chiều (3D) .............................................................................. 29

1.7.2

Không gian 2D phẳng .................................................................................... 29

1.7.3

Đối xứng trục (Axisymmetric)....................................................................... 29

Kiểu chi tiết ................................................................................................................ 30 1.8.1

Biến dạng được (deformable) ........................................................................ 30

1.8.2

Dicrete rigid (chi tiết cứng tuyệt đối có hình dạng bất kỳ) ............................ 30

1.8.3

Analytical rigid (chi tiết cứng tuyệt đối có hình dạng trơn) .......................... 30

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 2/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

1.9

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Kích cỡ chi tiết ........................................................................................................... 30

1.10 Bậc tự do trong Abaqus .............................................................................................. 30 1.11 Phân tích tuyến tính và phi tuyến ............................................................................... 31 1.11.1 Phân tích tuyến tính (linear analysis) ............................................................. 31 1.11.2 Phân tích không tuyến tính (nonlinear analysis) ............................................ 31 1.11.3 Nguyên nhân của phi tuyến............................................................................ 32 1.11.4 Tính phi tuyến của vật liệu............................................................................. 32 1.11.5 Phi tuyến do điều kiện biên............................................................................ 33 1.11.6 Phi tuyến do hình học .................................................................................... 33 1.11.7 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 34 2

PHÂN TÍCH CƠ BẢN CHO HỆ KHÔNG CÓ TIẾP XÚC (CONTACT) .................... 35 2.1

Định nghĩa phân tích ứng suất tĩnh ............................................................................ 35

2.2

Phân tích tĩnh cho hệ thanh chịu tải trọng tĩnh ........................................................... 35 2.2.1

Tạo chi tiết ..................................................................................................... 36

2.2.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết .................................................................. 38

2.2.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt .................................................................. 39

2.2.4

Tạo bộ lắp ...................................................................................................... 40

2.2.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả .................................................. 40

2.2.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ....................................................................... 41

2.2.7

Chia lưới cho chi tiết ...................................................................................... 43

2.2.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................... 44

2.2.9

Quan sát kết quả ............................................................................................. 44

2.2.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................... 47 2.2.11 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 48 2.3

Phân tích tĩnh cho dầm định hình (Beam) chịu tải trọng tĩnh .................................... 48 2.3.1

Tạo chi tiết ..................................................................................................... 48

2.3.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết .................................................................. 53

2.3.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt .................................................................. 53

2.3.4

Tạo bộ lắp ...................................................................................................... 56

2.3.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả .................................................. 57

2.3.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ....................................................................... 57

2.3.7

Chia lưới cho chi tiết ...................................................................................... 59

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 3/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.3.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................... 61

2.3.9

Quan sát kết quả ............................................................................................. 61

2.3.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................... 65 2.4

Phân tích tĩnh cho hệ vỏ (Shell) chịu tải trọng tĩnh .................................................... 65 2.4.1

Tạo chi tiết ..................................................................................................... 65

2.4.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết .................................................................. 67

2.4.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt .................................................................. 69

2.4.4

Tạo bộ lắp ...................................................................................................... 70

2.4.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả .................................................. 70

2.4.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ....................................................................... 71

2.4.7

Chia lưới cho chi tiết ...................................................................................... 73

2.4.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................... 74

2.4.9

Quan sát kết quả ............................................................................................. 74

2.4.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................... 77 2.4.11 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 77 2.5

Phân tích ứng suất phẳng cho khối đặc (Solid 2D) .................................................... 78 2.5.1

Tạo chi tiết ..................................................................................................... 79

2.5.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết .................................................................. 79

2.5.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt .................................................................. 79

2.5.4

Tạo bộ lắp ...................................................................................................... 81

2.5.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả .................................................. 81

2.5.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ....................................................................... 82

2.5.7

Chia lưới cho chi tiết ...................................................................................... 83

2.5.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................... 84

2.5.9

Quan sát kết quả ............................................................................................. 85

2.5.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................... 87 2.5.11 Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 87 2.6

Phân tích tĩnh cho khối đặc 3D (solid) chịu tải trọng tĩnh ......................................... 87 2.6.1

Tạo chi tiết ..................................................................................................... 88

2.6.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết .................................................................. 92

2.6.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt .................................................................. 92

2.6.4

Tạo bộ lắp ...................................................................................................... 93

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 4/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.6.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả .................................................. 94

2.6.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ....................................................................... 95

2.6.7

Chia lưới cho chi tiết ...................................................................................... 98

2.6.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 100

2.6.9

Quan sát kết quả ........................................................................................... 101

2.6.10 Lưu kết quả phân tích .................................................................................. 110 2.6.11 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 111 3

PHÂN TÍCH TRUYỀN NHIỆT BÌNH ỔN CƠ BẢN CHO HỆ KHÔNG CÓ TIẾP XÚC (CONTACT) ............................................................................................................ 112 3.1

3.2

Sơ lược về truyền nhiệt ............................................................................................ 112 3.1.1

Một số kiểu truyền nhiệt .............................................................................. 112

3.1.2

Một số thông số trong truyền nhiệt .............................................................. 112

3.1.3

Giới hạn nội dung ........................................................................................ 113

Phân tích ảnh hưởng của nhiệt lên hệ thanh không chịu tải trọng ........................... 113 3.2.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 114

3.2.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 114

3.2.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 114

3.2.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 114

3.2.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 114

3.2.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 115

3.2.7

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 118

3.2.8

Tạo tương tác trao đổi nhiệt bức xạ và trao đổi nhiệt đối lưu ...................... 119

3.2.9

Hiệu chỉnh thuộc tính mô hình .................................................................... 121

3.2.10 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 122 3.2.11 Quan sát kết quả ........................................................................................... 122 3.2.12 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 124 3.3

Phân tích ứng suất và chuyển vị của thanh chịu đồng thời nhiệt và tải trọng .......... 124 3.3.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 124

3.3.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 125

3.3.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 125

3.3.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 125

3.3.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 125

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 5/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3.3.6

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 125

3.3.7

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 125

3.3.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 126

3.3.9

Quan sát kết quả ........................................................................................... 127

3.3.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 129 3.4

Phân tích truyền nhiệt trên chi tiết dạng tấm ............................................................ 130 3.4.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 130

3.4.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 130

3.4.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 130

3.4.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 130

3.4.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 130

3.4.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 131

3.4.7

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 135

3.4.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 135

3.4.9

Quan sát kết quả ........................................................................................... 136

3.4.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 138 3.5

Phân tích ứng suất và chuyển vị của chi tiết dạng tấm chịu đồng thời nhiệt và tải trọng.......................................................................................................................... 138 3.5.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 138

3.5.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 138

3.5.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 138

3.5.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 138

3.5.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 138

3.5.6

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 139

3.5.7

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 139

3.5.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 140

3.5.9

Quan sát kết quả ........................................................................................... 140

3.5.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 143 3.6 4

Tài liệu tham khảo. ................................................................................................... 143

CHIA LƯỚI CHO CHO VẬT THỂ CÓ HÌNH HỌC PHỨC TẠP ............................. 144 4.1

Phân vùng (Partition) cho cạnh ................................................................................ 144 4.1.1

Phân vùng cho cạnh bằng cách chỉ định vị trí ............................................. 144

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 6/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

4.2

4.3

4.4

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4.1.2

Phân vùng cho cạnh bằng cách tham số hóa cạnh cần phân vùng ............... 144

4.1.3

Phân vùng cho cạnh bằng cách chọn điểm chính giữa cạnh ........................ 145

4.1.4

Sử dụng mặt phẳng để phân vùng cạnh ....................................................... 145

Phân vùng cho mặt ................................................................................................... 146 4.2.1

Sử dụng phương pháp vẽ Sketch để phân vùng cho mặt ............................. 146

4.2.2

Sử dụng phương pháp đường dẫn ngắn nhất ............................................... 149

4.2.3

Sử dụng mặt phẳng làm việc (Datum Plane) để phân vùng bề mặt ............. 150

4.2.4

Sử dụng đường dẫn cong để phân vùng bề mặt ........................................... 150

4.2.5

Sử dụng bề mặt kéo dài để phân vùng bề mặt ............................................. 151

4.2.6

Sử dụng sự giao nhau để phân vùng bề mặt ................................................ 152

4.2.7

Dùng phương pháp chiếu các cạnh để phân vùng bề mặt ............................ 153

Phân vùng cho cells (cắt khối) ................................................................................. 154 4.3.1

Sử dụng mặt phẳng cắt để cắt khối .............................................................. 154

4.3.2

Dùng mặt phẳng làm việc (datum plane) để cắt khối .................................. 155

4.3.3

Sử dụng bề mặt kéo dài để cắt khối ............................................................. 156

4.3.4

Sử dụng extrude/sweep để cắt khối ............................................................. 157

4.3.5

Dùng phương pháp N-sided patch để phân vùng cell (cắt khối) ................. 158

4.3.6

Phân vùng cell bằng cách sử dụng Sketch được dựng trong mặt phẳng...... 160

4.3.7

Đánh giá lưới ............................................................................................... 161

Phân tích tấm có nhiều lỗ chịu tải ............................................................................ 163 4.4.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 163

4.4.2

Phân vùng (cắt) để chia lưới cho vật thể ...................................................... 164

4.4.3

Chia lưới cho tấm ......................................................................................... 169

4.4.4

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 172

4.4.5

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 173

4.4.6

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 173

4.4.7

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 174

4.4.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 175

4.4.9

Quan sát kết quả ........................................................................................... 176

4.4.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 179 4.5

Phân tích các khối plate dùng mối ghép bulong ....................................................... 179 4.5.1

Xuất mô hình lắp ghép từ phần mềm Creo 2.0 ............................................ 179

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 7/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4.5.2

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 180

4.5.3

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 182

4.5.4

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 193

4.5.5

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 195

4.5.6

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 204

4.5.7

Tạo Contact .................................................................................................. 209

4.5.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 216

4.5.9

Quan sát kết quả ........................................................................................... 216

4.5.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 220 4.6

Phân tích mối ghép weldneck flange ........................................................................ 220 4.6.1

Xuất mô hình lắp ghép từ phần mềm Creo 2.0 ............................................ 220

4.6.2

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 221

4.6.3

Phân vùng (partition) cho chi tiết ................................................................ 226

4.6.4

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 246

4.6.5

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 249

4.6.6

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 256

4.6.7

Tạo Contact .................................................................................................. 259

4.6.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 268

4.6.9

Quan sát kết quả ........................................................................................... 268

4.6.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 272 4.7

Phân tích hệ có Contact cho Shell ............................................................................ 272 4.7.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 272

4.7.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 276

4.7.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 278

4.7.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 280

4.7.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 281

4.7.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 281

4.7.7

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 284

4.7.8

Tạo Contact .................................................................................................. 286

4.7.9

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 290

4.7.10 Quan sát kết quả ........................................................................................... 290 4.7.11 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 293 Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 8/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

4.8 5

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Tài liệu tham khảo .................................................................................................... 293

PHÂN TÍCH TRUYỀN NHIỆT CHO HỆ NHIỀU CHI TIẾT TIẾP XÚC (CONTACT) ............................................................................................................................................ 295 5.1

5.2

Phân biệt dependent part instance và independent part instance.............................. 295 5.1.1

Phân biệt part và part instance ..................................................................... 295

5.1.2

Khi nào sử dụng dependent part instance và independent part instance...... 295

Phân tích truyền nhiệt cho ba tấm tiếp xúc nhau ...................................................... 295 5.2.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 296

5.2.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 297

5.2.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 298

5.2.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 298

5.2.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 299

5.2.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 300

5.2.7

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 302

5.2.8

Tạo Contact .................................................................................................. 303

5.2.9

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 309

5.2.10 Quan sát kết quả ........................................................................................... 309 5.2.11 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 311 5.3

Phân tích truyền nhiệt cho mối ghép Plate_Bolts..................................................... 311 5.3.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 311

5.3.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 312

5.3.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 312

5.3.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 312

5.3.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 312

5.3.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 313

5.3.7

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 316

5.3.8

Tạo Contact .................................................................................................. 317

5.3.9

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 319

5.3.10 Quan sát kết quả ........................................................................................... 320 5.3.11 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 322 6

PHÂN TÍCH BỀN CHO HỆ GỒM NHIỀU CHI TIẾT LẮP GHÉP LẠI VỚI NHAU ............................................................................................................................................ 323 6.1

Xử lý tiếp xúc (contact) giữa các chi tiết có khả năng tiếp xúc nhau....................... 323

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 9/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

6.2

Phân tích truyền nhiệt của hệ gồm nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau ................... 323

6.3

Phân tích ứng suất và chuyển vị của mối ghép Plate_Bolts chịu đồng thời nhiệt và tải trọng.......................................................................................................................... 323 6.3.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 323

6.3.2

Phân vùng (Partition) cho chi tiết ................................................................ 324

6.3.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 324

6.3.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 324

6.3.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 324

6.3.6

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 325

6.3.7

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 325

6.3.8

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 326

6.3.9

Quan sát kết quả ........................................................................................... 327

6.3.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 330 7

CHI TIẾT CỨNG TUYỆT ĐỐI (RIGID PART)........................................................... 331 7.1

Chi tiết cứng tuyệt đối (rigid part)............................................................................ 331 7.1.1

Discrete rigid part ........................................................................................ 332

7.1.2

Analytical rigid part ..................................................................................... 332

7.1.3

Sự khác nhau giữa rigid part và ràng buộc rigid body ................................. 333

7.2

Chi tiết hiển thị (display body) ................................................................................. 334

7.3

Tạo hình cho máng ................................................................................................... 334 7.3.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 335

7.3.2

Phân vùng (cắt) để chia lưới cho vật thể ...................................................... 337

7.3.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 337

7.3.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 339

7.3.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 343

7.3.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 344

7.3.7

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 349

7.3.8

Tạo Contact .................................................................................................. 350

7.3.9

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 355

7.3.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 355 7.3.11 Quan sát kết quả ........................................................................................... 356 7.3.12 Tài liệu tham khảo ....................................................................................... 359 Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 10/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

7.4

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Tạo hình bằng phương pháp đùn ép (Extrusion) ...................................................... 359 7.4.1

Tạo chi tiết ................................................................................................... 359

7.4.2

Phân vùng (cắt) để chia lưới cho vật thể ...................................................... 361

7.4.3

Định vật liệu và tính chất mặt cắt ................................................................ 362

7.4.4

Tạo bộ lắp .................................................................................................... 365

7.4.5

Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả ................................................ 367

7.4.6

Đặt điều kiện biên và tải trọng ..................................................................... 369

7.4.7

Chia lưới cho chi tiết .................................................................................... 379

7.4.8

Tạo Contact .................................................................................................. 380

7.4.9

Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ ................................................................. 386

7.4.10 Lưu mô hình phân tích ................................................................................. 386 7.4.11 Quan sát kết quả ........................................................................................... 386 7.4.12 Tài liệu tham khảo ....................................................................................... 389 8

ĐIỂM TÍCH PHÂN ĐẦY ĐỦ, ĐIỂM TÍCH PHÂN SUY GIẢM VÀ PHẦN TỬ KIỂU KHÔNG TƯƠNG THÍCH .............................................................................................. 390 8.1

8.2

Điểm tích phân (integration point) ........................................................................... 390 8.1.1

Định nghĩa.................................................................................................... 390

8.1.2

Ký hiệu ......................................................................................................... 390

Lựa chọn kiểu điểm lấy tích phân ............................................................................ 390 8.2.1

Điểm tích phân đầy đủ (full integration point) ............................................ 390

8.2.2

Điểm tích phân suy giảm (reduced integration) ........................................... 391

8.3

Phần tử kiểu không tương thích (incompatible mode) ............................................. 391

8.4

Tài liệu tham khảo .................................................................................................... 392

PHỤ LỤC 1 ................................................................................................................................. 393 SƠ LƯỢC VỀ BIẾN DẠNG TUYẾN TÍNH VÀ PHI TUYẾN ........................................ 393 TÍNH DẺO CỦA VẬT LIỆU DẺO ................................................................................... 394 XỬ LÝ ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG TƯƠNG ĐỐI TRONG THÍ NGHIỆM KÉO......... 395 MỘT SỐ DẠNG ĐƯỜNG CONG ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG THỰC TRONG FEA .. 398 PHỤ LỤC 2 ................................................................................................................................. 404 ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU THÉP THAY ĐỔI THEO NHIỆT ĐỘ.............................. 404 SỰ GIẢM SỨC BỀN CHẢY VÀ SỨC BỀN KÉO THEO NHIỆT ĐỘ ........................... 405 SỰ GIẢM MÔĐUN ĐÀN HỒI THEO NHIỆT ĐỘ .......................................................... 406 Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 11/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

SỰ TĂNG HỆ SỐ GIÃN NỞ NHIỆT THEO NHIỆT ĐỘ ................................................ 407

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 12/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay phần mềm Abaqus khá phổ biến trong các trường Đại học ở Việt Nam và các công ty chuyên về phân tích FEA (Finite Element Analysis). Nhu cầu về nhân lực trong lĩnh vực phân tích Phần Tử Hữu Hạn tại Việt Nam hiện nay là khá lớn. Mức lương dành cho các tân kỹ sư trong lĩnh vực này khá hấp dẫn. Vì vậy các bạn hãy mạnh dạn theo đuổi cách sử dụng phần mềm này. Mục tiêu của cuốn sách này là hướng dẫn cách sử dụng phần mềm Abaqus, phân tích và đánh giá chỉ tiêu sức bền tĩnh của chi tiết máy chịu tải trọng (Lực, mômen, áp suất, nhiệt độ). Sách chủ yếu tập trung vào việc phân tích chi tiết hoặc cụm chi tiết chịu tải trọng tĩnh và nhiệt. Trong thiết kế cơ khí, mối lắp bằng bulong thường hay gặp trong thực tế. Vì vậy trong sách này, mối lắp bằng bulong cho bộ lắp gồm nhiều chi tiết sẽ được mổ xẻ trong chương 4, 5 và 6. Lý thuyết ứng dụng sẽ được đề cập ngay trong bài học khi tiến hành từng bài toán cụ thể để cuốn sách được ngắn gọn hơn. Một vài công cụ tính toán hỗ trợ cho phần mềm cũng sẽ được giới thiệu trong sách này. Để tiện cho việc học được nhanh hơn, một số mô hình đã được dựng sẵn trong các phần mềm thiết kế 3D và được chuyển đổi thành các loại file có thể nhập vào phần mềm Abaqus. Tác giả xin chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến về nội dung của các bạn Th.S trong lớp Cao học Chế Tạo Máy 2011-2013, trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM, các đồng nghiệp trong công ty PVEngineering để cuốn sách được hoàn thiện hơn. Và đặc biệt là bố mẹ, những người đã tạo động lực rất nhiều cho tôi. Lần đầu tiên xuất bản có lẽ vẫn còn sai sót và thiếu sót, mong bạn đọc góp ý để sách ngày càng hoàn thiện hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin liên hệ qua Email: [email protected], hoặc qua số điện thoại: 0167 458 7571. Các bạn có thể mua sách trực tiếp tại 136/52 Trần Văn Quang, P.10, Q. Tân Bình, TP.HCM. Các bạn khi mua sách vui lòng liện hệ qua Email trên để nhận link tải Workshop học kèm với sách. Hi vọng sách sẽ mang lại cho các bạn những nội dung bổ ích. Tp.HCM, ngày 01/09/2016 Tác giả

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 13/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

NỘI DUNG SÁCH Sách ngắn gọn, gồm một số bài viết được tham khảo của một số tác giả, một số bài nằm trong gói Documentation của Abaqus và một số bài toán gặp trong thực tế. Tên tài liệu tham khảo sẽ được đề cập ở cuối bài viết. Nội dung được sắp xếp theo trình tự từ cơ bản đến phức tạp. Sách đề cập đến một số vấn đề cơ bản hay gặp trong tính toán thiết kế, bao gồm một số bài toán về phân tích tĩnh và nhiệt. Bên cạnh phần nội dung chính là cách sử dụng phần mềm, tác giả cũng trình bày phần Phụ Lục để giúp bạn đọc một số công cụ tính toán các thông số đặc tính vật liệu thép đầu vào. Bạn đọc lưu ý ở mỗi công thức trong phần Phụ Lục, các ký hiệu có thể bị lặp lại nhưng lại là các thông số khác nhau do được trích dẫn từ các tiêu chuẩn khác nhau. Các bạn yên tâm vì chúng đã được định nghĩa rõ ràng trong từng công thức. Hi vọng phần phụ lục này sẽ giúp ích nhiều cho bạn đọc.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 14/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt

Nghĩa Tiếng Việt

Viết tắt của

CAE

Computer Engineering

FEA

Finite Element Analysis

Phân tích phần tử hữu hạn

FEM

Finite Element Method

Phương pháp phần tử hữu hạn

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Aided Kỹ thuật hỗ trợ nhờ máy tính

Trang 15/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]

Abaqus Keywords Reference Manual 6.12.

[2]

Getting Start with Abaqus: Interative Edition, Section 8 Nonlinearity.

[3]

Professor Suvranu De, Introduction to Finite Elements, Department of Mechanical, Aerospace and Nuclear Engineering.

[4]

API Spec 5L, Specification for Line Pipe, 2004.

[5]

Abaqus/CAE User’s Manual 6.12, 70 The Partition Toolset.

[6]

Holman, Heat Transfer 10th Edition, Setion 2-11, Page 2-50, McGraw Hill, 2010.

[7]

Abaqus Example Problems Manual, Section 5.1.5, Abaqus Document 6.12.

[8]

Abaqus Example Problems Manual, Section 5.1.6, Abaqus Document 6.12.

[9]

Abaqus/CAE User’s Manual 6.12, 17.6.1 Verifying Your Mesh.

[10]

Abaqus Document 6.12, Get Started, Section 12.8.

[11]

James M. Gere at al, Mechanics of Materials Full SI Edition, 8th Edition, 2013.

[12]

ASME VIII-Section 2, Appendix 3.D.3 & 3.D.5, 2010.

[13]

Hoàng Đình Tín, Cơ Sở Truyền Nhiệt, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2003.

[14]

DNV-OS-F101, Submarine Pipeline Systems, August, 2012.

[15]

API 5L, Specification for Line Pipe, 45th Edition.

[16]

Abaqus Document 6.12, Get Started, Section 10.

[17]

ANA-DIANA ANCAS and D. GORBANESCU, Theoretical Models in the Study of Temperature Effect on Steel Mechanical Properties, 2006.

[18]

DNV-RP-F110, Global Buckling of Submarine Pipelines, 2007.

[19]

Abaqus/CAE User's Manual 6.12, 11.7 Modeling Rigid Bodies and Display Bodies.

[20]

Getting Start with Abaqus: Interative Edition, 12.6 Abaqus/Standard 2-D Example: Forming a Channel.

[21]

Abaqus Example Problems Manual 6.12, Section 1.3.5 Extrusion of a Cylindrical Metal Bar with Frictional Heat Generation.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 16/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

[22]

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Getting Start with Abaqus: Interative Edition, Section 4.1 Element Formulation and Integration.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 17/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1

GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ABAQUS

1.1

Giao diện phần mềm Abaqus Để khởi động ABAQUS/CAE, với hệ điều hành window 7 thường thực hiện như sau: Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE.

Hình 1-1: Tính năng của Abaqus lúc mới khởi động chương trình Cửa sổ chính ABAQUS/CAE như Hình 1-2, bao gồm các thành phần sau đây: (1) Thanh tiêu đề (Title bar): Thông báo phiên bản ABAQUS/CAE đang sử dụng và tên kho số liệu mô hình hiện hành. (2) Thanh menu (Menu bar): Chứa toàn bộ các chức năng của ABAQUS/CAE. (3) Thanh công cụ (Tool bar): Chứa một số chức năng thường dùng trong Menu. (4) Thanh môi trường (Context bar): Chứa các Module chức năng của ABAQUS/CAE, cho phép người sử dụng lựa chọn module hiện hành. (5) Cây mô hình (Model tree): Hiển thị trực quan đặc tính các phương diện của mô hình. Sử dụng cây mô hình có thể dễ dàng trao đổi giữa các Module chức năng, có thể thực hiện hầu hết các chức năng của thanh menu và thanh công cụ. (6) Vùng đồ họa (Viewport): Hiển thị mô hình hình học và có thể thực hiện các thao tác lệnh trên đó. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 18/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

(7) Vùng công cụ (Toolbox area): Chứa các chức năng tương ứng với mỗi một Module được chọn, thuận tiện cho người sử dụng. (8) Vùng thông báo (Prompt area): Thông báo cho người sử dụng bước tiếp theo nên làm việc gì để dễ dàng đưa ra quyết định cho bước tiếp theo. (9) Vùng thông tin (Message area): Hiển thị thông tin trạng thái và thông tin cảnh báo hiện hành. (10) Cửa sổ tiếp nhận mệnh lệnh (Command line interface): Sử dụng ngôn ngữ Python có trong ABAQUS/CAE, có thể sử dụng cửa sổ tiếp nhận bằng cách nhập mệnh lệnh Python và biểu đạt cách thức tính toán số học.

Hình 1-2: Giao diện phần mềm Abaqus 1.2

Tính năng phần mềm Abaqus Abaqus có khả năng phân tích những bài toán tĩnh và bài toán động, có khả năng mô phỏng những thay đổi phức tạp về hình dạng của vật rắn, truyền nhiệt, động lực học lưu chất, bài toán động lực học vật rắn, dao động, mất ổn định và âm học cho cả mô hình hai chiều hoặc ba chiều.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 19/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Abaqus có thư viện phần tử rộng lớn, bao gồm một số phần tử như vật rắn đàn hồi, vật liệu dẫn nhiệt, vật liệu dẫn điện, vật liệu xốp, vật liệu rời, bê tông, đất, … Đó là một số tính năng nổi bật của Abaqus, tất cả đều dựa trên nền tảng lý thuyết mạnh mẽ và tài liệu lý thuyết được hỗ trợ rất tốt (Documentation). Vì lý do này mà Abaqus được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp, cụ thể như công nghiệp máy bay, ô tô, các công ty dầu khí, sản xuất linh kiện vi điện tử,… 1.3

Trợ giúp của Abaqus Bộ cài phần mềm Abaqus có bộ Documentation trợ giúp người dùng cách sử dụng phần mềm, trình bày các công thức tính toán, các giải thuật được sử dụng trong phần mềm và cả các file phân tích CAE kèm theo nhằm hỗ trợ cho việc học và tự kiểm tra bài tập. Documentation ở cả hai dạng: file.pdf hoặc HTML Documentation. Sau khi cài đặt xong phần mềm Abaqus, bạn tiến hành cài đặt Documentation. Đối với Abaqus 6.12.1, Documentation được lưu trữ trong gói cài đặt trong Folder docs. Ví dụ: D:\SOFTWARES\ABAQUS\ABAQUS 6.12\docs\Disk1\InstData\Windows\VM > nhắp kép chuột lên file Install.exe và tiến hành cài đặt. Nhắp lên Start (biểu tượng Windows) ở góc trái dưới cùng màn hình > All Programs > Abaqus 6.12 Documentation > HTML Documentation. Xuất hiện giao diện như sau:

Hình 1-3: Giao diện HTLM Documentation Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 20/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Sau đây sẽ giới thiệu một số trang trong gói Documentation của Abaqus. 1.3.1 Abaqus/CAE User's Manual Trang này sẽ trợ giúp cho người sử dụng tìm hiểu các thao tác sẽ gặp trong Abaqus. Từ giao diện, tạo mô hình, gán đặc tính vật liệu, phân vùng, chia lưới, tạo bộ lắp, tạo bước phân tích, gắn đặc tính tương tác (tiếp xúc), gắn tải trọng, điều kiện biên, tạo tác vụ tính toán, quan sát kết quả... và các tùy chọn có trong từng bước của mô hình phân tích FEA. Khi xây dựng mô hình phân tích, cần trợ giúp sử dụng phím F1. 1.3.2 Abaqus Analysis User's Manual Trang này giải thích cụ thể cách lựa chọn các thông số đầu vào, từ việc định nghĩa các thông số là gì và ứng dụng các thông số này như thế nào. Một số kỹ thuật nâng cao nhằm làm tăng độ chính xác của mô hình phân tích cũng được đề cập và cả việc hướng dẫn xuất kết quả phân tích theo chủ đích. 1.3.3 Abaqus Example Problems Manual Trang này bao gồm các kiểu phân tích mô hình phần tử hữu hạn. Ví dụ như phân tích tĩnh, phân tích động, phân tích truyền nhiệt, phân tích động lực học lưu chất, phân tích đất, phân tích điện, phân tích truyền khối, phân tích tối ưu hóa kết cấu… Việc chia thành từng kiểu phân tích như vậy giúp người sử dụng dễ dàng tìm hiểu vấn đề mình quan tâm hơn. Mỗi chủ đề nhỏ trong từng kiểu phân tích có các ví dụ minh họa để người đọc học tập thuận tiện hơn. Các file học tập trong trang này thường có đuôi file_name.inp. Cách nhập file_name.inp trợ giúp việc học thường ở cuối mỗi chủ đề của ví dụ phân tích ngay sau dòng chữ Input file. Ví dụ: 1. Trên trang Abaqus Example Problems Manual > Sổ đường dẫn 1.1.12 Transient loading of a viscoelastic bushing > Kéo thanh trượt bên phải màn hình tìm đến vị trí như Hình 1-4.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 21/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 1-4: Vị trí của file_name.inp 2. Bấm chuột phải lên viscobushing.inp > Chọn Mở liên kết trong tab mới. Lúc này liên kết sẽ được mở ở trong tab mới, quan sát thông tin trang Web chúng ta sẽ thấy được đường dẫn chỉ đến nơi folder chứa viscobushing.inp là http://duc-pc:2080/v6.12/books/eif/viscobushing.inp. 3. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\1.3.3 Viscobushing. 4. C:\SIMULIA\Documentation\docs\v6.12\books\eif > Copy viscobushing.inp và dán vào Folder 1.3 Viscobushing. 5. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 6. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\1.3.3 Viscobushing. 7. File > Import > Model, xuất hiện hộp thoại Import Model. 8. Bên phải File Filter > Chọn Abaqus Input File (*.inp, *.pes) > Chọn file mang tên viscobushing.inp > OK. 9. Chi tiết đã được import xong. Bây giờ chúng ta lưu lại File.CAE bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là viscobushing. c. Bấm OK. Sau đó chúng ta tiếp tục tìm hiểu các hướng dẫn để thực hành các bài tập trong trang này. 1.3.4 Getting Started with Abaqus: Interactive Edition Đây là trang mà người mới tiếp cận với Abaqus nên đọc trước, trang này trình bày những chỉ dẫn cụ thể từng bước một để một người có kiến thức nền cơ bản có thể đọc hiểu và làm theo các bài tập có sẵn hướng dẫn. Một số bài tập trong trang này Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 22/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

được trình bày chi tiết từ bước tạo hình cho đến khi hoàn thành mô hình phân tích, một số bài tập được làm sẵn và lưu dưới dạng file_name.py. Ví dụ: Cách nhập file_name.py trợ giúp việc học. 1. Trên trang Getting Started with Abaqus: Interactive Edition > Sổ đường dẫn A Example Files > Bên dưới A.6 Nonlinear skew plate ta thấy gsi_nlskewplate_caemodel.py > Bôi đen chọn toàn bộ các dòng text bên dưới gsi_nlskewplate_caemodel.py > Dán vào Notepad và đổi đuôi file thành gsi_nlskewplate_caemodel.py. 2. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\1.3.4 Gsi_nlskewplate_caemodel. 3. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 4. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\1.3.4 Gsi_nlskewplate_caemodel. 5. File > Run Script, xuất hiện hộp thoại Import Model > Chọn Chọn file mang tên gsi_nlskewplate_caemodel.py > OK. 6. Chi tiết đã được import xong. Bây giờ chúng ta lưu lại file_name.cae bằng cách: File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

Sau đó chúng ta tiếp tục tìm hiểu các hướng dẫn để thực hành các bài tập trong trang này. 1.4

Các bước của một mô hình phân tích FEA Một mô hình phân tích FEA trong Abaqus điển hình thường bao gồm các bước sau đây: Bước 1:

Tạo mô hình, trong bước này các bạn sẽ được tiếp xúc với các công cụ Modeling của Abaqus, tạo Sketch, tạo chi tiết phân tích 2D hoặc 3D tùy theo yêu cầu bài toán. Hoặc là bạn sẽ nhập mô hình từ một file trung gian khác được xuất ra từ một phần mềm thiết kế 3D nào đó.

Bước 2:

Chia vùng (phân vùng) hay cắt tưởng tượng chi tiết thành nhiều phần nhỏ hơn thuận lợi để cho việc chia lưới (việc này cần thiết khi có yêu cầu đặc biệt, sẽ có trong những bài toán hình dạng chi tiết hoặc cụm chi tiết phức tạp, hoặc tải trọng phức tạp, hoặc yêu cầu xử lý kết quả phức tạp).

Bước 3:

Gán vật liệu cho tất cả các chi tiết trong mô hình phân tích.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 23/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Bước 4:

Chia lưới cho chi tiết hoặc cụm chi tiết.

Bước 5:

Tạo cụm lắp ráp trong môi trường Abaqus.

Bước 6:

Xác định các bước phân tích. Bước phân tích mô tả trình tự tải trọng tác dụng theo thời gian. Bước phân tích phải được thiết lập trước bước đặt tải trọng (Bước 7). Bài toán có ý nghĩa hay không chính là nhờ việc thiết lập đúng các bước phân tích.

Bước 7:

Xác định điều kiện biên và đặt tải trọng. Mô tả điều kiện biên và tải trọng theo bước phân tích.

Bước 8:

Chạy mô phỏng.

Bước 9:

Quan sát kết quả.

Bước 10:

Xuất kết quả và xử lý kết quả.

Việc chia lưới (Bước 4) có thể chia riêng cho một Part hoặc cho cả Assembly đều được. Thứ tự của việc chia lưới chỉ cần thực hiện trước Bước 8 và sau Bước 2 ở trên là được. 1.5

Hệ đơn vị trong Abaqus Abaqus không có thanh Menu nào dành riêng để chuyển đổi đơn vị, tất cả đều được hiểu ngầm là thống nhất như Bảng 1-6. Lưu ý là hệ đơn vị sẽ thống nhất trong một model là hệ US (ft), US (inch), SI (m) hay SI (mm). Xem Bảng 1-1 tới Bảng 1-6 dưới đây [1]. Bảng 1-1: Các hệ số chuyển đổi tổng quát Quantity

U.S. unit 1 in 1 ft 1 mile 1 in2 1 ft2 1 acre 1 in3 1 ft3 1 US gallon

Length

Area

Volume

SI equivalent 0.025400 m 0.30480 m 1609.3 m 0.64516 × 10−3 m2 0.092903 m2 4046.9 m2 0.016387 × 10−3 m3 0.028317 m3 3.7854 × 10−3 m3

Bảng 1-2: Đặc tính gần đúng của thép hợp kim nhẹ ở nhiệt độ phòng Quantity Conductivity Density

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

U.S. unit 28.9 Btu/ft hr °F 2.4 Btu/in hr °F 15.13 slug/ft3 (lbf s2/ft4) 0.730 × 10−3 lbf s2/in4 0.282 lbm/in3

SI unit 50 W/m °C 7800 kg/m3

Trang 24/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Quantity Elastic modulus Specific heat Yield stress

U.S. unit 30 × 10 psi 0.11 Btu/lbm °F 30 × 103 psi

SI unit 207 × 10 Pa 460 J/kg °C 207 × 106 Pa

6

9

Bảng 1-3: Các hệ số chuyển đổi trong phân tích ứng suất Quantity

U.S. unit 1 slug/ft3 = 1 lbf s2/ft4 1 lbf s2/in4 1 ft lbf 1 lbf 1 slug = 1 lbf s2/ft 1 lbf s2/in 1 ft lbf/s 1 psi (lbf/in2)

Density Energy Force Mass Power Pressure, Stress

SI equivalent 515.38 kg/m3 10.687 × 106 kg/m3 1.3558 J (N m) 4.4482 N (kg m/s2) 14.594 kg (N s2/m) 175.13 kg 1.3558 W (N m/s) 6894.8 Pa (N/m2)

Bảng 1-4: Các hệ số chuyển đổi trong phân tích truyền nhiệt Quantity

U.S. unit 1 Btu/ft hr °F 1 Btu/in hr °F 1 lbm/in3 1 Btu 1 Btu/in2 hr 1 Btu/hr 1 Btu/lbm °F 1 °F

Conductivity Density Energy Heat flux density Power Specific heat Temperature

SI equivalent 1.7307 W/m °C 20.769 W/m °C 27680. kg/m3 1055.1 J 454.26 W/m2 0.29307 W 4186.8 J/kg °C 5/9 °C 9/5 × Temp °C + 32° 9/5 × Temp °K − 459.67°

Temp °F

Bảng 1-5: Các hằng số quan trọng Constant Absolute zero Acceleration of gravity Atmospheric pressure Stefan-Boltzmann constant

U.S. unit −459.67 °F 32.174 ft/s2 14.694 psi 0.1714 × 10−8 Btu/hr ft2 °R4 where °R = °F + 459.67

SI unit −273.15 °C 9.8066 m/s2 0.10132 × 106 Pa 5.669 × 10−8 W/m2 °K4 where °K = °C + 273.15

Bảng 1-6: Sự thống nhất đơn vị Quantity

SI (m)

SI (mm)

US Unit (ft)

Length Force Mass Time Stress

m N kg s Pa (N/m2)

mm N tonne (103 kg) s MPa (N/mm2)

ft lbf slug s lbf/ft2

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

US Unit (inch) in lbf lbf s2/in s psi (lbf/in2) Trang 25/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

1.6

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Quantity

SI (m)

SI (mm)

US Unit (ft)

Energy Density

J (N × m) kg/m3

mJ (10−3 J) tonne/mm3

ft lbf slug/ft3

US Unit (inch) in lbf lbf s2/in4

Một số loại phần tử trong Abaqus

1.6.1 Phần tử thanh (Truss) Phần tử thanh được sử dụng trong trường hợp kết cấu chỉ chịu tải kéo và/ hoặc nén. Nên kết quả ứng suất kéo/ nén (hoặc ứng suất tương đương) sinh ra tại tiết diện bằng nhau trên cùng 1 thanh đồng chất là như nhau. Phần tử thanh có hình dạng như sau:

Hình 1-5: Phần tử thanh 1.6.2 Phần tử dầm (Beam) Phần tử dầm được sử dụng trong trường hợp kết cấu chịu tải kéo và/ hoặc nén và/ hoặc uốn và/ hoặc xoắn, dành cho chi tiết có mặt cắt định hình, những mặt cắt này có sẵn trong thư viện bằng việc gán profile mặt cắt cho mô hình. Các phần tử này có thể là bậc 1 (Linear, không có thêm node nào ở giữa 2 node ở đỉnh) hoặc bậc 2 (Quadratic, có thêm một node nằm giữa 2 node ở đỉnh). Phần tử Beam có thể có mặt cắt hình chữ C, hình chữ T, hình vành khăn (Pipe) hoặc hình chữ I.

Hình 1-6: Phần tử dầm bậc 1

Hình 1-7: Phần tử dầm bậc 2

1.6.3 Phần tử Shell (2D hoặc 3D) Phần tử shell có hình tam giác hoặc tứ giác. Các phần tử này có thể là bậc 1 (Linear, không có thêm node nào ở giữa cạnh của tam giác hoặc tứ giác) hoặc bậc 2 (Quadratic, có thêm một node nằm ở giữa hai node đỉnh của tam giác hoặc tứ giác). Giả sử vật liệu có chiều dày là t. Dùng phần tử shell khi ứng xử của vật liệu tại bất kỳ một điểm nào chạy theo phương vuông góc với chiều dày t xấp xỉ giống nhau. Thường dùng phần tử shell khi phân tích mất ổn định cục bộ cho chi tiết có chiều Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 26/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

dày rất mỏng (tỉ số chiều cao/ chiều rộng của mặt cắt rất nhỏ) và dùng phân tích cho ống có tỉ số đường kính ngoài cùng/ chiều dày đường ống ≥ 20.

Hình 1-8: Phần tử tứ giác bậc 1

Hình 1-9: Phần tử tứ giác bậc 2

Hình 1-10: Phần tử tam giá bậc 1

Hình 1-11: Phần tử tam giác bậc 2

1.6.4 Phần tử Solid (khối đặc) 2D Phần tử Solid 2D có thể có hình tam giác thẳng (hoặc tam giác cong), tứ giác thẳng (hoặc tứ giác cong). Các phần tử này có thể là bậc 1 (Linear, không có thêm node nào ở giữa hai node đỉnh của tam giác hoặc tứ giác) hoặc bậc 2 (Quadratic, có thêm một node nằm ở giữa hai node đỉnh của tam giác hoặc tứ giác). Khi một chi tiết hình hộp (Solid 3D) có hình học đối xứng và chịu tải đối xứng qua mặt phẳng. Giả sử tồn tại một mặt phẳng cắt bất kỳ chạy dọc theo 1 phương thì tất cả các lát cắt đều giống nhau, cắt một lát mỏng bằng một mặt phẳng và lát mỏng (mặt cắt) ấy đại diện được cho toàn bộ ứng xử của chi tiết. Lúc này ta dùng phần tử 2D phẳng. Phần tử 2D phẳng có hình dạng như phần tử Shell. Ứng dụng trong kết cấu, có hai kiểu phần tử thường được sử dụng, đó là: Phần tử Plane Stress Sử dụng phần tử Plane Stress khi chiều dày của vật thể là khá nhỏ so với các kích thước ngang. Ứng suất là một hàm trong hệ tọa độ phẳng, các ứng suất trượt hoặc ứng suất vuông góc với mặt phẳng đang mô hình là bằng 0. Phần tử Plane Stress phải được mô hình trên mặt phẳng X-Y, tất cả các tải trọng và biến dạng cũng chỉ được đặt trong mặt phẳng này. Phương pháp mô hình này thường được áp dụng cho các vật thể mỏng, phẳng. Phần tử Plane Strain

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 27/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Sử dụng phần tử Plane Strain khi biến dạng của vật thể chịu tải trọng là một hàm của hệ tọa độ phẳng. Các biến dạng trượt hoặc biến dạng vuông góc với mặt phẳng đang mô hình là bằng 0 (Bài tập 2.5). Phần tử Plane Strain phải được mô hình trên mặt phẳng X-Y, tất cả các tải trọng và biến dạng cũng chỉ được đặt trong mặt phẳng này. Phương pháp mô hình này thường được áp dụng cho các vật thể khá dày so với các kích thước ngang. Do đó biến dạng được giả sử bằng 0 theo phương chiều dày (Bài tập 7.3). 1.6.5 Phần tử Solid 3D Phần tử Solid 3D có thể có hình tứ diện, hình ngũ diện (hình nêm) hay hình lục diện như bên dưới. Phần tử Solid 3D có thể bậc 1 (không có thêm node ở giữa hai node đỉnh) hoặc bậc 2 (có thêm node ở giữa hai node đỉnh, đối với hình ngũ diện dạng lăng trụ thì đặc biệt). Dùng phần tử Solid 3D khi vật thể có dạng khối đặc. Hình dạng của chi tiết khối đặc không được thư viện mô hình hóa hỗ trợ.

Hình 1-12: Phần tử lục diện bậc 1

Hình 1-13: Phần tử luc diện bậc 2

Hình 1-14: Phần tử ngũ diện bậc 1

Hình 1-15: Phần tử ngũ diện bậc 2

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 28/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

Hình 1-16: Phần tử tứ diện bậc 1

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 1-17: Phần tử tứ diện bậc 2

Khi chia lưới, đối với những chi tiết có hình dạng mà sau khi phân vùng (Partition) có thể chia lưới bằng phần tử 6 mặt thì ưu tiên việc chia phần tử 6 mặt trước. Nếu không thể chia lưới bằng phần tử 6 mặt được mới chia lưới sử dụng phần tử 4 mặt. 1.7

Cách định nghĩa một chi tiết (part) Khi bạn tạo một chi tiết, bạn phải chỉ định không gian mô hình hóa mà chi tiết sẽ dược xây dựng. Bạn có thể gán một trong ba loại không gian mô hình hóa sau đây.

1.7.1 Không gian ba chiều (3D) Abaqus/CAE nhúng chi tiết trong hệ tọa độ 3 chiều X, Y, Z. Một chi tiết 3D có thể chứa bất kỳ tính năng kết hợp nào của khối đặc (solid), tấm vỏ (shell), dây (wire). Bạn có thể mô hình hóa chi tiết 3D sử dụng phần tử khối đặc, tấm vỏ, dầm, thanh hoặc màng mỏng. 1.7.2 Không gian 2D phẳng Abaqus/CAE nhúng chi tiết trong mặt phẳng X-Y. Một chi tiết 2D có thể chứa bất kỳ tính năng kết hợp nào của tấm vỏ (shell) và khung dây (wire), tất cả các tính năng này được mô hình trên một mặt phẳng. Bạn có thể mô hình hóa chi tiết 2D phẳng sử dụng phần tử khối đặc liên tục (Solid 2D), phần tử dầm hoặc phần tử thanh trong không gian 2D phẳng. 1.7.3 Đối xứng trục (Axisymmetric) Abaqus/CAE nhúng chi tiết trong mặt phẳng X-Y với trục Y là trục xoay. Một chi tiết khối đặc hoặc tấm vỏ 3D có hình học và tải đối xứng quanh một trục quay có thể được định nghĩa bằng một lát cắt phẳng chứa trục đối xứng. Giả sử rằng lát mỏng này đại diện được cho toàn bộ ứng xử của mô hình. Khi đó bạn có thể mô hình hóa chi tiết đối xứng trục xoay sử dụng phần tử khối đặc liên tục (Solid 2D) đối xứng trục hoặc phần tử tấm vỏ đối xứng trục.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 29/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

1.8

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Kiểu chi tiết Khi bạn tạo ra một chi tiết mới hoặc nhập một chi tiết từ một phần mềm có định dạng khác, bạn phải chọn kiểu chi tiết. Các kiểu có thể có trong Abaqus/Standard và Abaqus/Explicit trong sách này như sau:

1.8.1 Biến dạng được (deformable) Là chi tiết bất kỳ có hình dạng đối xứng trục quay, 2D hoặc 3D mà bạn có thể tạo mới hoặc nhập vào đều có thể định nghĩa là deformable. Deformable part đại diện cho một chi tiết có thể biến dạng được khi chịu tải, tải có thể là tải cơ, nhiệt hoặc điện. Abaqus/CAE mặc định tạo chi tiết mới là deformable. 1.8.2 Dicrete rigid (chi tiết cứng tuyệt đối có hình dạng bất kỳ) Một discrete rigid part tương tự như deformable part là có thể có hình dạng bất kỳ. Tuy nhiên, discrete part được giả sử là cứng tuyệt đối và được sử dụng trong phân tích có tiếp xúc để mô hình hóa các vật thể không thể biến dạng hoặc biến dạng rất ít. 1.8.3 Analytical rigid (chi tiết cứng tuyệt đối có hình dạng trơn) Analytical rigid part thì tương tự như discrete rigid part trong việc sử dụng để đại diện cho bề mặt trong phân tích tiếp xúc. Tuy nhiên, hình học của analytical rigid part là không được tùy ý và bắt buộc phải được tạo hình từ những đường thẳng, đường cong trơn, cung hoặc đường bậc hai. 1.9

Kích cỡ chi tiết Khi bạn tạo một chi tiết mới, bạn phải chọn kích cỡ xấp xỉ (approximate size) của chi tiết. Kích cỡ mà bạn điền vào Abaqus/CAE để tính toán kích thước tờ vẽ Sketch và không gian lưới của Sketch. Bạn có thể thiết lập approximate size của chi tiết để phù hợp với kích thước lớn nhất của chi tiết khi hoàn thiện. Nếu bạn phát hiện kích cỡ chi tiết vượt quá kích cỡ của khung lưới trên Sketch, bạn dùng tùy chỉnh trong Sketch để tăng kích cỡ khung lưới. Bạn không thể thay đổi kích thước của chi tiết sau khi bạn tạo nó. Tuy nhiên, bạn có thể copy chi tiết đó để tạo chi tiết mới và phóng to hoặc thu nhỏ (scale) chi tiết khi copy.

1.10

Bậc tự do trong Abaqus Bậc tự do trong Abaqus được ký hiệu như sau: U1: là dịch chuyển theo phương X, trong Abaqus gọi là Component 1. U2: là dịch chuyển theo phương Y, trong Abaqus gọi là Component 2. U3: là dịch chuyển theo phương Z, trong Abaqus gọi là Component 3.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 30/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

UR1: là quay theo trục X, trong Abaqus gọi là Component 4. UR2: là quay theo trục Y, trong Abaqus gọi là Component 5. UR3: là quay theo trục Z, trong Abaqus gọi là Component 6. Y U2

UR2

U1 UR3 O

UR1

X

Z U3

Hình 1-18: Bậc tự do trong Abaqus Tùy từng điều kiện bài toán mà ta áp đặt bậc tự do (điều kiện biên) sao cho mô tả đúng trạng thái và thứ tự của tải theo thời gian (bước phân tích). 1.11

Phân tích tuyến tính và phi tuyến

1.11.1 Phân tích tuyến tính (linear analysis) Phân tích tuyến tính là phân tích trong đó mối quan hệ giữa tải trọng tác dụng và đáp ứng là tuyến tính. Ví dụ: Một lò xo tuyến tính giãn dài 1 m khi chịu tải trọng tĩnh 10 N, lò xo sẽ biến dạng 2 m khi tải trọng tác dụng là 20 N. Ta nói phân tích là tuyến tính. 1.11.2 Phân tích không tuyến tính (nonlinear analysis) Bài toán kết cấu phi tuyến là khi kết cấu chịu tải trọng, độ cứng của kết cấu thay đổi theo độ võng của nó. Tất cả các kết cấu vật lý thể hiện ứng xử không tuyến tính. Phân tích tuyến tính là một sự xấp xỉ đủ để sử dụng với mục đích thiết kế. Nhưng chưa đủ trong mô phỏng quá trình gia công như là rèn, dập, phân tích va chạm, phân tích các chi tiết cao su, bánh xe…

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 31/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 1-19: Đặc tính của lò xo tuyến tính và phi tuyến Do độ cứng phụ thuộc vào chuyển vị, độ linh hoạt không còn được tính bằng cách nhân tải trọng để tính toán chuyển vị cho tải trọng đó. Trong phân tích ngầm định phi tuyến (nonlinear implicit analysis), độ cứng của kết cấu được sắp xếp và lấy nghịch đảo nhiều lần trong suốt thời gian phân tích, do đó chi phí phân tích ngầm định phi tuyến cao hơn nhiều so với phân tích ngầm định tuyến tính (linear implicit analysis). Do đáp ứng của hệ thống phi tuyến là một hàm không tuyến tính theo độ lớn của tải trọng tác dụng, do đó không thể tạo ra phép giải cho tất các các trường hợp tải trọng khác nhau bằng cách chồng chập. Mỗi trường hợp tải trọng phải được định nghĩa và được giải bằng một phân tích riêng. 1.11.3 Nguyên nhân của phi tuyến Có 3 nguyên nhân của sự phi tuyến trong mô phỏng cơ học kết cấu: 1. Tính phi tuyến của vật liệu. 2. Tính phi tuyến của điều kiện biên. 3. Tính phi tuyến của hình học kết cấu. 1.11.4 Tính phi tuyến của vật liệu Hầu hết vật liệu kim loại có mối quan hệ ứng suất/biến dạng là tuyến tính khi giá trị biến dạng nhỏ. Nhưng ở biến dạng cao hơn điểm chảy dẻo của vật liệu, đáp ứng trở nên phi tuyến và không thể phục hồi đáp ứng tuyến tính. Để hiểu rõ hơn về tính phi tuyến của vật liệu, xem Phụ Lục 1 và Phụ Lục 2.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 32/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1.11.5 Phi tuyến do điều kiện biên Tính phi tuyến của điều kiện biên xuất hiện nếu điều kiện biên thay đổi khi phân tích. Để minh họa, chúng ta đi xem xét dầm công xôn như biến dạng dưới tải trọng tác dụng cho tới khi chạm vào một điểm dừng.

Hình 1-20: Dầm công xôn đang chịu tải Biến dạng theo phương thẳng đứng của đầu dầm có quan hệ tuyến tính với tải (nếu biến dạng là nhỏ) cho tới khi tiếp xúc với điểm dừng. Sau đó bỗng nhiên thay đổi điều kiện biên của đầu dầm, ngăn cản mọi chuyển động theo phương đứng, và do đó đáp ứng của dầm không còn tuyến tính nữa. Sự phi tuyến do điều kiện biên là cực kỳ không liên tục, khi tiếp xúc xuất hiện trong lúc mô phỏng, có sự thay đổi lớn và tức thời đáp ứng của kết cấu. 1.11.6 Phi tuyến do hình học Nguyên nhân thứ ba của sự phi tuyến liên quan đến sự thay đổi về hình học của kết cấu khi phân tích. Phi tuyến do hình học xuất hiện khi độ lớn của chuyển vị ảnh hưởng lên đáp ứng của kết cấu. Điều này có thể gây ra bởi: 1. Độ võng lớn hoặc góc xoay lớn. 2. Sự oằn ngược (snap through). 3. Ứng suất ban đầu hoặc biến cứng do tải. F F

Hình 1-21: Độ võng lớn của dầm công xôn Khi độ võng đầu dầm nhỏ, phân tích có thể xem là xấp xỉ tuyến tính. Tuy nhiên, khi độ võng đầu dầm lớn, hình dạng của kết cấu thay đổi, do đó độ cứng thay đổi. Hơn nữa, nếu tải trọng không còn vuông góc với dầm, tác động của tải trọng lên kết cấu thay đổi nghiêm trọng. Khi dầm công xôn biến dạng, tải trọng được phân ra thành một thành phần vuông góc với dầm và một thành phần tác dụng dọc theo chiều dài dầm. Cả hai ảnh hưởng này góp phần vào đáp ứng phi tuyến của dầm công xôn (độ cứng kết cấu thay đổi khi tăng tải trọng lên).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 33/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Độ võng lớn và góc xoay lớn được cho là có ảnh hưởng quan trọng lên cách kết cấu mang tải trọng. Tuy nhiên, chuyển vị không nhất thiết phải tương đối lớn so với kích thước của kết cấu mới ảnh hưởng đến tính phi tuyến. Xem xét sự oằn ngược của tấm chịu áp lực như Hình 1-22.

Hình 1-22: Tấm oằn khi chịu áp lực Trong ví dụ này, có sự thay đổi mạnh mẽ về độ cứng của tấm khi biến dạng. Khi tấm bị oằn ngược, độ cứng trở nên âm. Do đó, mặc dù độ lớn của chuyển vị là khá nhỏ so với kích thước của bảng, có sự thay đổi quan trọng về tính phi tuyến, do đó tính phi tuyến do hình học trong mô phỏng cũng phải được xem xét. 1.11.7 Tài liệu tham khảo Phần này được trích từ [2]. Cụ thể như sau: [1]

Getting Start with Abaqus: Interative Edition, Section 8 Nonlinearity.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 34/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

2

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

PHÂN TÍCH CƠ BẢN CHO HỆ KHÔNG CÓ TIẾP XÚC (CONTACT) Với phương châm tài liệu ngắn gọn và có thể truyền tải nhiều về phần phân tích. Chương này chỉ trình bày một số lệnh để mô hình hóa chi tiết đơn giản cần phân tích. Do đó tài liệu sẽ không đi sâu vào vấn đề mô hình hóa (vẽ vật thể) cho những chi tiết có hình dạng phức tạp. Những mô hình phức tạp này thường được mô hình trong những phần mềm 3D chuyên dụng khác. Sau đó sẽ xuất ra file trung gian và nhập vào trong Abaqus.

2.1

Định nghĩa phân tích ứng suất tĩnh Phân tích ứng suất tĩnh (static stress analysis) là phân tích mà ảnh hưởng của quán tính được bỏ qua. Phân tích có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến và bỏ qua ảnh hưởng đáp ứng của vật liệu theo thời gian (đáp ứng của vật liệu theo tốc độ biến dạng). Thí dụ 1: Khi vật liệu chịu va đập với tốc độ đủ nhanh, lúc này đáp ứng của vật liệu sẽ hóa giòn (do không đủ thời gian để phục hồi lại các đặc tính vật liệu) và va đập này chịu ảnh hưởng rất nhiều từ quán tính. Do đó, ta không thể phân tích va đập bằng phân tích tĩnh. Thí dụ 2: Khi tải trọng được gia trọng từ từ, ảnh hưởng của quán tính là nhỏ và có thể bỏ qua được, tính hóa giòn của vật liệu sẽ không bị ảnh hưởng do tốc độ biến dạng nhỏ. Lúc này ta sử dụng phân tích tĩnh (static analysis).

2.2

Phân tích tĩnh cho hệ thanh chịu tải trọng tĩnh Phần tử thanh (truss) trong Abaqus được mô hình bằng một tiết diện hình tròn. Thanh chỉ chịu kéo hoặc nén, vì vậy khi hiển thị kết quả ứng suất tương đương trong thanh. Ta thấy với những mặt cắt bằng nhau của cùng một thanh mã màu sẽ giống nhau. Bài toán: Một hệ thanh như hình vẽ, đường kính mỗi thanh là 5 cm. Vật liệu thép: E = 207×109 Pa, ν = 0.3, khối lượng riêng là   7850 kg/m3 . Hãy tìm phân bố ứng suất, chuyển vị trên thanh.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 35/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS 1m

1m

1m

1m

1m

1m

1m 10,000 N

Hình 2-1: TrussFrame Nhận xét: Bài toán này cho biết kích thước đầu vào và đặc tính vật liệu là hệ SI (m). Vì vậy chúng ta sẽ sử dụng sự thống nhất đơn vị SI (m) theo Bảng 1-6. Các thanh có đường kính lớn. Vì vậy khi phân tích sẽ tính luôn cả tải trọng bản thân. Lưu ý khi chia lưới đối với hệ thanh, chọn approximate global element size là kích thước của cạnh lớn nhất. 2.2.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\2.1 TrussFrame. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\2.1 TrussFrame. Như vậy khi ta lưu mô hình phân tích sẽ nằm hoàn toàn trong Folder này mà không sợ mất công tìm kiếm ở nơi khác. Để thuận lợi hơn trong việc chọn hướng nhìn ta tiến hành như sau: 4. Từ Menu, chọn View > Toolbars > Views. 5. Trong Model Tree nhắp kép chuột lên Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model1, hộp thoại Create Part xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là TrussFrame. b. Dưới Modeling Space chọn 2D Planar. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 36/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Type chọn Deformable. d. Base Feature chọn Wire. e. Trong Approximate Size nhập giá trị 4. Độ chia lưới (Grid) trong môi trường vẽ được chọn sao cho thuận lợi khi vẽ, độ chia lưới phải chọn dựa theo mô hình cần tạo, vì mô hình càng phức tạp thì độ chia lưới phải đủ nhỏ để dễ dàng bắt điểm khi mô hình hóa. Khung lưới chọn 4 vì không gian chứa lưới nên bao bọc hết chi tiết. f. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch. 6. Bấm giữ chuột lên tam giác nhỏ màu đen góc phải dưới cùng của biểu tượng một lúc, và chọn biểu tượng . Chỉ con trỏ đến một điểm bên dưới đường nằm ngang trong khung lưới một đoạn tương đối và bấm chuột trái để đặt đường thẳng này tại đó (đường thẳng nét đứt màu vàng). 7. Bấm vào biểu tượng

.

a. Chọn ràng buộc Fixed. b. Bấm chuột lên đường định hướng nằm ngang. c. Done để thi hành lệnh cố định đường thẳng định hướng này lại. 8. Bấm lên biểu tượng để vẽ đoạn thẳng đi qua 2 điểm, vẽ một Sketch sao cho ba đỉnh dưới của TrussFrame nằm trên đường thẳng định hướng như Hình 2-2.

Hình 2-2: Vẽ phác Sketch Nếu trong quá trình vẽ thao tác bị sai thì có thể sử dụng các công cụ như xóa đối tượng cần xóa, đối tượng.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

để cắt phần thừa đối tượng và

để

để kéo dài

Trang 37/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

9. Bấm lên biểu tượng để gán kích thước cho TrussFrame. Kích thước thẳng có được bằng cách bấm chuột trái vô đoạn thẳng cần đo > Rê chuột tới một vị trí thích hợp rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt tại đó, lúc này tại ô New dimension nhập giá trị 1. 10. Làm tương tự bước 9 cho các đoạn thẳng còn lại. 11. Kích thước góc có được bằng cách bấm chuột trái lần lượt lên hai đường hình thành nên góc ở giữa > Rê chuột tới một vị trí thích hợp rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt tại đó, lúc này tại ô New dimension nhập giá trị 60. 12. Bấm lên biểu tượng > Chọn ràng buộc Horizontal > Bấm chuột lên đoạn thẳng nằm ngang trên cùng > Done để thi hành lệnh.

Hình 2-3: Sketch được tạo xong Nếu như các vị trí đặt đường kích thước nhìn chưa đẹp, bấm chuột vào biểu tượng > Nhấn giữ chuột trái và kéo đường ghi kích thước tới một vị trí đẹp hơn > Bấm chuột trái khi đường ghi kích thước tới một vị trí mong muốn. 13. Nhấn chuột giữa hai lần (hoặc chuột giữa 1 lần > Done). Chúng ta đã hoàn thành việc vẽ TrussFrame bằng mô hình khung dây. 14. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là TrussFrame. c. Bấm OK. 2.2.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Chi tiết trong bài này đơn giản. Vì vậy không cần phải phân vùng.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 38/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.2.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Steel. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. General > Density nhập giá trị 7850 (tức là 7850 kg/m3). c. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E11, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. 2. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện. a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là TrussFrame. b. Trong Category chọn Beam. c. Trong Type chọn Truss (tuy là Beam nhưng chỉ chịu kéo nén thì gọi là Truss). d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 2. Trong hộp thoại Edit Section: a. Chấp nhận mặc định chọn Steel cho Material do bài này chỉ có một vật liệu. Nếu có nhiều vật liệu ta phải trải bảng liệt kê (list box) bên phải Material để chọn vật liệu thích hợp. b. Trong ô Cross-sectional area, nhập giá trị mặt cắt là 1.963E-3. c. Bấm OK. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của TrussFrame bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của TrussFrame. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ TrussFrame. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 39/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Chọn Section là TrussFrame do chỉ có một Section nên mặc định sẽ tự chọn. Nếu không sẽ trải bảng liệt kê Section (list box) để chọn section tương ứng. a. Bấm OK . b. Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt. 2.2.4 Tạo bộ lắp 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance chọn Parts TrussFrame, b. Để tùy chọn là Dependent. 2. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 2.2.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, chỉ có lực tập trung tác dụng lên dầm, nên chỉ cần một bước phân tích là có thể mô tả đầy đủ trạng thái và thứ tự của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Concentrated_Force, chấp nhận Procedure Type là General. b. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General > Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. 2. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Load of 10000 N at middle of bottom edge, chấp nhận giá trị mặc định còn lại trong thẻ Basic. 3. Chuyển qua thẻ Incrementation, trong thẻ này chọn số bước lớn nhất Maximum number of Increment là 1000. a. Trong Increment Type, Initial nhập 0.1. b. Minimum nhập 1E-5. c. Maximum nhập 0.1 4. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 40/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. a. Trong hộp thoại Edit Field Output Request, chấp nhận mặc định. b. Bỏ chọn ô Contact. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác vào những ô đã chọn để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 2.2.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_XY-the_left_end. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1Concentrated_Force cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn đỉnh bên trái phía ngoài dưới cùng. Khi thấy đỉnh đó có màu đỏ ta biết nó đã được chọn. 2. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U1 và U2 để ngăn dịch chuyển đỉnh này theo 2 phương X và Y. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. 3. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_Y-the_right_end. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1Concentrated_Force cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 41/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn đỉnh ngoài bên phải dưới cùng. Khi thấy đỉnh đó có màu đỏ ta biết nó đã được chọn. 4. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U2 để hạn chế dịch chuyển đỉnh này theo phương Y. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. Đặt tải trọng 1. Trong Model Tree, bấm chuột phải lên Loads và chọn Manager, hộp thoại Load Manager xuất hiện. 2. Dưới cuối của hộp thoại Load Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Load xuất hiện. 3. Trong hộp thoại Create Load: a. Đặt tên cho tải là Concentrated_Force. b. Trong Step chọn Step1-Concentrated_Force. c. Trong Category chấp nhận Mechanical như mặc định. d. Trong Types for Selected Step, chọn Concentrated Force. e. Bấm Continue. f. Trong màn hình đồ họa chọn đỉnh dưới cùng nằm chính giữa TrussFrame để đặt tải. 4. Bấm Done để kết thúc việc chọn điểm đặt tải, xuất hiện hộp thoại Edit Load. 5. Trong hộp thoại Edit Load: a. Nhập -10000.0 vào ô CF2. Dấu trừ vì lực đặt ngược với chiều dương trục Y. b. Bấm OK để tạo tải và đóng hộp thoại Edit Load. ABAQUS/CAE hiển thị mũi tên hướng xuống phía dưới đỉnh để chỉ ra rằng tải đã được tác dụng theo hướng âm của trục Y (Component 2). 6. Kiểm tra Load Manager và chắc rằng tải trọng mới được tạo trong bước phân tích Step1-Concentrated_Force. 7. Bấm Dissmiss để đóng Load Manager. 8. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Gravity. b. Trong ô Step chọn Step1-Concentrated_Force, c. Category chọn Mechanical, Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 42/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Types for Selected Step chọn Gravity. 9. Bấm Continue, hộp thoại Edit Load xuất hiện. Abaqus mặc định chọn toàn bộ Model để gán trọng lực. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy cần gán trọng lực theo chiều âm của trục Y (Component 2). a. Ô Component 2, nhập giá trị -9.81. b. Bấm OK để thi hành lệnh. Trên màn hình đồ họa xuất hiện mũi tên màu vàng hướng theo hướng âm của trục Y chứng tỏ việc gán trọng lực đã có tác dụng. 2.2.7 Chia lưới cho chi tiết Gán kiểu phần tử 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của TrussFrame bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của TrussFrame > Bấm kép chuột lên Mesh (Empty). 2. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. 3. Trong màn hình đồ họa, nhấn giữ chuột trái và quét toàn bộ TrussFrame > Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Truss. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện T2D2, cho biết phần tử 2D 2node được tạo ra. 5. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. Tạo hạt hỗ trợ chia lưới 1. Từ thanh Menu chọn Seed > Part. Hộp thoại Global Seeds xuất hiện. a. Trong hộp thoại Global Seeds, approximate global element size nhập=1. b. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Global Seeds. 2. Từ thanh Menu Mesh > Part > Bấm Yes để chọn chi tiết tạo lưới. Chi tiết được tạo lưới sẽ có màu xanh sơn. 3. Muốn xem hình dạng thực của TrussFrame ta làm như sau: a. Từ thanh Menu chọn View > Part Display Options, xuất hiện hộp thoại Part Display Options Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 43/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Dưới Idealizations đánh dấu chọn lên Render beam profiles và Render shell thickness. c. Bấm Apply để xem trước. d. Bấm OK để đóng hộ thoại Part Display Options. 4. Lăn chuột giữa để phóng to thu nhỏ TrussFrame và quan sát. 2.2.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. 2. Ô Name đặt tên là TrussFrame và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. 3. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 4. Bấm chuột phải lên TrussFrame và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi xuất hiện thông báo việc kiểm tra đã hoàn thành, lúc này phần mềm cho biết mô hình đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 5. Bấm chuột phải lên TrussFrame > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ xuất hiện thông báo > Bấm OK. 6. Bấm chuột phải lên TrussFrame > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 2.2.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên TrussFrame (Completed) và chọn Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 44/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

5. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 6. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 2-4: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 7. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

).

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element: a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để thay đổi hệ số phóng to hay thu nhỏ, làm theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập vào con số tùy ý và quan sát màn hình đồ họa. 10. Để hiển thị điều kiện biên, làm theo trình tự sau đây: a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 45/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm Apply. 11. Muốn xem mô hình hiển thị với đường kính ngoài ta làm như sau: a. Hộp thoại ODB Display Options vẫn chưa đóng > Vào thẻ General. b. Bên dưới Idealizations đánh dấu chọn vào Render beam profiles. c. Bấm OK. 12. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 2-5.

Hình 2-5: Chọn xem ứng suất Kết quả ứng suất và chuyển vị lần lượt như Hình 2-6 và Hình 2-7.

Hình 2-6: Kết quả ứng suất

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 46/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-7: Kết quả chuyển vị Tạo Report Field Data 1. Từ thanh Menu chọn Report > Field Output, xuất hiện hộp thoại Report Field Output. 2. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output chấp nhận mặc định là Intergration Point. Bấm vào mũi tên kế bên S: Stress components để mở bản liệt kê các biến có sẵn. Từ bản liệt kê này chọn S11. 3. Trong thẻ Setup, đặt tên Report là TrussFrame. Trong vùng Data phía dưới trang của trang, bỏ chọn Column totals. 4. Bấm Apply. Tạo Report cho ứng suất các phần tử 1. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output, thay đổi vị trí tới Unique Nodal. Bỏ chọn S: Stress components, chọn U1 và U2 từ bản liệt kê của U: Spatial displacements. 2. Bấm Apply. Chuyển vị node được ghi trong file report. 3. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output, bỏ chọn U: Spatial displacement, chọn RF1 và RF2 từ bản liệt kê của biến RF: Reaction force. 4. Trong vùng Data của trang Setup, chọn Column totals. 5. Bấm OK. Phản lực được ghi trong file report, và hộp thoại Report Field Output đóng lại. 2.2.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 47/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.2.11 Tài liệu tham khảo Bài này được chuyển ngữ từ [3]. Cụ thể như sau: [1]

2.3

Professor Suvranu De, Introduction to Finite Elements, Department of Mechanical, Aerospace and Nuclear Engineering.

Phân tích tĩnh cho dầm định hình (Beam) chịu tải trọng tĩnh

2.3.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\2.2 BeamFrame. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\2.1 BeamFrame. Như vậy khi ta lưu phân tích sẽ nằm hoàn toàn trong Folder này mà không sợ mất công tìm kiếm ở nơi khác. 4. Trong cây mô hình (Model Tree) nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model1, hộp thoại Create Part xuất hiện, a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là BeamFrame. b. Dưới Modeling Space chọn 3D. c. Type chọn Deformable. d. Base Feature chọn Wire. e. Type bên phải của Base Feature chọn Planar. f. Trong Approximate Size nhập giá trị 4. 5. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch. 6. Bấm giữ chuột lên tam giác nhỏ màu đen góc phải dưới cùng biểu tượng một lúc, và chọn biểu tượng . Chỉ con trỏ đến một điểm bên dưới đường nằm ngang trong khung lưới một đoạn tương đối và bấm chuột trái để đặt đường thẳng này tại đó (đường thẳng nét đứt màu vàng). 7. Bấm vào biểu tượng > Chọn ràng buộc Fixed > Bấm chuột lên đường định hướng nằm ngang > Done để thi hành lệnh cố định đường thẳng định hướng này lại. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 48/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

8. Bấm lên biểu tượng để vẽ đoạn thẳng đi qua 2 điểm, vẽ một Sketch sao cho ba đỉnh dưới của BeamFrame nằm trên đường thẳng định hướng như Hình 2-8.

Hình 2-8: Vẽ phác Sketch Nếu trong quá trình vẽ, thao tác bị sai thì có thể sử dụng các công cụ như để xóa đối tượng, tượng.

để cắt bỏ (trim) đối tượng và

để kéo dài đối

9. Bấm lên biểu tượng để gán kích thước cho BeamFrame. Kích thước thẳng có được bằng cách bấm chuột trái vô đoạn thẳng cần đo > Rê chuột tới một vị trí thích hợp rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt tại đó, lúc này tại ô New dimension nhập giá trị 1. Làm tương tự cho các đường thẳng còn lại. 10. Kích thước góc có được bằng cách bấm chuột trái lần lượt lên hai đường hình thành nên góc ở giữa > Rê chuột tới một vị trí thích hợp rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt tại đó, lúc này tại ô New dimension nhập giá trị 60. 11. Bấm vào biểu tượng > Chọn ràng buộc Horizontal > Bấm chuột lên đoạn thẳng nằm ngang trên cùng > Done để thi hành lệnh.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 49/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-9: Sketch được tạo xong Nếu như các vị trí đặt đường kích thước nhìn chưa đẹp, bấm chuột vào biểu tượng > Nhấn giữ chuột trái và kéo đường ghi kích thước tới một vị trí đẹp hơn > Bấm chuột trái khi đường ghi kích thước tới một vị trí mong muốn. 12. Nhấn chuột giữa một lần (hoặc chuột giữa 1 lần > Done). 13. Bấm lên biểu tượng Create Datum Plane: Offset from Principle Plane

.

a. Bấm lên XY Plane. b. Nhập 1 vào ô Offset. c. Bấm chuột giữa một lần. Mặt phẳng Datum Plane-1 được tạo ra. 14. Bấm lên biểu tượng Create Wire: Planar

.

a. Chọn mặt phẳng tạo được trong bước 13. b. Chọn cạnh nằm ngang trên cùng hoặc cạnh nằm ngang dưới cùng trên Hình 2-9. 15. Bấm lên biểu tượng Project Edge để tạo hình chiếu các cạnh của Sketch đã tạo lên mặt phẳng đã tạo ra ở bước 13. a. Chọn 1 cạnh bất kỳ trên Sketch đã tạo trước đó và bấm Done. b. Chọn và bấm Done lần lượt cho tất cả các cạnh còn lại. 16. Bấm lên biểu tượng

để nhìn được thuận lợi hơn.

Hình 2-10: Tạo cách cạnh mới bằng phương pháp chiếu Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 50/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

17. Bấm lên biểu tượng Create Datum Plane: 3 Points Hình 2-11.

. Chọn 3 điểm như

Hình 2-11: Chọn 3 điểm để tạo mặt phẳng 18. Bấm lên biểu tượng Create Wire: Planar

.

a. Chọn mặt phẳng tạo được trong bước 17. b. Chọn một cạnh nằm trong mặt phẳng tạo được ở bước 17. c. Bấm lên biểu tượng

.

d. Bấm lên điểm trên cùng bên trái. e. Bấm lên điểm trên cùng bên phải. f. Bấm chuột giữa một lần. g. Bấm lên điểm dưới cùng bên trái. h. Bấm lên điểm dưới cùng bên phải. i. Bấm chuột giữa hai lần. 19. Thực hiện từ bước 17 đến bước 18 cho đầu còn lại của BeamFrame. 20. Bấm lên biểu tượng Create Datum Plane: 3 Points Hình 2-12.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

. Chọn 3 điểm như

Trang 51/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-12: Chọn 3 điểm để tạo mặt phẳng 21. Bấm lên biểu tượng Create Wire: Planar

.

a. Chọn mặt phẳng tạo được trong bước 20. b. Chọn một cạnh nằm trong mặt phẳng tạo được ở bước 20. c. Bấm lên biểu tượng

.

d. Bấm lên điểm nằm chính giữa đoạn thẳng bên trái. e. Bấm lên điểm chính giữa đoạn thẳng bên phải. f. Bấm chuột giữa hai lần.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 52/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-13: BeamFrame hoàn thiện 22. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là BeamFrame. c. Bấm OK. 2.3.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Chi tiết trong bài này đơn giản. Vì vậy không cần phải phân vùng. 2.3.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Steel. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. General > Density nhập 7850 (tức là 7850 kg/m3). c. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E11, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. 2. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 53/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Định tính chất mặt cắt 1. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là BeamFrame. b. Trong Category chọn Beam. c. Trong Type chọn. d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 2. Trong hộp thoại Edit Section: a. Chấp nhận mặc định chọn Steel cho Material do bài này chỉ có một vật liệu. Nếu có nhiều vật liệu tà phải trải hộp bên phải Material để chọn vật liệu thích hợp. b. Bấm OK. c. Bên phải Profile Name bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Profile.

để tạo profile cho dầm. Xuất

d. Trong ô Name của hộp thoại Create Profile đặt tên là I Shape. e. Bên dưới Shape chọn I. f. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Profile. g. Trong hộp thoại Edit Feature. Nhập các thông số như hình sau:

Hình 2-14: Thông số mặt cắt dầm chữ I Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 54/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của BeamFrame bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của BeamFrame. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ BeamFrame. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. 2. Chọn Section là BeamFrame do chỉ có một Section nên mặc định sẽ tự chọn. Nếu không sẽ trải bảng liệt kê Section để chọn section tương ứng. 3. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt. Định hướng mặt cắt Phần tử Beam là phần tử đặc biệt, các dầm thép định hình cần được định hướng cho đúng vì lý do thẩm mỹ hoặc vì lý do tăng khả năng chịu tải trọng. Do đó định hướng mặt cắt cần được quan tâm. 1. Từ thanh Menu chọn View > Part Display Options, xuất hiện hộp thoại Part Display Options. a. Chọn thẻ Datum. b. Bỏ dấu chọn trong ô Show datum planes. 2. Từ thanh Menu chọn Assign > Element Tangent hoặc bấm lên biểu tượng

a. Quét chọn toàn bộ BeamFrame. b. Bấm Done. 3. Từ Menu chọn Assign > Beam Section Orientation hoặc bấm lên biểu tượng . a. Quét chọn toàn bộ BeamFrame. b. Bấm Done. c. Nhập 1,0,-1 vào ô Enter an appropriate n1 direction (tangent vector are shown). d. Bấm chuột giữa. e. Bấm OK.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 55/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-15: Định hướng mặt cắt khi chưa chỉnh sửa Quan sát BeamFrame ta thấy rằng các dầm chéo có định hướng mắt cắt chưa đẹp và chưa đúng. Do đó ta làm như sau: 4. Từ Menu chọn Assign > Beam Section Orientation hoặc bấm lên biểu tượng . a. Nhấn giữ phím Shift, bấm chọn toàn bộ các dầm chéo. b. Bấm Done. c. Nhập 0,0,-1 vào ô Enter an appropriate n1 direction (tangent vector are shown). d. Bấm chuột giữa. 5. Bấm OK. Quan sát BeamFrame ta thấy rằng mặt cắt của BeamFrame bây giờ đã đúng và đẹp. Như vậy ta đã định hướng mắt cắt xong. 2.3.4 Tạo bộ lắp 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance chọn Parts BeamFrame, b. Để tùy chọn là Dependent. 2. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 56/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.3.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, chỉ có lực tập trung tác dụng lên dầm, nên chỉ cần một bước phân tích là có thể mô tả đầy đủ trạng thái và thứ tự của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Line_Load, chấp nhận Procedure Type là General. b. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General > Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. 2. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Load of 10000 N per m at middle of bottom edge, chấp nhận giá trị mặc định còn lại trong thẻ Basic. 3. Chuyển qua thẻ Incrementation, trong thẻ này nhập số bước lớn nhất Maximum number of Increment là 1000. Trong Increment Type, Initial nhập 0.1, Minimum nhập 1E-5 và Maximum nhập 0.1. 4. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. 2. Trong hộp thoại Edit Field Output Request, chọn tất cả như mặc định ngoại trừ bỏ chọn ô Contact. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác nhỏ màu đen của những ô đã chọn để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 2.3.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên 1. Bấm lên biểu tượng Apply Iso View

.

2. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_XY-the_left_ends.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 57/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1-Line_Load cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng đến điều kiện biên. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. 3. Bấm Continue để chuyển sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. 4. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn hai đỉnh bên trái dưới cùng. Khi thấy hai đỉnh đó có màu đỏ ta biết chúng đã được chọn. 5. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U1 và U2 để hạn chế dịch chuyển đỉnh này theo 2 phương X và Y. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. 6. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_Y-the_right_ends. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1-Line_Load cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. 7. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. 8. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn hai đỉnh bên phải dưới cùng. Khi thấy hai đỉnh đó có màu đỏ ta biết chúng đã được chọn. a. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. b. Chọn U2 để hạn chế dịch chuyển đỉnh này theo phương Y. c. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. Đặt tải trọng 1. Trong Model Tree, bấm chuột phải lên Loads và chọn Manager, Load Manager xuất hiện. 2. Cuối hộp thoại Load Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Load xuất hiện. 3. Trong hộp thoại Create Load: a. Đặt tên cho tải là Line_Load. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 58/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Trong Step chọn Step1-Line_Load. c. Trong Category chấp nhận Mechanical như mặc định. d. Trong Types for Selected Step, chọn Line load. e. Click Continue. 4. Trong màn hình đồ họa chọn dầm dưới cùng nằm chính giữa BeamFrame để đặt tải. 5. Bấm Done để kết thúc việc chọn điểm đặt tải, xuất hiện hộp thoại Edit Load. 6. Trong hộp thoại Edit Load a. Nhập -10000 vào ô Component 2. b. Click OK để tạo tải và đóng hộp thoại Edit Load. ABAQUS/CAE hiển thị mũi tên hướng xuống phía dưới đỉnh để chỉ ra rằng tải đã được tác dụng theo hướng âm của trục Y (Component 2). 7. Kiểm tra Load Manager và chắc rằng tải trọng mới được tạo trong bước phân tích Step1-Concentrated_Force. 8. Bấm Dissmiss để đóng Load Manager. 9. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Gravity. b. Trong ô Step chọn Step1-Line_Load, c. Category chọn Mechanical, d. Types for Selected Step chọn Gravity. 10. Bấm Continue, hộp thoại Edit Load xuất hiện. Abaqus mặc định chọn toàn bộ Model để gán trọng lực. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy cần gán trọng lực theo chiều âm của trục Y (Component 2). a. Ô Component 2, nhập giá trị -9.81. b. Bấm OK để thi hành lệnh. Trên màn hình đồ họa xuất hiện mũi tên màu vàng hướng theo hướng âm của trục Y, chứng tỏ việc gán trọng lực đã có tác dụng. 2.3.7 Chia lưới cho chi tiết Gán kiểu phần tử

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 59/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của BeamFrame bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của BeamFrame > Bấm kép chuột lên Mesh (Empty). 2. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. Xuất hiện một thông báo phải chuyển chi tiết sang trạng thái Independent > Bấm Dismiss. 3. Trong Model Tree, trải dấu cộng bên trái Asembly. a. Trải dấu cộng bên trái Instances (1). b. Bấm chuột phải lên BeamFrame-1 > Make Independent. 4. Bấm kép chuột lên Mesh (Empty). a. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. b. Trong màn hình đồ họa, nhấn giữ chuột trái và quét toàn bộ BeamFrame > Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 5. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Beam. Ở góc dưới bên trái Element Controls xuất hiện B31: A 2-node linear beam. 6. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. Tạo hạt hỗ trợ chia lưới 1. Từ thanh Menu chọn Seed > Part. Hộp thoại Global Seeds xuất hiện. a. Trong hộp thoại Global Seeds chọn approximate global element size =0.1. b. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Global Seeds. 2. Từ thanh Menu Mesh > Part > Bấm Yes để chọn chi tiết tạo lưới. Chi tiết được tạo lưới sẽ có màu xanh sơn. Muốn xem hình dạng thực của BeamFrame ta làm như sau: 1. Từ thanh Menu chọn View > Part Display Options, xuất hiện hộp thoại Part Display Options. a. Dưới Idealizations đánh dấu chọn lên Render beam profiles và Render shell thickness. b. Bấm Apply để xem trước. c. Bấm OK để đóng hộ thoại Part Display Options. d. Lăn chuột giữa để phóng to hoặc thu nhỏ BeamFrame và quan sát. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 60/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.3.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. 2. Ô Name đặt tên là BeamFrame và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. 3. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 4. Bấm chuột phải lên BeamFrame và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện BeamFrame (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 5. Bấm chuột phải lên BeamFrame > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ xuất hiện thông báo > Bấm OK. 6. Chuột phải lên BeamFrame > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 2.3.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên BeamFrame (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 61/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 6. Để xem kết quả mô phỏng động, bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 2-16: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 7. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element: a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập vào con số tùy ý và quan sát màn hình đồ họa. 10. Để hiển thị điều kiện biên, làm theo trình tự sau đây: a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Muốn xem hiển thị hình dạng mặt cắt của dầm ta làm như sau: a. Hộp thoại ODB Display Options vẫn chưa đóng > Vào thẻ General. b. Bên dưới Idealizations đánh dấu chọn vào Render beam profiles. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 62/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm OK. 12. Để xem kết quả chỉ có mã màu mà không có ô lưới a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common, xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges bấm chọn No edges. 13. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 2-17.

Hình 2-17: Chọn xem ứng suất Kết quả ứng suất và chuyển vị lần lượt như Hình 2-18 và Hình 2-19.

Hình 2-18: Kết quả ứng suất

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 63/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-19: Kết quả chuyển vị Tạo Report Field Data 1. Từ thanh Menu chọn Report > Field Output, xuất hiện hộp thoại Report Field Output. 2. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output chấp nhận mặc định là Intergration Point. Bấm vào mũi tên kế bên S: Stress components để mở bản liệt kê các biến có sẵn. Từ bản liệt kê này chọn S11. 3. Trong thẻ Setup, đặt tên Report là BeamFrame. a. Trong vùng Data phía dưới trang của trang, bỏ chọn Column totals. b. Bấm Apply. Tạo Report cho ứng suất các phần tử. 1. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output, thay đổi vị trí tới Unique Nodal. a. Bỏ chọn S: Stress components, chọn U1 và U2 từ bản liệt kê của U: Spatial displacements. b. Bấm Apply. Chuyển vị node được ghi trong file report. 2. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output, bỏ chọn U: Spatial displacement, chọn RF1 và RF2 từ bản liệt kê của biến RF: Reaction force. 3. Trong vùng Data của trang Setup, chọn Column totals. 4. Bấm OK. Phản lực được ghi trong file report, và hộp thoại Report Field Output đóng lại.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 64/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.3.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 2.4

.

Phân tích tĩnh cho hệ vỏ (Shell) chịu tải trọng tĩnh Bài toán: Một ống có đường kính ngoài 406.4mm, chiều dày thành ống 15.4mm, ống dài 3000mm. Vật liệu thép: E = 207×109 Pa=2.07E5MPa, ν = 0.3. Ống được giữ một đầu (không được dịch chuyển dọc trục) và một đầu chịu một lực kéo 30kN, áp suất tác dụng lên bề mặt phía trong ống là 30bar. Bỏ qua trọng lượng ống trong phân tích này. Hãy tìm phân bố ứng suất, chuyển vị trên ống. Nhận xét: Bài toán này cho biết kích thước đầu vào và đặc tính vật liệu theo hệ SI (mm). Vì vậy chúng ta sẽ sử dụng sự thống nhất đơn vị SI (mm) theo Bảng 1-6.

2.4.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\2.3 ShellPipe. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\2.3 ShellPipe. Như vậy khi ta lưu phân tích sẽ nằm hoàn toàn trong Folder này mà không sợ mất công tìm kiếm ở nơi khác. 4. Trong cây mô hình (Model Tree) nhắp đúp chuột vào Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model1, hộp thoại Create Part xuất hiện, a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là ShellPipe. b. Dưới Modeling Space chọn 3D. c. Type chọn Deformable. d. Base Feature chọn Shell. e. Type của Feature chọn Extrusion. f. Trong Approximate Size nhập giá trị 6000. 5. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch. 6. Để vẽ một mặt cắt đối xứng nhìn cân đối, ta sẽ dựng hai đường thẳng đối xứng trước: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 65/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Nhấn giữ chuột trái lên dấu tam giác nhỏ phía dưới góc phải vào biểu tượng một lúc rồi thả và chọn biểu tượng > Bấm vào điểm đầu tiên đường thẳng đi qua > Bấm vào điểm thứ 2 đường thẳng sẽ đi qua để vẽ đường thẳng đứng. b. Nhấn giữ chuột trái lên dấu tam giác nhỏ phía dưới góc phải vào biểu tượng một lúc rồi thả và chọn biểu tượng > Bấm vào điểm đầu tiên đường thẳng đi qua > Bấm vào điểm thứ 2 đường thẳng sẽ đi qua để vẽ đường thẳng nằm ngang. c. Bấm vào biểu tượng > Chọn ràng buộc Fixed > Bấm chuột lên đường định hướng thẳng đứng > Nhấn giữ phím Shift và bấm chuột lên đường định hướng nằm ngang để chọn cả hai đường > Done để thi hành lệnh cố định hai đường định hướng này lại. 7. Bấm lên biểu tượng

để vẽ hình tròn trên Sketch.

a. Bấm vào giao điểm của hai đường định hướng vừa tạo. b. Bấm vào một điểm bất kỳ nằm trên đường thẳng định hướng theo phương đứng hoặc đường thẳng định hướng theo phương ngang. Việc làm này rất có lợi về mặt thẩm mỹ và tiện lợi trong việc chia lưới.

Hình 2-20: Đường tròn trong Sketch 8. Bấm lên biểu tượng

để gán kích thước cho đường tròn vừa tạo.

a. Bấm chuột trái lên đường tròn. b. Rê chuột tới một vị trí thích hợp rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt tại đó, lúc này tại ô New dimension nhập giá trị bán kính = (406.419.1)/2. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 66/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

9. Nhấn chuột giữa hai lần (hoặc chuột giữa 1 lần > Done). Xuất hiện hộp thoại Edit Base Extrusion. a. Trong hộp thoại Edit Base Extrusion, ô Depth nhập 3000. b. Bấm Apply. c. Bấm OK để thi hành lệnh và thoát khỏi hộp thoại Edit Base Extrusion. 10. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là ShellPipe. c. Bấm OK.

Hình 2-21: Chi tiết sau khi hoàn thành 2.4.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Khi phân vùng cho chi tiết, chúng ta cần lưu ý là những cung tròn hay hình quạt nên được phân vùng sao cho bề mặt hay cung được chia sẽ nhỏ hơn hoặc bằng 90 độ. Bài này ta sẽ áp dụng cách phân vùng như vậy. 1. Bấm lên biểu tượng

để thuận lợi hơn cho hướng nhìn.

2. Bấm lên biểu tượng Partition Face: Use Shortest Path Between Two Points

a. Chọn điểm thứ 1 là điểm trên cùng phía bên trái. b. Chọn điểm thứ 2 là điểm trên cùng phía bên phải. c. Bấm Create Partition.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 67/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Bấm lên biểu tượng để xoay mô hình theo ý muốn. Xoay mô hình sao điểm dưới cùng bên trái của bước a, b và điểm dưới cùng bên phải của bước a, b trở thành hai điểm trên cùng. e. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên biểu tượng

để kết thúc lệnh xoay.

f. Chọn điểm thứ 1 là điểm trên cùng phía bên trái. g. Chọn điểm thứ 2 là điểm trên cùng phía bên phải. h. Bấm Create Partition. 3. Chọn 1 trong 2 bề mặt vừa được tạo ra. a. Bấm Done, lúc này mặt vừa chọn ta thấy hình thành nên 2 điểm ở giữa của cung tròn ở hai đầu. b. Chọn điểm giữa bên trái. c. Chọn điểm giữa bên phải d. Bấm Create Partition. Ta thấy bề mặt được chọn trong bước 2 được chia thành 2 bề mặt bằng nhau. 4. Bấm lên biểu tượng

để xoay và chọn bề mặt còn lại tạo ra trong bước 2.

a. Bấm Done, lúc này mặt vừa chọn ta thấy hình thành nên 2 điểm ở chính giữa của cung tròn ở hai đầu. b. Chọn điểm giữa bên trái. c. Chọn điểm giữa bên phải d. Bấm Create Partition. Ta thấy bề mặt được chọn được chia thành 2 bề mặt bằng nhau. e. Bấm Done (hoặc chuột giữa) để kết thúc việc phân vùng chi tiết. Chúng ta vừa hoàn thành xong việc phân vùng cho chi tiết.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 68/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-22: Chi tiết sau khi phân vùng 2.4.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Steel. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E5, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. 2. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là ShellPipe. b. Trong Category chọn Shell. c. Trong Type chọn Homogeneous. d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 2. Trong hộp thoại Edit Section: a. Trong thẻ Basic, hàng Shell thickness, nhập 15.4 vào ô Value. b. Chấp nhận mặc định chọn Steel cho Material do bài này chỉ có một vật liệu. Nếu có nhiều vật liệu tà phải trải hộp list box bên phải Material để chọn vật liệu thích hợp. c. Bấm OK. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 69/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của ShellPipe bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của ShellPipe. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ ShellPipe. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. 2. Chọn Section là ShellPipe do chỉ có một Section nên mặc định sẽ tự chọn. Nếu không sẽ trải bảng liệt kê Section để chọn section tương ứng. a. Trong Definition chọn Middle surface. b. Bấm OK. 3. Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt. 2.4.4 Tạo bộ lắp 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance chọn Parts là ShellPipe. b. Để tùy chọn là Dependent. 2. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 2.4.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, lực dọc trục và áp lực bên trong ống tác dụng đồng thời trong một bước hay hai bước đều không ảnh hưởng đến kết quả, nên chỉ cần một bước phân tích là có thể mô tả đầy đủ trạng thái và thứ tự của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Apply_Load, chấp nhận Procedure Type là General. b. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General > Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. 2. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Internal Pressure and Axial Force, chấp nhận giá trị mặc định còn lại trong thẻ Basic. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 70/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Chuyển qua thẻ Incrementation, trong thẻ này chọn số bước lớn nhất Maximum number of Increment là 1000. Trong Increment Type, Initial nhập 0.1, Minimum nhập 1E-5 và Maximum nhập 0.1. 4. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. 2. Trong hộp thoại Edit Field Output Request, chọn tất cả như mặc định ngoại trừ bỏ chọn ô Contact. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác vào những ô đã chọn để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 2.4.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_Z_the_left_end. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1Concentrated_Force cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn tất cả các cung tròn bên trái. Khi thấy các cung tròn được chọn có màu đỏ ta biết chúng đã được chọn. 2. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U3 để hạn chế dịch chuyển đầu ống này theo phương Z. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 71/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-23: Điều kiện biên và tải trọng Đặt tải trọng 1. Trong Model Tree, bấm chuột phải lên Loads và chọn Manager, Load Manager xuất hiện. 2. Dưới cuối của hộp thoại Load Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Load xuất hiện. 3. Trong hộp thoại Create Load: a. Đặt tên cho tải là Pressure. b. Trong Step chọn Step1-Apply_Load. c. Trong Category chấp nhận Mechanical như mặc định. d. Trong Types for Selected Step, chọn Pressure. e. Click Continue. 4. Trong màn hình đồ họa xoay và chọn tất cả các bề mặt bên trong của ống. 5. Bấm Done, trên ống xuất hiện 2 màu, màu tím (Purple) và màu nâu (Brown). 6. Bấm Purple, xuất hiện hộp thoại Edit Load. 7. Trong hộp thoại Edit Load: a. Nhập 4 vào ô Magnitude (40bar = 4MPa). b. Click OK để tạo tải và đóng hộp thoại Edit Load. ABAQUS/CAE hiển thị mũi tên hướng xuống phía dưới đỉnh để chỉ ra rằng tải đã được tác dụng theo hướng âm của trục Y (Component 2). 8. Kiểm tra Load Manager và chắc rằng tải trọng mới được tạo trong bước phân tích Step1-Apply_Load. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 72/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

9. Bấm Dissmiss để đóng Load Manager. 10. Trong Model Tree, bấm chuột phải lên Loads và chọn Manager, Load Manager xuất hiện. 11. Dưới cuối của hộp thoại Load Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Load xuất hiện. 12. Trong hộp thoại Create Load: a. Đặt tên cho tải là Axial_Force. b. Trong Step chọn Step1-Apply_Load. c. Trong Category chấp nhận Mechanical như mặc định. d. Trong Types for Selected Step, chọn Shell edge load. e. Click Continue. f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn tất cả các cung tròn bên phải. Khi thấy các cung tròn được chọn có màu đỏ ta biết chúng đã được chọn. 13. Bấm Done để kết thúc việc chọn điểm đặt tải, xuất hiện hộp thoại Edit Load. 14. Trong hộp thoại Edit Load a. Nhập 7500 vào ô Magnitude (1 cung là 7500N, 4 cung là 30000N, lực vẫn là N). b. Click OK để tạo tải và đóng hộp thoại Edit Load. ABAQUS/CAE hiển thị mũi tên hướng theo chiều âm của trục Z để chỉ ra rằng lực dọc trục đã được tác dụng theo hướng kéo dài ống ra. 2.4.7 Chia lưới cho chi tiết Gán kiểu phần tử 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của ShellPipe bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của ShellPipe > Bấm kép chuột lên Mesh (Empty). 2. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. 3. Trong màn hình đồ họa, nhấn giữ chuột trái và quét toàn bộ ShellPipe > Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Shell. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 73/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện T2D2, cho biết phần tử S4R: A 4-node được tạo ra. 5. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. Tạo hạt hỗ trợ chia lưới 1. Từ thanh Menu chọn Seed > Part. Hộp thoại Global Seeds xuất hiện. a. Trong hộp thoại Global Seeds chọn approximate global element size = 10 b. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Global Seeds. 2. Từ thanh Menu, Mesh > Part > Bấm Yes để chọn chi tiết tạo lưới. 2.4.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. 2. Ô Name đặt tên là ShellPipe và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. 3. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 4. Bấm chuột phải lên ShellPipe và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện ShellPipe (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 5. Bấm chuột phải lên ShellPipe > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ xuất hiện thông báo > Bấm OK. 6. Chuột phải lên ShellPipe > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 2.4.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên ShellPipe (Completed) và chọn Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 74/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 6. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 2-24: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 7. Để hiển thị chữ số của node. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng

. Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

a. Chọn thẻ Labels. b. Bật Show node labels. c. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập vào con số tùy ý và quan sát màn hình đồ họa. 10. Để hiển thị điều kiện biên, làm theo trình tự sau đây: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 75/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để xem kết quả chỉ có mã màu mà không có ô lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common, xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges bấm chọn No edges. 12. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 2-25.

Hình 2-25: Chọn xem ứng suất Kết quả ứng suất và chuyển vị lần lượt như Hình 2-6 và Hình 2-7.

Hình 2-26: Kết quả ứng suất

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 76/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-27: Kết quả chuyển vị 13. Tạo Report Field Data. a. Từ thanh Menu chọn Report > Field Output, xuất hiện hộp thoại Report Field Output. b. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output chấp nhận mặc định là Intergration Point. Bấm vào mũi tên kế bên S: Stress components để mở bảng liệt kê các biến có sẵn. Từ bảng liệt kê này chọn S33. c. Trong thẻ Setup, đặt tên Report là ShellPipe. Trong vùng Data phía dưới trang của trang Setup, bỏ chọn Colomn totals. d. Bấm Apply. 14. Tạo Report cho ứng suất các phần tử a. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output, thay đổi vị trí tới Unique Nodal. Bỏ chọn S: Stress components, chọn U3 từ bản liệt kê của U: Spatial displacements. b. Bấm Apply. Chuyển vị node được ghi trong file report. c. Trong thẻ Variables của hộp thoại Report Field Output, bỏ chọn U: Spatial displacement, chọn RF3 từ bản liệt kê của biến RF: Reaction force. d. Trong vùng Data của trang Setup, chọn Column totals. e. Bấm OK. Phản lực được ghi trong file report, và hộp thoại Report Field Output đóng lại. 2.4.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

2.4.11 Tài liệu tham khảo Thông số đường kính ngoài và chiều dày thành ống được tra trong [4], cụ thể là: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 77/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

[1] 2.5

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

API Spec 5L, Specification for Line Pipe, 2004.

Phân tích ứng suất phẳng cho khối đặc (Solid 2D) Như đã đề cập ở mục 1.6.4. Khi một chi tiết có hình học đối xứng (đối xứng qua một mặt phẳng) và chịu tải đối xứng. Không nhất thiết phải phân tích hết cả mô hình, chỉ cần phân tích một lát mỏng của mô hình nhưng vẫn đại diện được cho toàn bộ chi tiết. Tùy từng bài toán ta có thể đơn giản mô hình nhiều hay ít. Do đó số phần tử cần phân tích sẽ ít hơn và phân tích sẽ nhanh hơn. Nhưng cần lưu ý khi đặt điều kiện biên cho phương pháp mô hình này. Bài toán: Một chi tiết hình hộp chữ nhật có kích thước dài × rộng × cao (10m × bất kỳ × 4m). Ỡ chính giữa có khoét một lỗ có đường kính 1m. Vật liệu thép: E = 207×109 Pa, ν = 0.3, bỏ qua trọng lương bản thân. Hãy tìm phân bố ứng suất, chuyển vị trên chi tiết trên. 10m

4m

P= 10 kPa

Ø=1m

Hình 2-28: Mô hình chi tiết Phân tích bài toán Do tính đối xứng của mô hình nên chúng ta sẽ mô hình chỉ một phần tư mô hình theo hình chiếu đứng. Điều kiện biên khi đó được xác lập như hình sau đây: 5m

2m

P= 10 kPa

R=0.5m

Hình 2-29: Mô hình ứng suất phẳng 2D

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 78/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.5.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\2.4 2D Planar Stress. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\2.4 2D Planar Stress. 4. Trong Model Tree nhắp kép chuột lên Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model1, hộp thoại Create Part xuất hiện, a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Plate. b. Dưới Modeling Space chọn 2D Planar. c. Type chọn Deformable. d. Base Feature chọn Shell. e. Trong Approximate Size nhập giá trị 20. f. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch. 5. Bấm lên Create lines connected để vẽ. Nhập liên tiếp các điểm để tạo các đường vào ô đường có tọa độ như sau: a. Pick a starting point for the line -- or enter X,Y: Nhập (1,0) b. Pick an end point for the line -- or enter X,Y: Nhập 5,0 > Bấm chuột giữa > Nhập 5,2 > Bấm chuột giữa > Nhập 0,2 > Bấm chuột giữa > Nhập 0,1. 6. Bấm lên

để tạo một cung cho phần có lỗ:

a. Pick a center point for the arc -- or enter X,Y: Nhập 0,0 > Bấm chuột giữa. b. Pick a starting point for the arc -- or enter X,Y: Nhập 0,1 > Bấm chuột giữa. c. Pick a end point for the arc -- or enter X,Y: Nhập 1,0 > Bấm chuột giữa 3 lần để hoàn thành việc vẽ Sketch. 2.5.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Chi tiết trong bài này đơn giản. Vì vậy không cần phải phân vùng. 2.5.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 79/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Steel. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E11, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. 2. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là Plate. b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 2. Trong hộp thoại Edit Section: a. Chấp nhận mặc định chọn Steel cho Material do bài này chỉ có một vật liệu. Nếu có nhiều vật liệu tà phải trải hộp bên phải Material để chọn vật liệu thích hợp. b. Đánh dấu tích bên trái của Plane stress/strain thickness, nhập giá trị chiều dày là 0.01. c. Bấm OK. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Plate bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Plate. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên Plate. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Plate do chỉ có một Section nên mặc định sẽ tự chọn. Nếu không sẽ trải bảng liệt kê Section để chọn section tương ứng. 2. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 80/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.5.4 Tạo bộ lắp 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances, xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance, dưới Parts chọn Plate, b. Để tùy chọn là Dependent. 2. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 2.5.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, chỉ có áp lực tác dụng lên chi tiết, nên chỉ cần một bước phân tích là có thể mô tả đầy đủ trạng thái và thứ tự của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Pressure, chấp nhận Procedure Type là General. b. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General > Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. 2. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Pressure of 10000 N at end face, chấp nhận giá trị mặc định còn lại trong thẻ Basic. 3. Chuyển qua thẻ Incrementation. a. Trong thẻ này chọn số bước lớn nhất Maximum number of Increment là 1000. b. Trong Increment Type, Initial nhập 0.1. c. Minimum nhập 1E-5. d. Maximum nhập 0.1. 4. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. a. Trong hộp thoại Edit Field Output Request, chọn tất cả như mặc định. b. Bỏ chọn ô Contact. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 81/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Chúng ta có thể trải những dấu tam giác vào những ô đã chọn để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 2.5.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm kép chuột lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_X-the_left_end. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1-Pressure cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn cạnh bên trái ngoài cùng. Khi thấy cạnh đó có màu đỏ ta biết nó đã được chọn. 2. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U1 và UR3 để hạn chế dịch chuyển đỉnh này theo 2 phương X và quay quanh trục Z. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. 3. Trong Model Tree, bấm kép chuột lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_Y-the_bottom. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1-Pressure cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn cạnh dưới cùng. Khi thấy đỉnh đó có màu đỏ ta biết nó đã được chọn. 4. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U2 và UR3 để hạn chế dịch chuyển đỉnh này theo phương Y và quay quanh trục Z. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 82/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. Đặt tải trọng 1. Trong Model Tree, bấm chuột phải lên Loads và chọn Manager, Load Manager xuất hiện. 2. Dưới cuối của hộp thoại Load Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Load xuất hiện. 3. Trong hộp thoại Create Load: a. Đặt tên cho tải là Pressure. b. Trong Step chọn Step1-Pressure. c. Trong Category chấp nhận Mechanical như mặc định. d. Trong Types for Selected Step, chọn Pressure. e. Bấm Continue. f. Trong màn hình đồ họa chọn cạnh dưới cùng nằm chính giữa Plate để đặt tải 4. Bấm Done để kết thúc việc chọn điểm đặt tải, xuất hiện hộp thoại Edit Load. 5. Trong hộp thoại Edit Load: a. Nhập -10000.0 vào ô Magnitute. b. Click OK để gắn tải và đóng hộp thoại Edit Load. ABAQUS/CAE hiển thị mũi tên hướng xuống phía dưới đỉnh để chỉ ra rằng tải đã được tác dụng theo hướng âm của trục Y (Component 2). 6. Kiểm tra Load Manager và chắc rằng tải trọng mới được tạo trong bước phân tích Step1-Concentrated_Force. 7. Bấm Dissmiss để đóng Load Manager. 2.5.7 Chia lưới cho chi tiết Gán kiểu phần tử 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Plate bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Plate > Bấm kép chuột lên Mesh (Empty). 2. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Control, hộp thoại Mesh Control xuất hiện. a. Element Shape chọn Quad-dominated. b. Trong Technique chọn Free.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 83/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Algorithm chọn Advancing front, đánh dấu tích vào Use mapped meshing where appropriate. d. Bấm OK. 3. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. a. Trong màn hình đồ họa, bấm lên chi tiết Plate b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Plane Stress. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện CPS4R: A 4-node… 5. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. Tạo hạt hỗ trợ chia lưới 1. Từ thanh Menu chọn Seed > Part. Hộp thoại Global Seeds xuất hiện. a. Trong hộp thoại Global Seeds chọn Approximate global element size =0.05. b. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Global Seeds. 2. Từ thanh Menu Mesh > Part > Bấm Yes để chọn chi tiết tạo lưới. Chi tiết được tạo lưới sẽ có màu xanh sơn. 2.5.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là Plate và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. b. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 2. Bấm chuột phải lên Plate và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Plate (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên Plate > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ xuất hiện thông báo > Bấm OK. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 84/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Chuột phải lên Plate > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 2.5.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Plate (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 6. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 2-30: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 7. Để hiển thị chữ số của node. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Comon Plot Options xuất hiện. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

.

Trang 85/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Chọn thẻ Labels c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels chọn Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập vào con số tùy ý và quan sát màn hình đồ họa. 10. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chon No Edges. 12. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 2-31 và Hình 2-32.

Hình 2-31: Chọn xem ứng suất Kết quả ứng suất và chuyển vị lần lượt như Hình 2-32 và Hình 2-33.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 86/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-32: Kết quả ứng suất

Hình 2-33: Kết quả chuyển vị 2.5.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

2.5.11 Tài liệu tham khảo Bài này được chuyển ngữ từ [3], cụ thể như sau: [1]

2.6

Professor Suvranu De, Introduction to Finite Elements, Department of Mechanical, Aerospace and Nuclear Engineering.

Phân tích tĩnh cho khối đặc 3D (solid) chịu tải trọng tĩnh Bài toán: Một dầm công xôn nằm ngang có chiều dài 1.5m, mặt cắt ngang kích thước 10cm x 5cm. Đầu tự do đặt một lực phân bố 1000 N/m2 theo phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới. Vật liệu thép: E = 207×109 Pa, ν = 0.3,   7850 kg/m3 . Hãy tìm phân bố ứng suất, chuyển vị trên dầm. Nhận xét: Bài toán này cho biết kích thước đầu vào và đặc tính vật liệu là hệ SI (m). Vì vậy chúng ta sẽ sử dụng sự thống nhất đơn vị SI (m) theo Bảng 1-6. Lực phân bố trong bài toán này chỉ có tác dụng minh họa cho cách đặt lực surface

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 87/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

traction vì lực phân bố 1000 N/m2 ×5cm×10cm×10-4=5N là rất nhỏ so với trọng lượng bản thân của dầm. 2.6.1 Tạo chi tiết 1. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 2. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 2.5 CantiliverBeam. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 2.5 CantiliverBeam. 4. Trong cây mô hình nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model1, hộp thoại Create Part xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là CantiliverBeam. b. Modeling Space chọn 3D. c. Type ngay dưới 3D chọn Deformable. d. Trong Base Feature, Shape chọn Solid. e. Trong Base Feature, Type chọn Extrude để tạo 1 khối đặc bằng cách đùn 1 mặt cắt nào đó. f. Approximate Size: Nhập 2. Giải thích: 3D là cho mô hình kiểu 3D, Deformable là vật liệu có thể biến dạng được. Trong Base Feature chọn Solid > Type chọn Extrude để tạo 1 khối đặc bằng cách đùn 1 mặt cắt nào đó. Approximate Size thì chọn như thế này: Độ chia lưói (Grid) trong môi trường vẽ sẽ được chọn sao cho thuận lợi khi vẽ, do đó độ chia lưới phải chọn dựa theo mô hình cần tạo, vì mô hình càng phức tạp thì độ chia lưới phải đủ nhỏ để dễ dàng bắt điểm trong khi mô hình hóa, chọn 2 vì chiều dài Model là 1m và chi tiết không phức tạp. 5. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part. 6. Để vẽ một mặt cắt đối xứng nhìn cân đối ta sẽ dựng hai đường thẳng đối xứng trước: a. Nhấn giữ chuột trái lên dấu tam giác nhỏ phía dưới góc phải vào biểu tượng

một lúc rồi thả và chọn biểu tượng

.

b. Bấm vào điểm thứ 1 đường thẳng đi qua. c. Bấm vào điểm thứ 2 đường thẳng sẽ đi qua để vẽ đường thẳng đứng. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 88/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7. Nhấn giữ chuột trái lên dấu tam giác nhỏ phía dưới góc phải vào biểu tượng một lúc rồi thả và chọn biểu tượng

.

a. Bấm vào điểm thứ 1 đường thẳng đi qua. b. Bấm vào điểm thứ 2 đường thẳng sẽ đi qua để vẽ đường thẳng nằm ngang. 8. Bấm vào biểu tượng

, xuất hiện hộp thoại Add Constraints.

a. Chọn ràng buộc Fixed. b. Bấm chuột lên đường định hướng thẳng đứng. c. Nhấn giữ phím Shift và bấm chuột lên đường định hướng nằm ngang để chọn cả hai đường. d. Done để thi hành lệnh cố định hai đường định hướng này lại.

Hình 2-34: Tạo hai đường định hướng và chọn ràng buộc Hai đường thẳng định hướng đã được cố định để khi gắn kích thước ta sẽ dựa vào các đường này, Sketch sẽ đẹp và nhìn chuyên nghiệp hơn. 9. Bấm lên biểu tượng vẽ hình chữ nhật

.

a. Vẽ một hình xung quanh giao điểm của hai đường thẳng định hướng vừa tạo (Chú ý: Vẽ đại hình chữ nhật không cần quan tâm kích thước như Hình 2-35). b. Nhấn ESC (hoặc chuột giữa) để thoát khỏi lệnh vẽ hình chữ nhật.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 89/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-35: Hình chữ nhật 10. Bấm lên biểu tượng

để tiến hành gán kích thước cho Sketch.

a. Bấm chuột lên đường thẳng đứng bên trái. b. Bấm chuột lên đường định hướng thẳng đứng. c. Di chuyển chuột tới một vị trí thuận lợi rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt ở đó. d. Ngay dưới góc trái màn hình đồ họa chúng ta nhập 0.05 vào ô New dimension. e. Bấm chuột giữa một lần để hoàn thành việc ghi kích thước này. 11. Biểu tượng ghi kích thước vẫn còn sáng, tiếp tục bấm chuột vào đường thẳng đứng bên trái và đường thẳng đứng bên phải của Sketch. a. Sau đó di chuyển chuột tới một vị trí thuận lợi rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt ở đó. b. Ngay dưới góc trái màn hình đồ họa chúng ta nhập 0.1 vào ô New dimension. c. Bấm chuột giữa một lần để hoàn thành việc ghi kích thước này. 12. Biểu tượng ghi kích thước vẫn còn sáng, tiếp tục bấm chuột vào đường thẳng nằm ngang phía trên và đường định hướng nằm ngang của Sketch. a. Di chuyển chuột tới một vị trí thuận lợi rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt ở đó. b. Ngay dưới góc trái màn hình đồ họa chúng ta nhập giá trị 0.05/2 vào ô New dimension. c. Bấm chuột giữa một lần để hoàn thành việc ghi kích thước này. 13. Biểu tượng ghi kích thước vẫn còn sáng, tiếp tục bấm chuột vào đường thẳng nằm ngang phía trên và đường thẳng nằm ngang bên dưới của Sketch.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 90/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Di chuyển chuột tới một vị trí thuận lợi rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt ở đó. b. Ngay dưới góc trái màn hình đồ họa chúng ta nhập 0.05 vào ô New dimension. c. Bấm chuột giữa một lần để hoàn thành việc ghi kích thước này. 14. Nếu như các vị trí đặt đường kích thước nhìn chưa đẹp, bấm chuột vào biểu tượng

.

a. Nhấn giữ chuột trái và kéo đường ghi kích thước tới một vị trí đẹp hơn. b. Bấm chuột trái khi đường ghi kích thước tới một vị trí mong muốn. Kích thước sau khi được ghi như Hình 2-36 sau đây:

Hình 2-36: Kích thước của Sketch 15. Nhấn chuột giữa hai lần (hoặc chuột giữa > Done) xuất hiện hộp thoại Edit Base Extrusion. a. Trong ô Depth nhập giá trị 1.5 (dài 1.5m) thay cho mặc định (0.2). b. Bấm OK. Chúng đã đã mô hình xong chi tiết 3D.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 91/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-37: Chi tiết được hoàn thành 16. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là CantiliverBeam. c. Bấm OK. 2.6.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Chi tiết trong bài này đơn giản. Vì vậy không cần phải phân vùng. 2.6.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Bấm kép chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. Xuất hiện hộp thoại Edit Material. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Steel. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. General > Density nhập giá trị 7850 (tức là 7850 kg/m3). c. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E11, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. d. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Bấm kép chuột lên Sections, hộp thoại Create Sections xuất hiện. a. Ô Name đặt tên là CantiliverBeam b. Trong Category chọn Solid. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 92/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Trong Type chọn Homogeneous (Chọn vật liệu đặc đồng nhất). 2. Bấm Continue, xuất hiện hộp thoại Edit Section. a. Trải mũi tên bên phải của Material chọn Steel. b. Bấm OK để hoàn thành việc tạo Section. Gán mặt cắt cho khối đặc 1. Trải Part (1) trên Model-1 như Hình 2-38.

Hình 2-38: Chi tiết trong CantiliverBeam 2. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Section Assignments. 3. Abaqus yêu cầu chọn vùng để chỉ định mặt cắt, vì bài này ta chưa phân vuàng (Partitions) cho chi tiết nên chỉ cần bấm lên chi tiết là chọn toàn bộ chi tiết, khi chi tiết được tô nổi bằng khung dây đỏ. 4. Nhấn chuột giữa hoặc bấm Done dưới khung vẽ để kết thúc việc chọn, hộp thoại Edit Section Assignment xuất hiện. a. Trong ô Section, trải mũi tên bên phải và chọn CantiliverBeam vừa tạo. b. Bấm OK hoàn tất việc chỉ định Section, chi tiết sau khi được gán Section sẽ có màu xanh lá. 2.6.4 Tạo bộ lắp Một bộ lắp có thể gồm nhiều chi tiết, ta phải tạo một mẫu mới (Instance) của part trong module Assembly để sử dụng cho mô hình phân tích. 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Instances, xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance, chọn Parts là CantiliverBeam. b. Instance Type chọn Dependent 2. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 93/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Lưu ý rằng trong Abaqus, bấm Apply để xem trước kết quả của lệnh và bấm OK để thi hành lệnh. 2.6.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, chỉ có lực tập trung tác dụng lên dầm, nên chỉ cần một bước phân tích là có thể mô tả đầy đủ trạng thái và thứ tự của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Concentrated_Force. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 2. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Load of 500 N at Free End. b. Chấp nhận các mặc định còn lại trong thẻ Basic. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.2. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Chọn tất cả như mặc định. c. Bỏ chọn ô Contact. d. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 94/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2.6.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Trong bài này bên trái dầm được ngàm chặt, bên phải chịu một lực tập trung, vậy điều kiện biên sẽ được đặt tại đầu bên trái và lực tập trung được đặt ở đầu bên phải. Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_the_left_end. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1Concentrated_Force cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải (lưu ý từng bài toán cụ thể bước sẽ có ý nghĩa khác nhau). c. Category chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Symmetry/Antisymmetry/Encastre. 2. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. 3. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn mặt trái ngoài cùng của mô hình. Khi thấy mặt bên trái có màu đỏ ta biết nó đã được chọn. 4. Nhấn Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition.

Hình 2-39: Chọn mặt ngàm phía bên trái 5. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition chọn ENCASTRE (U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0), như vậy toàn bộ 6 bậc tự do của mặt được ngàm đã được cố định. Giải thích các ký hiệu trong hộp thoại Edit Boundary Condition. XSYMM (U1=UR2=UR3=0): Đối xứng qua mặt X (mặt phẳng YOZ), bề mặt không được dịch chuyển theo hướng trục X, không được quay quanh trục Y và không được quay quanh trục Z.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 95/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

YSYMM (U2=UR1=UR3=0): Đối xứng qua mặt Y (mặt phẳng XOZ), bề mặt không được dịch chuyển theo hướng trục Y, không được quay quanh trục X và không được quay quanh trục Z. ZSYMM (U3=UR1=UR2=0): Đối xứng qua mặt Z (mặt phẳng XOY), bề mặt không được dịch chuyển theo hướng trục Z, không được quay quanh trục X và không được quay quanh trục Y. PINNED (U1=U2=U3=0): Có tác dụng như khớp cầu. ENCASTRE (U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0): Ngàm một bề mặt lại.

Hình 2-40: Bề mặt được ngàm

Đặt tải Do tiết diện mặt cắt của vật thể là lớn, nên phải tính cả trọng lượng bản thân của chi tiết. 1. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Gravity. b. Trong ô Step chọn Step1-Concentrated_Force. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Gravity. 2. Bấm Continue, hộp thoại Edit Load xuất hiện. Abaqus mặc định chọn toàn bộ Model để gán trọng lực. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy cần gán trọng lực theo chiều âm của trục Y (Component 2). a. Component 2 nhập -9.81.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 96/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm OK để thi hành lệnh. Trên màn hình đồ họa xuất hiện mũi tên màu vàng hướng theo hướng âm của trục Y chứng tỏ việc gán trọng lực đã có tác dụng. 3. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Surface Traction. b. Trong ô Step chọn Step1-Concentrated_Force. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Surface traction. 4. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn bề mặt để đặt tải. Chọn bề mặt như Hình 2-41. a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. b. Nhấn giữ chuột trái và rê chuột để xoay bề mặt cần thiết hướng ra như Hình 2-41. c. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên lại biểu tượng bề mặt như Hình 2-41.

để bỏ lệnh xoay và chọn

5. Bấm Done hoặc chuột giữa để thực thi lệnh chọn bề mặt. Hộp thoại Edit Load xuất hiện.

Hình 2-41: Bề mặt đặt lực a. Trong hộp thoại Edit Load, chấp nhận các mặc định, nhập 1000 vào ô Magnitude. b. Trên Direction before projection bấm lên mũi tên để định nghĩa phương chiều của lực. c. Chọn điểm bên trái trên cùng và điểm bên trái đưới cùng như Hình 2-42. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 97/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-42: Chọn hai điểm làm vec tơ chỉ hướng của lực d. Bấm Done (hoặc chuột giữa) để kết thúc việc chọn hướng của lực. e. Bấm OK để hoàn thành việc đặt tải. 2.6.7 Chia lưới cho chi tiết Vật thể là khối đặc, lưới dành cho chi tiết khối đặc 3D gồm có tứ diện, ngũ diện và lục diện. Độ phức tạp của việc chia lưới tùy thuộc vào độ phức tạp của model, vì thế Abaqus cung cấp 3 phương pháp chia lưới là theo kết cấu (Structured), tự do (Free) và quét (Swept). Có kinh nghiệm chia lưới thì mới có thể linh hoạt trong cách tạo lưới và chia lưới hiệu quả. Bài này ta chia lưới theo kết cấu vì model không phức tạp. 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 2-43.

Hình 2-43: Mesh Module 2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau:

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 98/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Hình 2-44.

> Xuất hiện thông báo như

Hình 2-44: Thông báo chuyển chi tiết sang Make Independent b. Khi gặp vấn đề này bấm Dismiss. c. Bấm chuột phải lên CantiliverBeam-1 rồi chọn như Hình 2-45 sau đây.

Hình 2-45: Make Independent Lúc này chi tiết chuyển sang màu xanh lá cây. d. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

e. Approximate global size: nhập 0.01. Giải thích approximate global size. Ví dụ: chiều dài thanh là 1.5 m, nếu chọn Approximate global size là 0.01 thì toàn bộ chiều dài thanh chia làm 150 phần, mỗi phần là 1cm. Nếu chọn là 0.05 thì sẽ được 30 phần mỗi phần là 5cm. f. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. g. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 99/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Bấm lên chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử 3D Stress. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện C3D8: An 8-node linear brick… 5. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 6. Bấm Done để thi hành lệnh. 7. Bấm lên Mesh Part Instance

.

8. Bấm Yes là hoàn tất chia lưới.

Hình 2-46: Lưới sau khi hoàn thành 2.6.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Job. a. Ô Name đặt tên là CantiliverBeam và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 100/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm Continue, hộp thoại Edit Job xuất hiện. c. Chấp nhận mặc định > Bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 2. Bấm chuột phải lên CantiliverBeam và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện CantiliverBeam (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên CantiliverBeam > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ xuất hiện thông báo như Hình 2-47 > Bấm OK.

Hình 2-47: Thông báo xuất hiện khi Submit 4. Chuột phải lên CantiliverBeam > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. Chờ khi nào xuất hiện thông báo như Hình 2-48. Việc phân tích đã hoàn tất.

Hình 2-48: Phân tích hoàn tất 2.6.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên CantiliverBeam (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 101/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả

Hình 2-49: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 7. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 8. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 9. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 10. Để xem kết quả ứng suất hoặc biến dạng ta lựa chọn S hoặc U như Hình 2-50.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 102/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-50: Chọn xem ứng suất

Hình 2-51: Ứng suất tương đương của dầm

Hình 2-52: Chuyển vị tổng của dầm 11. Để xem hiển thị kết quả lúc biến dạng và chưa biến dạng ta lần lượt bấm vào các biểu tượng như hình sau:

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 103/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-53: Xem kết quả lúc biến dạng và chưa biến dạng 12. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ biến dạng, ta theo trình tự sau: a. Bấm lên biểu tượng hoặc từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập lần lượt 50, 100, và 200 và quan sát màn hình đồ họa. c. Nhấn Apply để xem trước kết quả > Nhấn OK để thi hành lệnh. Với Value = 200, ta có kết quả như Hình 2-54. Chúng ta thấy các cạnh hình thành mắt lưới đã biến mất, chỉ còn lại mã màu (Color Code).

Hình 2-54: Kết quả với độ phóng lên 10000 lần Bây giờ bạn cần vẽ đồ thị đồ thị hoặc muốn lấy dữ liệu để chuyển qua các phần mềm khác để vẽ đồ thị và phân tích ứng xử của chi tiết thì tiến hành như sau:  Đầu tiên cần tạo một tập dữ liệu trước.  Dùng dữ liệu này để vẽ đồ thị. 13. Tạo tập dữ liệu a. Bấm vào biểu tượng (hoặc Tools > XY data > Create), xuất hiện hộp thoại Create XY data > Trong Source bạn chọn ODB field output.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 104/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm Continue, xuất hiện hộp thoại XY Data from ODB Field Output > Trong thẻ Variables bạn chỉ chọn một thông số như Hình 2-55:

Hình 2-55: Hộp thoại XY Data from ODB Field Output c. Trong thẻ Elements/ Nodes bạn chọn như hình Hình 2-56

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 105/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-56: Thẻ Elements/ Nodes > d. View > Toolbar > Views để hiện lên công cụ góc nhìn > Bấm lên biểu tượng

.

e. Bấm Edit Selection, dòng nhắc nhắc bạn chọn node > Bạn chỉ chọn một node trên mành hình đồ họa như Hình 2-57 (node này cần thiết cho việc xem xét quạn hệ chuyển vị, ứng suất của dầm) > Bấm Done.

Hình 2-57: Chọn điểm f. Bấm Save để lưu dữ liệu này lại, hiện lên một thông báo > Bấm OK. Trên Results Tree xuất hiện như Hình 2-58, đó là dữ liệu vừa thu thập được.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 106/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-58: Dữ liệu mới xuất hiện g. Lặp lại từ bước a tới bước f nhưng lúc này ta chọn node có chuyển vị lớn nhất, Hình 2-55 trong bước b trở thành như sau:

Hình 2-59: Chọn chuyển vị tổng h. Node cần chọn trong bước e lúc này như Hình 2-60.

Hình 2-60: Chọn node có chuyển vị lớn nhất i. Bấm Save để lưu dữ liệu này lại, hiện lên một thông báo > Bấm OK. Trên Results Tree xuất hiện như Hình 2-58, đó là dữ liệu vừa thu thập được.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 107/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-61: Dữ liệu mới xuất hiện Việc tạo dữ liệu vẫn chưa hoàn chỉnh, lúc này vẫn chỉ là dữ liệu cho ứng suất và chuyển vị riêng. Tiếp theo ta sẽ tạo bộ bộ dữ liệu có cả ứng suất và chuyển vị. 14. Bấm lên biểu tượng

, xuất hiện hộp thoại Create Data.

a. Chọn Operate on XY Data, xuất hiện hộp thoại Chọn Operate on XY Data . b. Trong Operators (các phép toán), ở phía bên phải của hộp thoại bấm combine (X,X). c. Chỉ con trỏ vào dấu ngoặc đơn của combine ( ). d. Bấm chuột lên S:Mises (Avg: 75%) PI: CANTILIVERBEAM-1 N: 5442. e. Bên dưới hộp thoại Operate on XY Data bấm Add to Expression. f. Con trỏ đang nhấp nháy màu đỏ bạn đánh dấu phẩy (không có khoảng trắng). g. Bấm chuột lên U: Magnitude PI: CANTILIVERBEAM-1 N: 5436. h. Bên dưới hộp thoại Operate on XY Data bấm Add to Expression. 15. Trên hộp thoại Create Data, bấm Save As, xuất hiện hộp thoại Save XY Data As. a. Trong ô Name đặt tên là Stress-Disp. b. Bấm OK để kết thúc việc tạo bộ dữ liệu ứng suất – chuyển vị như Hình 2-63. Results Tree lúc này như Hình 2-62.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 108/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 2-62: Bộ dữ liệu Stress-Disp được tạo 16. Vẽ đồ thị Dưới XY Data, bấm chuột lên Stress-Disp > Plot Expression, quan sát màn hình đồ họa chúng ta thấy ứng suất tỉ lệ thuận với biến dạng, như vậy giả thuyết ban đầu mô hình phân tích là tuyến là đúng.

Hình 2-63: Tạo dữ liệu Stress-Disp 17. Xem mối quan hệ giữa ứng suất với bước thời gian giải. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 109/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Từ Results Tree bấm kép chuột lên S:Mises (Avg: 75%) CANTILIVERBEAM-1 N: 5442 > Quan sát kết quả trên màn hình.

PI:

18. Xem mối quan hệ giữa chuyển vị với bước thời gian giải Từ Results Tree bấm kép chuột lên U:Magnitude PI: CANTILIVERBEAM-1 N: 5436 > Quan sát kết quả trên màn hình. Nói tóm lại, muốn phân tích mối quan hệ giữa một thông số này với một thông số khác. Đầu tiên ta cần tạo ra bộ dữ liệu. Từ bộ dữ liệu này ta vẽ đồ thị và từ đồ thị đánh giá kết quả. 19. Để hiệu chỉnh đồ thị chúng ta có các công cụ như hình sau:

Hình 2-64: Công cụ hiệu chỉnh đồ thị

Hình 2-65: Mối quan hệ giữ ứng suất và chuyển vị 2.6.10 Lưu kết quả phân tích Để xác định giá trị ứng suất tại một phần tử hay một node nào đó trên mô hình: 1. Từ Menu chọn Tools > Query (hoặc bấm vào biểu tượng xuất hiện.

, hộp thoại Query

a. Bên dưới Visualization Module Queries bấm chọn Probe values, xuất hiện hộp thoại Probe Values. b. Trong hộp thoại Probe Values chọn như Hình 2-66:

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 110/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bạn rê chuột tới một node bất kỳ nào trên mô hình, sẽ nhận được giá trị ứng suất tương tương (hoặc chuyển vị) tại node đó. d. Bấm chuột tại node đó sẽ thu được giá trị hiển thị như Hình 2-66. 2. Chọn các node mong muốn và nhấn chuột trái tại mỗi node đó. Giá trị ứng suất (hoặc kết quả khác) sẽ được hiển thị trên hộp thoại Probe Values. 3. Bấm Write to File, xuất hiện hộp thoại Report Probe Values. a. Trong ô Name đặt tên file mong muốn. b. Bấm Select chọn nơi lưu file kết quả có đuôi tên_file.prt. c. Dưới Data Values tùy từng trường hợp đánh hoặc không đánh dấu chọn vào 2 lựa chọn bên dưới. d. Bấm OK, file kết quả đã được lưu. e. Bấm Cancel.

Hình 2-66: Giá trị ứng suất tại một node được chọn 4. Bấm OK để thoát khỏi hộp thoại Probe Values. Như vậy, bài toán phân tích mô hình vật thể khối đặc đơn giản đã được xem xét. 2.6.11 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 111/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3

PHÂN TÍCH TRUYỀN NHIỆT BÌNH ỔN CƠ BẢN CHO HỆ KHÔNG CÓ TIẾP XÚC (CONTACT)

3.1

Sơ lược về truyền nhiệt

3.1.1 Một số kiểu truyền nhiệt Dẫn nhiệt Dẫn nhiệt là một dạng truyền nhiệt từ vùng có nhiệt độ cao đến vùng có nhiệt thấp hơn cho sự truyền động năng hoặc va chạm của các phần tử và nguyên tử. Dẫn nhiệt có thể truyền qua một vật thể liên tục hoặc các vật thể tiếp xúc với nhau. Trao đổi nhiệt đối lưu Khi lưu chất chảy qua bề mặt vật rắn và có sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt vật rắn và nhiệt độ lưu chất thì giữa bề mặt vật rắn và chất lỏng sẽ có quá trình trao đổi nhiệt gọi là quá trình trao đổi nhiệt đối lưu (hoặc tỏa nhiệt đối lưu). Trao đổi nhiệt bức xạ Khi hai vật có nhiệt độ khác nhau đặt cách xa nhau trong môi trường hoàn toàn chân không thì sự truyền nhiệt bằng dẫn nhiệt và trao đổi nhiệt đối lưu không tồn tại. Trong trường hợp này sự truyền nhiệt giữa các vật xảy ra là nhờ sự trao đổi nhiệt bức xạ. Truyền nhiệt phức tạp Là truyền nhiệt có sự kết hợp của hai hoặc ba kiểu truyền nhiệt ở trên. Tài liệu tham khảo Phần này được trích dẫn từ [13]. 3.1.2 Một số thông số trong truyền nhiệt Density Khối lượng riêng, đơn vị (kg/m3). Dùng trong truyền nhiệt đối lưu. Specific heat Nhiệt dung riêng, đơn vị (J/kg.oC). Dùng trong truyền nhiệt đối lưu. Film coefficient (Convection heat transfer coefficient) Hệ số truyền nhiệt đối lưu, đơn vị W/(m2.oC). Dùng trong truyền nhiệt đối lưu. Sink Temperature Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 112/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Nhiệt độ bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu, đơn vị (oC). Dùng trong truyền nhiệt đối lưu. Emissivity Hệ số bức xạ nhiệt (lớn hơn 0, nhỏ hơn 1), không có đơn vị. Dùng khi truyền nhiệt bằng bức xạ nhiệt. Thermal conductivity Hệ số dẫn nhiệt, đơn vị W/(m.oC). Dùng trong truyền nhiệt do dẫn nhiệt. Heat flux Mật độ dòng nhiệt, đơn vị W/m2. Dùng trong truyền nhiệt do dẫn nhiệt. Heat flow (rate) Nhiệt lượng truyền đi, đơn vị W. Thermal contact conductance (Thermal conductance) Hệ số dẫn nhiệt do tiếp xúc, đơn vị W/(m2.oC). Dùng trong truyền nhiệt do tiếp xúc giữa các bề mặt với nhau. Hệ số dẫn nhiệt tiếp xúc là độ dẫn nhiệt qua khe hở của hai bề mặt tiếp xúc, được xác định nhờ thực nghiệm. Khi phân tích truyền nhiệt qua nhiều tấm ghép chặt lại với nhau, chúng ta giả sử rằng khe hở giữa hai bề mặt là rất nhỏ (gần như không có). Nên ta nhập giá trị của Thermal Conductance thật lớn (theo kinh nghiệm nếu như mối ghép không có khe hở ≥ 50,000,000), [6]. 3.1.3 Giới hạn nội dung Chương này sẽ giới hạn phân tích truyền nhiệt bình ổn. Phân tích truyền nhiệt bình ổn cho thanh sẽ được mô hình bằng solid (người sử dụng quy định kích thước ba chiều). Do đó, thanh ở đây không phải là Truss cũng không phải là Beam. 3.2

Phân tích ảnh hưởng của nhiệt lên hệ thanh không chịu tải trọng Bài toán: Một dầm công xôn nằm ngang có chiều dài 1.5m, mặt cắt ngang kích thước 10cm x 5cm. Đầu tự do đặt trong môi trường có nhiệt độ 60oC và chịu một lực 1000N theo phương thẳng đứng chiều từ trên xuống dưới. Các bề mặt trao đổi nhiệt bức xạ có hệ số bức xạ nhiệt giả sử là 0.55, nhiệt độ môi trường chung quanh là 173oC. Bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giả sử là 50 W/(m2.oC), bề mặt này có nhiệt độ 250oC. Bề mặt chịu mật độ dòng nhiệt 2000 W/m2. Vật liệu thép: E = 207×109 Pa, ν = 0.3,   7850 kg/m3 , nhiệt dung riêng 460 J/kg/°C, hệ số dẫn nhiệt 54 W/(m.oC), hệ số giãn nở nhiệt 1.17×10-5 m/(m K). Hãy: a. Tìm phân bố nhiệt độ trên dầm. b. Tìm phân bố ứng suất, chuyển vị trên dầm.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 113/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Nhận xét: Bài toán này cho biết kích thước đầu vào và đặc tính vật liệu là hệ SI (m). Vì vậy chúng ta sẽ sử dụng sự thống nhất đơn vị SI (m) theo Bảng 1-6. Trong bài toán 3.2 chúng ta chỉ phân tích nhiệt trên dầm và giải quyết câu hỏi a. Bài toán 3.3 sẽ giải quyết câu hỏi b. 3.2.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: Copy folder D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 2.5 CantiliverBeam và đổi tên thành D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 3.2 HeatTransferBeam. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 3.2 HeatTransferBeam. 3.2.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Không thay đổi. Xem 2.6. 3.2.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Chúng ta cần thêm ba thông số đặc tính vật liệu sau đây. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Material (1). a. Nhắp chuột phải lên Steel, chọn Edit. b. Thermal > Conductivity. Bên dưới data, ô Conductivity nhập 54. c. Thermal > Specific heat. Bên dưới data, ô Specific heat nhập 460. 2. Bấm OK để hoàn thành việc hiệu chỉnh vật liệu. 3.2.4 Tạo bộ lắp Bộ lắp không thay đổi. Xem 2.6. 3.2.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Tạo bước phân tích Phần này trình bày phân tích nhiệt, mục đích là thu được kết quả phân bố nhiệt độ trên các node để nhập vào mô hình phân tích tĩnh. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Steps (2) > Nhắp chuột phải lên Step1Concentrated_Force, chọn Delete.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 114/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Heat Transfer. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Heat Transfer. 4. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Temperature hoặc để trống ô Description. b. Response chọn Steady-state. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.2. h. Maximum allowable emissivity change per increment nhập 0.1. i. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Chọn ô NT, Nodal temperature. 2. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 3.2.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên Ta đi gắn nhiệt độ bề mặt trên cùng 300oC, bề mặt dưới cùng là 200oC. 1. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái BCs (1), nhắp chuột phải lên Fix_Z_the_left_end > Delete. 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Top_Surface. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 115/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt trên cùng như Hình 3-1.

Hình 3-1: Chọn bề mặt trên cùng e. Bấm Done. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bottom_Surface. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt dưới cùng như Hình 3-2.

Hình 3-2: Chọn bề mặt dưới cùng e. Bấm Done. 4. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Temperature_bottom. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Other. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 116/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. 5. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. a. Bên dưới góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. b. Bên dưới Name chọn Bottm_Surface. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. d. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition, Magnitude nhâp 200. e. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Boundary Condition. 6. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Temperature_top. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. 6. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. a. Bên dưới góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. b. Bên dưới Name chọn Top_Surface. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. d. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition, Magnitude nhâp 300. e. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Boundary Condition. 7. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên Predefined Field, hộp thoại Create Predefined Field xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Ambient temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. f. Bấm Dismiss. g. Quét chọn chi tiết. h. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Predefined Field. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 117/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

i. Ô Magnitude nhập 173. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong nhiệt độ môi trường. Đặt tải trọng 1. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Loads (2), nhắp chuột phải lên Axial_Force > Delete. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Surface heat flux. b. Trong ô Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Thermal. d. Types for Selected Step chọn Surface heat flux. 3. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn bề mặt để đặt tải. a. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. b. Bên dưới Name chọn HeatFlux_Surface. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Load. d. Ô Magnitude nhập 2000. e. Bấm OK. 3.2.7 Chia lưới cho chi tiết Lưới vẫn được giữ như 2.6. Nhưng cần chọn lại Element Type. 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 3-3.

Hình 3-3: Mesh Module 1. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. a. Trong màn hình đồ họa, kéo cửa sổ chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 2. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Heat transfer.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 118/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện DC3D8: An 8-node linear heat transfer brick. 3. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 3.2.8 Tạo tương tác trao đổi nhiệt bức xạ và trao đổi nhiệt đối lưu Tạo nhóm bề mặt bằng tên gọi 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Interaction như Hình 3-4.

Hình 3-4: Interaction Module 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Radiation_Surfaces. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 3-5.

Hình 3-5: Chọn các bề mặt trao đổi nhiệt bức xạ e. Bấm Done. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Convective_Surface. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt như Hình 3-6.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 119/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 3-6: Chọn bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu e. Bấm Done. 4. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là HeatFlux_Surface. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt như Hình 3-7.

Hình 3-7: Chọn bề mặt chịu mật độ dòng nhiệt e. Bấm Done. Tạo trao đổi nhiệt đối lưu 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Convection. b. Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface film condition. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 120/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Bấm Continue. e. Chọn bề mặt bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Convective_Surfaces. g. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. h. Film coeficient nhập 50. i. Sink temperature nhập 250. 2. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác truyền nhiệt đối lưu. Tạo trao đổi nhiệt bức xạ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Radiation. b. Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface radiation. d. Bấm Continue. e. Chọn bề mặt bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Radiation_Surface. g. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. h. Emissivity nhập 0.55. i. Ambient temperature nhập 173. 2. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác truyền nhiệt đối lưu. 3.2.9 Hiệu chỉnh thuộc tính mô hình Do trong mô hình có truyền nhiệt bức xạ, nên ta phải chỉnh sửa lại thuộc tính của mô hình. 1. Từ Model Tree, bấm chuột phải lên Model-1 > Chọn Edit Attributes. Xuất hiện hộp thoại Edit Attributes. a. Đánh dấu chọn Absolute zero temperature > Nhập -273.15. b. Đánh dấu chọn Stefan Boltzmann constant > Nhập 5.669E-8. 2. Bấm OK.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 121/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3.2.10 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bên dưới Job (1), bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên CantiliverBeam (Completed) > Delete. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là Heat_Transfer và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. b. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 3. Bấm chuột phải lên Heat_Transfer và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Heat_Transfer (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 4. Bấm chuột phải lên > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ Heat_Transfer xuất hiện thông báo > Bấm OK. 5. Chuột phải lên Heat_Transfer > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 3.2.11 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Heat_Transfer (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 122/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 3-8: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để xem mô hình biến dạng như thế nào, thực hiện theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 7. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 10. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 11. Để xem kết quả phân bố nhiệt độ, chọn như Hình 3-9.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 123/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 3-9: Chọn xem ứng suất

Hình 3-10: Phân bố nhiệt độ trên chi tiết 12. Để xem bài toán có bao nhiêu bước và giải xong có bao nhiêu Increment (bước giải), thực hiện như sau: a. Từ thanh Menu, chọn Results > Step/Frame. Chúng ta thấy bài toán có một bước giải là Step1-Heat_Transfer. b. Bên dưới Index chúng ta thấy có 7 Increment. c. Chúng ta sẽ ghi nhớ những thông số này để nhập vào bài toán 3.3. 3.2.12 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 3.3

.

Phân tích ứng suất và chuyển vị của thanh chịu đồng thời nhiệt và tải trọng Trong bài toán này. Chúng ta sẽ sử dụng nhiệt độ xuất ra tại mỗi node từ bài toán 3.2 và nhập vào mô hình tĩnh để xem xét ảnh hưởng của bài toán khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và khi không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ.

3.3.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: Copy folder D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 2.5 CantiliverBeam và đổi tên thành D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 3.3 StressBeam. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 124/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 3.3 StressBeam. 3.3.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Không thay đổi. Vẫn giữ như 2.6. 3.3.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Chúng ta cần thêm ba thông số đặc tính vật liệu sau đây. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Material (1). a. Nhắp chuột phải lên Steel, chọn Edit. b. Mechanical > Expansion > Trong ô Expansion Coeff alpha nhập 1.17E-5, 2. Bấm OK để hoàn thành việc hiệu chỉnh vật liệu. 3.3.4 Tạo bộ lắp Bộ lắp không thay đổi. Vẫn giữ như 2.6. 3.3.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Tạo bước phân tích Vẫn giữ như 2.6. Tạo yêu cầu xuất kết quả Yêu cầu xuất kết quả chúng ta cần thêm vào. 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Trải Thermal > Chọn NT, Nodal temperature. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 2. Bấm OK. 3.3.6 Chia lưới cho chi tiết Lưới vẫn được giữ như 2.6. 3.3.7 Đặt điều kiện biên và tải trọng Chúng ta sẽ sử dụng nhiệt độ xuất ra tại mỗi node từ bài toán 3.2 để nhập nhiệt độ vào mỗi node của mô hình tĩnh để xem xét ứng suất khi tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ và khi không tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 125/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Đặt điều kiện biên Giữ như bài toán 2.6. Chúng ta cần nhập thêm nhiệt độ vào mô hình bằng cách sau: 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên Predefined Field, hộp thoại Create Predefined Field xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. f. Quét chọn chi tiết. g. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Predefined Field. h. Từ list box bên phải Distribution chọn From results or output database file. i. Bên phải File name bấm lên biểu tượng Select > Chọn đường dẫn tới kết quả phân tích nhiệt của 3.2 HeatTransferBeam. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\3.2 HeatTransferBeam\Heat_Transfer.odb. j. Bấm OK. k. Begin Step nhập 1. Vì là kết quả phân tích nhiệt của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. l. Begin Increment nhập 7. Chúng ta chỉ lấy kết quả của bước gia tải thứ 7 của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. m. End Step nhập 1. Vì là kết quả phân tích nhiệt của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. n. End Increment nhập 7. Chúng ta chỉ lấy kết quả của bước gia tải thứ 7 của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. Lưu ý: Muốn biết các thông số về Begin Step, Begin Increment, End Step và End Increment xem 3.2.11. 2. Bấm OK. Chúng ta đã nhập xong nhiệt độ vào từng node của mô hình. Đặt tải trọng Giữ như 2.6. 3.3.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ Bước này không thay đổi. Vẫn giữ như 2.6. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 126/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3.3.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên CantiliverBeam (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình hiển thị kết quả quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 3-11: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ của chuyển vị. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập 8 và quan sát màn hình đồ họa. 7. Để xem mô hình biến dạng như thế nào, thực hiện theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 8. Để hiển thị chữ số của node. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 127/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 9. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 10. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 12. Để xem kết quả phân bố nhiệt độ, chọn như Hình 3-12.

Hình 3-12: Chọn xem nhiệt độ

Hình 3-13: Phân bố nhiệt độ trên chi tiết 13. Để xem kết quả ứng suất hoặc biến dạng ta lựa chọn S hoặc U như Hình 3-14. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 128/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 3-14: Chọn xem ứng suất

Hình 3-15: Ứng suất tương đương của dầm

Hình 3-16: Chuyển vị tổng của dầm 3.3.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 129/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

3.4

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Phân tích truyền nhiệt trên chi tiết dạng tấm

3.4.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: Copy folder D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.4 MeshingShell và đổi tên thành D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 3.4 HeatTransferShell. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 3.4 HeatTransferShell. 3.4.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Không thay đổi. Vẫn giữ như 4.4. 3.4.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Chúng ta cần thêm ba thông số đặc tính vật liệu sau đây. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Material (1). a. Nhắp chuột phải lên Steel, chọn Edit. b. Thermal > Conductivity. Bên dưới data, ô Conductivity nhập 54. 2. Bấm OK để hoàn thành việc hiệu chỉnh vật liệu. 3.4.4 Tạo bộ lắp Bộ lắp không thay đổi. Vẫn giữ như 4.4. 3.4.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Tạo bước phân tích Phần này trình bày phân tích nhiệt, để có kết quả phân bố nhiệt độ trên các node để nhập vào mô hình phân tích tĩnh. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Steps (2) > Nhắp chuột phải lên Step1-Edge Force, chọn Delete. 2. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Heat Transfer. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Heat Transfer. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 130/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Temperature hoặc để trống ô Description. b. Response chọn Steady-state. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.2. h. Maximum allowable emissivity change per increment nhập 0.1. i. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu “+” ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Chọn ô NT, Nodal temperature. 2. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 3.4.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên Ta đi gắn nhiệt độ bề mặt trên cùng 300oC, bề mặt dưới cùng là 200oC. 1. Từ Model Tree, bên trải dấu “+” bên dưới BCs (1), nhắp chuột phải lên Fix_X_the_left_end > Delete. 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Top_Edge. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các cạnh trên cùng như Hình 3-17.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 131/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 3-17: Chọn các bề mặt trao đổi nhiệt bức xạ e. Bấm Done. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bottom_Edge. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các cạnh dưới cùng như Hình 3-18.

Hình 3-18: Chọn các bề mặt trao đổi nhiệt bức xạ e. Bấm Done. 4. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Temperature_bottom. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. 5. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 132/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Bên dưới góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. b. Bên dưới Name chọn Bottm_Edge. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. d. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition, Magnitude nhâp 100. e. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Boundary Condition. 6. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Temperature_top. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. 7. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. a. Bên dưới góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. b. Bên dưới Name chọn Top_Edge. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. d. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition, Magnitude nhâp 150. e. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Boundary Condition. 8. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên Predefined Field, hộp thoại Create Predefined Field xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Ambient temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. f. Bấm Dismiss. g. Quét chọn chi tiết. h. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Predefined Field. i. Ô Magnitude nhập 30. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong nhiệt độ môi trường. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 133/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Đặt tải trọng 1. Từ Model Tree, bên trải dấu “+” bên dưới Loads (2), nhắp chuột phải lên Step1-Edge Force > Delete. 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Front_Surfaces. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. List box bên phải Select the regions for the surface chọn by angle, nhập giá trị 20 ngay bên phải list box. e. Bấm lên một điểm bất kỳ của Shell như Hình 3-19.

Hình 3-19: Chọn bề mặt tiếp xúc của Pipe với Belt f. Bấm Done. g. Chọn Brown. 3. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Surface heat flux. b. Trong ô Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Thermal. d. Types for Selected Step chọn Surface heat flux. 4. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn bề mặt để đặt tải. a. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. b. Bên dưới Name chọn Front_Surfaces. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Load. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 134/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Ô Magnitude nhập 200. e. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong nhiệt độ môi trường. 3.4.7 Chia lưới cho chi tiết Lưới vẫn được giữ như 4.4. Nhưng cần chọn lại Element Type. 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 3-20.

Hình 3-20: Mesh Module 2. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. a. Trong màn hình đồ họa, kéo cửa sổ chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 3. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Heat transfer. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện DS4: A 4-node heat transfer quadrilateral shell. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 3.4.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bên dưới Job (1), bấm chuột phải lên Shell (Completed) > Delete. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là Heat_Transfer và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. b. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 3. Bấm chuột phải lên Heat_Transfer và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Heat_Transfer (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 4. Bấm chuột phải lên > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ Heat_Transfer xuất hiện thông báo > Bấm OK. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 135/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

5. Chuột phải lên Heat_Transfer > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 3.4.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Heat_Transfer (Completed) > Results. Nếu các chú thích kết quả trên màn hình hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 3-21: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để xem mô hình biến dạng như thế nào, thực hiện theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 7. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 136/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 10. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 11. Để xem kết quả phân bố nhiệt độ, chọn như Hình 3-22.

Hình 3-22: Chọn xem nhiệt độ

Hình 3-23: Phân bố nhiệt độ trên chi tiết 12. Để xem bài toán có bao nhiêu bước và giải xong có bao nhiêu Increment (bước giải), thực hiện như sau: a. Từ thanh Menu, chọn Results > Step/Frame. Chúng ta thấy bài toán có một bước giải là Step1-Heat_Transfer. b. Bên dưới Index chúng ta thấy có 7 Increment. c. Chúng ta sẽ ghi nhớ những thông số này để nhập vào bài toán 3.3.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 137/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3.4.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 3.5

.

Phân tích ứng suất và chuyển vị của chi tiết dạng tấm chịu đồng thời nhiệt và tải trọng Trong bài toán này. Chúng ta sẽ sử dụng nhiệt độ xuất ra tại mỗi node từ bài toán 3.4 để nhập vào mô hình tĩnh để xem xét ảnh hưởng của bài toán khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và khi không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ.

3.5.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: Copy folder D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.4 MeshingShellvà đổi tên thành D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 3.5 StressShell. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 3.5 StressShell. 3.5.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Không thay đổi. Vẫn giữ như 4.4. 3.5.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Chúng ta cần thêm ba thông số đặc tính vật liệu sau đây. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Material (1). a. Nhắp chuột phải lên Steel, chọn Edit. b. Mechanical > Expansion > Trong ô Expansion Coeff alpha nhập 1.17E-5, 2. Bấm OK để hoàn thành việc hiệu chỉnh vật liệu. 3.5.4 Tạo bộ lắp Bộ lắp không thay đổi. Vẫn giữ như 4.4. 3.5.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Tạo bước phân tích Vẫn giữ như 4.4. Tạo yêu cầu xuất kết quả Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 138/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Yêu cầu xuất kết quả chúng ta cần thêm vào. 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Trải Thermal > Chọn NT, Nodal temperature. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 2. Bấm OK. 3.5.6 Chia lưới cho chi tiết Lưới vẫn được giữ như 4.4. 3.5.7 Đặt điều kiện biên và tải trọng Chúng ta sẽ sử dụng nhiệt độ xuất ra tại mỗi node từ bài toán trong 3.4 và nhập vào mỗi node của mô hình tĩnh để xem xét ứng suất khi tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ và khi không tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ. Đặt điều kiện biên Giữ như bài toán 4.4. Chúng ta cần nhập thêm nhiệt độ vào mô hình bằng cách sau: 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên Predefined Field, hộp thoại Create Predefined Field xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. f. Quét chọn chi tiết. g. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Predefined Field. h. Từ list box bên phải Distribution chọn From results or output database file. i. Bên phải File name bấm lên biểu tượng Select > Chọn đường dẫn tới kết quả phân tích nhiệt của 3.2 HeatTransferBeam. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\3.4 HeatTransferShell\Heat_Transfer.odb. j. Bấm OK.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 139/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

k. Begin Step nhập 1. Vì là kết quả phân tích nhiệt của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. l. Begin Increment nhập 10. Chúng ta chỉ lấy kết quả của bước gia tải thứ 10 của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. m. End Step nhập 1. Vì là kết quả phân tích nhiệt của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. n. End Increment nhập 10. Chúng ta chỉ lấy kết quả của bước gia tải thứ 8 của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. Lưu ý: Muốn biết các thông số về Begin Step, Begin Increment, End Step và End Increment xem 4.4.9. 2. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong nhiệt độ môi trường. Đặt tải trọng Giữ như 4.4. 3.5.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ Bước này không thay đổi. Vẫn giữ như 4.4. 3.5.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên CantiliverBeam (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 140/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 3-24: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ của chuyển vị. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập 8 và quan sát màn hình đồ họa. 7. Để xem mô hình biến dạng như thế nào, thực hiện theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 8. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 9. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 10. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 141/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

12. Để xem kết quả phân bố nhiệt độ, chọn như Hình 3-25.

Hình 3-25: Chọn xem nhiệt độ

Hình 3-26: Phân bố nhiệt độ trên chi tiết 13. Để xem kết quả ứng suất hoặc biến dạng ta lựa chọn S hoặc U như Hình 3-27.

Hình 3-27: Chọn xem ứng suất

Hình 3-28: Ứng suất tương đương của tấm

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 142/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 3-29: Chuyển vị tổng của tấm 3.5.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 3.6

.

Tài liệu tham khảo. [1]

Holman, Heat Transfer 10th Edition, Setion 2-11, Page 2-50, McGraw Hill, 2010.

[2]

Abaqus Example Problems Manual, Section 5.1.5, Abaqus Document 6.12.

[3]

Abaqus Example Problems Manual, Section 5.1.6, Abaqus Document 6.12.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 143/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

4

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

CHIA LƯỚI CHO CHO VẬT THỂ CÓ HÌNH HỌC PHỨC TẠP Đối với những chi tiết có hình dạng phức tạp do có nhiều lỗ, nhiều phần lồi, nhiều bậc hoặc tiết diện mặt cắt thay đổi. Việc phân vùng sẽ giúp ta chia lưới được thuận lợi hơn.

4.1

Phân vùng (Partition) cho cạnh

4.1.1 Phân vùng cho cạnh bằng cách chỉ định vị trí Bạn có thể phân vùng cho cạnh được chọn dọc theo chiều dài của nó bằng cách bấm chuột lên bất kỳ vị trí nào của cạnh đó. Abaqus/CAE chuyển đổi vị trí được chọn đó thành một thông số. Kết quả là, bạn có thể hiệu chỉnh thủ công vị trí phân vùng. Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hộp thoại Create Partition xuất hiện. 2. Bên dưới Type chọn Edge. 3. Bên dưới Method chọn Specify parameter by location. 4. Bấm chuột lên cạnh cần phân vùng. 5. Bấm lên vị trí mà cạnh sẽ được phân ra làm hai tại điểm đó. 6. Bấm Create Partition. 4.1.2 Phân vùng cho cạnh bằng cách tham số hóa cạnh cần phân vùng Bạn có thể phân vùng cho cạnh được tại bất cứ vị trí nào dọc theo chiều dài bằng cách nhập vào một thông số đại diện cho tỉ lệ chiều dài của cạnh. Một mũi tên hướng học theo cạnh được chọn sẽ chỉ hướng của tỉ lệ. Cạnh sẽ được chia từ điểm gốc tính đi theo chiều mũi tên cho tới điểm được chỉ định tham số tỉ lệ chiều dài như trong hình sau:

Hình 4-1: Minh họa phương pháp Partition: điềm sẽ phân vùng, có được bằng cách nhập thông số tỉ lệ chiều dài. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 144/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Select edge to partition: Chọn cạnh để phân vùng. Direction of increasing parameter. Hướng tăng của tham số. Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hộp thoại Create Partition xuất hiện. 2. Bên dưới Type chọn Edge. 3. Bên dưới Method chọn Enter parameter. 4. Bấm chuột lên cạnh cần phân vùng. 5. Nhập thông số tỉ lệ chiều dài tính từ điểm gốc. 6. Bấm Create Partition. 4.1.3 Phân vùng cho cạnh bằng cách chọn điểm chính giữa cạnh Có thể phân vùng bằng cách chọn điểm chính giữa cạnh, Abaqus sẽ hỗ trợ bắt điểm chính giữa khi sử dụng công cụ này.

Hình 4-2: Minh họa phương pháp Partition: điềm sẽ phân vùng, có được bằng cách nhập thông số tỉ lệ chiều dài. Select edge to partition: Chọn cạnh để phân vùng. Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hộp thoại Create Partition xuất hiện. 2. Bên dưới Type chọn Edge. 3. Bên dưới Method chọn Select midpoint/datum point. 4. Bấm chuột lên cạnh cần phân vùng. 5. Bấm lên điểm chính giữa của cạnh. 6. Bấm Create Partition. 4.1.4 Sử dụng mặt phẳng để phân vùng cạnh Bạn có thể phân vùng cho cạnh được chọn bằng cách cắt chúng nhờ một mặt phẳng. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 145/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-3: Minh họa phương pháp Partition: điềm sẽ phân vùng, có được bằng cách nhập thông số tỉ lệ chiều dài. Select edge to partition: Chọn cạnh để phân vùng. Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hộp thoại Create Partition xuất hiện. 2. Bên dưới Type chọn Edge. 3. Bên dưới Method chọn Use datum plane. 4. Bấm chuột lên cạnh cần phân vùng. 5. Bấm Done. 6. Bấm lên mặt phẳng dùng để cắt. 7. Bấm Create Partition. 4.2

Phân vùng cho mặt

4.2.1 Sử dụng phương pháp vẽ Sketch để phân vùng cho mặt Bạn có thể phân vùng các bề mặt được chọn bằng cách vẽ Sketch (sử dụng công cụ vẽ sketch). Bạn dùng công cụ Sketch khi bạn muốn tạo ra một phân vùng mà hình dạng của nó không thể đạt được bằng các công cụ phân vùng khác. Vẽ sketch phân vùng có những lợi thế sau đây:  Bạn có thể sử dụng bộ công cụ để hiệu chỉnh sketch nếu bạn muốn thay dổi hình dáng hoặc vị trí của phân vùng.  Bạn có thể gán kích thước cho sketch một cách chính xác, và bạn có thể sử dụng công cụ để hiệu chỉnh kích thước. Nếu như các bề mặt được phân vùng là phẳng và nằm trên cùng một mặt phẳng. Bạn có thể vẽ sketch trực tiếp trên mặt phẳng đó. Sketch có thể kéo dài qua đường Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 146/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

biên của các bề mặt được chọn, nhưng vùng được phân sẽ không vượt qua cạnh biên của bề mặt. Hình sau đây sẽ minh họa một phân vùng được vẽ Sketch trên một mặt phẳng.

Hình 4-4: Sketch trên mặt phẳng Nếu mặt phẳng được phân vùng không phẳng, bạn phải chọn một bề mặt phẳng hoặc một mặt phẳng làm việc (datum plane) bằng cách chiếu Sketch lên các bề mặt đó và định khoảng cách chiếu, vuông góc với mặt phẳng vẽ Sketch như hình sau đây.

Hình 4-5: Sketch trên mặt phẳng khác Phương pháp dành cho bề mặt cần phần vùng là phẳng 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Face. 3. Bên dưới Method chọn Sketch. 4. Chọn bề mặt cần phân vùng (chọn được nhiều bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các bề mặt).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 147/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

5. Lựa chọn mặt phẳng hay mặt phẳng làm việc (Datum plane). Bề mặt được chọn sẽ có màu nổi. 6. Bấm Done. 7. Bấm chọn lên 1 cung tròn hoặc một đường thẳng để làm cạnh đứng trong mặt phẳng vẽ Sketch. 8. Dùng các công cụ để vẽ Sketch như phân vùng mong muốn. 9. Bấm chuột giữa ba lần. Phương pháp dành cho bề mặt cần phần vùng là bề mặt cong 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Face. 3. Bên dưới Method chọn Sketch. 4. Chọn bề mặt cần phân vùng (chọn được nhiều bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các bề mặt). 5. Lựa chọn mặt phẳng hay mặt phẳng làm việc (Datum plane) để vẽ Sketch. Bề mặt được chọn sẽ có màu nổi. 6. Chọn phương pháp định khoảng cách chiếu. Có ba lựa chọn như hình sau:

50

7. Nếu chọn phương pháp là Through All. a. Bấm OK nếu hướng chiếu đã phù hợp, bấm Flip để đối hướng chiếu. b. Bấm chọn lên 1 cung tròn hoặc một đường thẳng để làm cạnh đứng trong mặt phẳng vẽ Sketch. c. Dùng các công cụ để vẽ Sketch để phân vùng như mong muốn. d. Bấm chuột giữa ba lần. 7. Nếu chọn phương pháp là Enter Value. a. Bấm OK nếu hướng chiếu đã phù hợp, bấm Flip để đối hướng chiếu. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 148/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Nhập khoảng cách chiếu. Tính từ mặt phẳng vẽ sketch theo hướng mũi tên. c. Bấm chọn lên 1 cung tròn hoặc một đường thẳng để làm cạnh đứng trong mặt phẳng vẽ Sketch. d. Dùng các công cụ để vẽ Sketch như phân vùng mong muốn. e. Bấm chuột giữa ba lần. 7. Nếu chọn phương pháp là Enter Value. a. Chọn điểm sẽ được chiếu tới. b. Bấm chọn lên 1 cung tròn hoặc một đường thẳng để làm cạnh đứng trong mặt phẳng vẽ Sketch. c. Dùng các công cụ để vẽ Sketch để phân vùng như mong muốn. d. Bấm chuột giữa ba lần. 4.2.2 Sử dụng phương pháp đường dẫn ngắn nhất Bạn có thể phân vùng cho các bề mặt được chọn bằng 1 đường thẳng hoặc đường cong hình thành từ đường dẫn ngắn nhất giữa hai điểm được chọn. Các điểm có thể là các đỉnh, các điểm giữa, các tâm cung tròn, hoặc điểm làm việc (datum points). Đưỡng dẫn sẽ cong nếu bề mặt được phân vùng là không phẳng. Minh họa như hình sau:

Hình 4-6: Minh họa phương pháp Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Face. 3. Bên dưới Method chọn Shortest path between 2 points. 4. Chọn bề mặt cần phân vùng (chọn nhiều bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các bề mặt). Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 149/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

5. Chọn các đỉnh, các điểm giữa, các tâm cung tròn hoặc các điểm làm việc để định nghĩa điểm bắt đầu và kết thúc cua đường dẫn. 6. Bấm Create Partition. 4.2.3 Sử dụng mặt phẳng làm việc (Datum Plane) để phân vùng bề mặt Bạn có thể phân vùng cho các bề mặt được chọn bằng cách cắt chúng nhờ datum plane. Minh họa như hình sau:

Hình 4-7: Minh họa phương pháp Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Face. 3. Bên dưới Method chọn Use datum plane. 4. Chọn bề mặt cần phân vùng (chọn được nhiều bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các bề mặt). 5. Chọn các đỉnh mặt phẳng làm việc (datum plane). 6. Bấm Create Partition. 4.2.4 Sử dụng đường dẫn cong để phân vùng bề mặt Bạn có thể phân vùng một bề mặt bằng một đường cong vuông góc với hai cạnh bao quanh bề mặt. Hai cạnh này không cần thiết phải liền kề nhau, nhưng chúng phải bao quanh bề mặt và góc hợp thành hai cạnh đó phải nhỏ hơn 180 độ. Minh họa như hình sau:

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 150/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-8: Minh họa phương pháp Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Face. 3. Bên dưới Curved path, chọn normal to 2 edges. 4. Chọn bề mặt cần phân vùng. 5. Từ vùng nhắc, bạn chọn 1 trong hai phương pháp sau:  Enter Parameter.  Pick. 6. Chọn bất kỳ một cạnh nào bao quanh bề mặt. 7. Bạn chọn một trong hai cách như sau: a. Nếu ở bước 5 bạn dùng Enter Parameter. Nhập giá trị chia độ dài cạnh. Hướng của mũi tên sẽ là hướng tăng giá trị nhập vào. b. Nếu ở bước 5 dùng phương pháp Pick. Bấm lên điểm chính giữa hoặc 1 điểm làm việc dọc theo cạnh được chọn. 8. Chọn cạnh còn lại và làm lại như bước 7. Lưu ý là góc hợp bởi hai cạnh được chọn nhỏ hơn 180 độ. 9. Bấm Create Partition. 4.2.5 Sử dụng bề mặt kéo dài để phân vùng bề mặt Bạn có thể phân vùng các bề mặt được chọn bằng cách kéo dài một bề mặt khác để bề mặt đó cắt xuyên qua bề mặt được chọn. Minh họa như sau:

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 151/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-9: Minh họa phương pháp Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Face. 3. Bên dưới Method chọn Extend another face. 4. Chọn bề mặt cần phân vùng (chọn được nhiều bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các bề mặt). 5. Chọn bề mặt sẽ được kéo dài để tạo ra các phân vùng yêu cầu. 6. Bấm Create Partition. 4.2.6 Sử dụng sự giao nhau để phân vùng bề mặt Bạn có thể phân vùng cho các bề mặt được chọn bằng việc sử dụng sự giao của một hoặc nhiều bề mặt dẫm lên nhau.

Hình 4-10: Minh họa phương pháp Trong module Assembly bạn có thể phân vùng nhờ sự giao nhau với các chi tiết khác.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 152/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-11: Minh họa phương pháp Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Face. 3. Bên dưới Method chọn Intersect by other faces. 4. Chọn bề mặt cần phân vùng (chọn được nhiều bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các bề mặt). 5. Chọn bề mặt nối hoặc giao nhau. 6. Bấm Create Partition. 4.2.7 Dùng phương pháp chiếu các cạnh để phân vùng bề mặt Bạn có thể phân vùng một bề mặt được chọn bằng cách lấy giao của hình chiếu của một cạnh lên trên bề mặt đó với bề mặt đó. Minh họa như sau:

Hình 4-12: Minh họa phương pháp Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

. Xuất

Trang 153/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Bên dưới Type, chọn Face. 3. Bên dưới Method chọn Project edges. 4. Chọn bề mặt cần phân vùng (chọn được nhiều bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các bề mặt). 5. Chọn các cạnh để chiếu lên các bề mặt. 6. Bấm Create Partition. 4.3

Phân vùng cho cells (cắt khối)

4.3.1 Sử dụng mặt phẳng cắt để cắt khối Bạn có thể phân vùng cho những khối được chọn bằng cách cắt chúng nhờ một mặt phẳng. Trước tiên bạn chọn những khối (cells) để phân vùng và sau đó lựa chọn một trong 3 phương pháp định nghĩa mặt phẳng dùng để cắt khối. Ba phương pháp đó là:  Chọn một điểm và bất kỳ cạnh thẳng nào: Mặt phẳng cắt sẽ đi qua điểm đó, vuông góc với cạnh.  Chọn 3 điểm: Mặt phẳng cắt sẽ đi qua 3 điểm được chọn.  Chọn một cạnh thẳng hoặc cạnh cong và một điểm ở trên cạnh đó: Mặt phẳng cắt sẽ đi qua điểm đó, vuông góc với cạnh đó tại điểm được chọn. Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Cell. 3. Bên dưới Method chọn Define cutting plane. 4. Chọn cell cần phân vùng. Nếu trong môi trường Part hoặc Assembly có chứa nhiều hơn một cell (chọn được nhiều cell bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các cell). 5. Bấm lên một trong 3 phương pháp sau đây để định nghĩa mặt phẳng cắt: Dùng Point & normal a. Chọn điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua. b. Chọn một cạnh làm pháp tuyến của mặt phẳng cắt.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 154/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-13: Minh họa phương pháp Dùng 3 Points a. Chọn 3 điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua.

Hình 4-14: Minh họa phương pháp Dùng Normal to edge a. Chọn 1 cạnh làm pháp tuyến của mặt phẳng cắt (cạnh có thể thẳng hoặc cong). b. Chọn một điểm thuộc cạnh đó mà mặt phẳng cắt đi qua. 6. Bấm Create Partition. 4.3.2 Dùng mặt phẳng làm việc (datum plane) để cắt khối Bạn có thể cắt các khối được chọn bằng cách cắt chúng bằng một datum plane. Minh họa như hình sau.

Hình 4-15: Minh họa phương pháp

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 155/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Cell. 3. Bên dưới Method chọn Use datum plane. 4. Chọn cell cần phân vùng. Nếu trong môi trường Part hoặc Assembly có chứa nhiều hơn một cell (chọn được nhiều cell bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các cell). 5. Chọn mặt phẳng cắt đã dựng trước đó. 6. Bấm Create Partition. 4.3.3 Sử dụng bề mặt kéo dài để cắt khối Bạn có thể phân vùng các khối đặc bằng cách kéo dài các mặt phẳng có thể cắt ngang qua các khối.

Hình 4-16: Minh họa phương pháp Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Cell. 3. Bên dưới Method chọn Extend face. 4. Chọn cell cần phân vùng. Nếu trong môi trường Part hoặc Assembly có chứa nhiều hơn một cell (chọn nhiều cell bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các cell). 5. Chọn bề mặt cần kéo dài để cắt các khối. 6. Bấm Create Partition.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 156/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4.3.4 Sử dụng extrude/sweep để cắt khối Phương pháp này dùng để phân vùng cho những chi tiết 3D phức tạp. Cần có một một cạnh cắt và cạnh này sẽ chạy theo một đường dẫn. Có hai phương pháp để định nghĩa đường dẫn như sau:  Extrude along direction.  Sweep along edge. Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Cell. 3. Bên dưới Method chọn Extrude/sweep edges. 4. Chọn cell cần phân vùng. Nếu trong môi trường Part hoặc Assembly có chứa nhiều hơn một cell (chọn nhiều cell bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các cell). 5. Chọn cạnh cắt (chọn nhiều cạnh cắt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên các cạnh cắt) sẽ chạy dọc theo đường dẫn. 6. Chọn một trong hai phương pháp định nghĩa đường dẫn: Extrude along direction: Chọn đường dẫn vuông góc với cạnh cắt. Minh họa như hình sau:

Hình 4-17: Minh họa phương pháp Sweep along edge: Chọn đường cong làm đường dẫn. Minh họa như hình sau:

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 157/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-18: Minh họa phương pháp 7. Bấm Create Partition. 4.3.5 Dùng phương pháp N-sided patch để phân vùng cell (cắt khối) Bạn có thể cắt khối bằng cách tạo ra một miếng vá để chia cell ra thành các vùng. Bạn có thể định nghĩa miếng vá bằng cách sử dụng các cạnh hoặc các điểm ở góc. Nếu bạn chọn một cạnh, Abaqus/CAE sẽ tìm kiếm ra một vòng kín của các cạnh nối nhau liên tục. Nếu bạn chọn các điểm ở góc, bạn có thể chọn 3, 4 hoặc 5 điểm để định nghĩa phân vùng. Lưu ý là kết quả phân vùng từ N-sided patch không mở rộng ra khỏi miếng vá. Như vậy, phương pháp N-sided patch hữu ích trong việc tạo ra phân vùng riêng biệt mà không mở rộng ra phần còn lại của khối. Nếu bạn chọn một cạnh cong hoặc nếu bạn chọn hai điểm kết nối với nhau bằng một cạnh cong, cạnh tương ứng của mặt vá N-sided patch sẽ theo biên dạng của cạnh. Tuy nhiên, nếu bạn chọn các điểm mà không kết nối bởi một cạnh, thì miếng vá sẽ kết nối các điểm lại, miếng vá sẽ không theo biên dạng của cell, và phân vùng này là chưa hoàn thiện. Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Cell. 3. Bên dưới Method chọn N-sided patch. 4. Chọn cell cần phân vùng (chỉ một cell). 5. Chọn phương pháp để định nghĩa miếng vá N-sided patch: Select Edges: phân vùng cell bằng cách định nghĩa một mặt vá theo một thứ tự các cạnh được chọn. a. Loop: Chọn một cạnh đơn, Abaqus/CAE tìm kiếm một vòng kín các cạnh kết nối liên tục để cắt khối.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 158/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-19: Minh họa phương pháp b. Edges: Chọn các cạnh một cách thủ công, các cạnh được chọn phải bao quanh cell cần phân vùng. Chọn với số lượng cạnh bất kỳ và những cạnh này phải tạo thành một vòng kín. Select Corner Points: Phân vùng cell bằng cách định nghĩa mặt vá N-sided patch dùng từ 3 tới 5 điểm được chọn. Abaqus/CAE tạo ra một miếng vá bằng cách kết nối các điểm theo thứ tự bạn chọn chúng. Do đó, thứ tự mà bạn chọn là quan trọng. Điểm có thể là các đỉnh, các điểm giữa, hoặc các datum point và phải nằm trên các cạnh bao quanh cell được phân vùng. Nếu một cạnh cong kết nối hai đểm lại, miếng vá sẽ theo biên dạng đường cong như hình sau:

Hình 4-20: Minh họa phương pháp 6. Thực hiện một trong các bước sau: a. Nếu các cạnh được chọn được làm nổi lên cho biết Abaqus/CAE sẽ tạo phân vùng theo yêu cầu. Bấm Create Partition. b. Để thay đổi lựa chọn các cạnh, bấm lên biểu tượng Previous về bước trước đó.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

để quay trở

Trang 159/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4.3.6 Phân vùng cell bằng cách sử dụng Sketch được dựng trong mặt phẳng Bạn có thể phân vùng một cell được chọn bằng cách vẽ hình học của Sketch trên một mặt phẳng nhờ sử dụng công cụ vẽ Sketch. Bạn dùng công cụ vẽ Sketch khi bạn muốn tạo ra phân vùng mà hình dạng của chúng không thể đạt được bằng phương pháp phân vùng khác. Phương pháp phân vùng này hữu ích trong việc tạo ra bề mặt nứt được sử dụng trong phân tích cơ học nứt gãy. Bạn phải chọn một bề mặt phẳng. Hầu hết các trường hợp bạn sẽ tạo một Sketch phân vùng trên một datum plane, mà datum plane đó giao cắt với cell được chọn. Hình sau đây sẽ minh họa cho phương pháp này.

Hình 4-21: Minh họa phương pháp Phương pháp: 1. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

2. Bên dưới Type, chọn Cell. 3. Bên dưới Method, chọn Sketch planar partition. 4. Chọn cell cần phân vùng (chỉ một cell) > Bấm chuột giữa. 5. Chọn datum plane để vẽ Sketch. 6. Chọn một cạnh để định hướng cạnh cho lưới của mặt vẽ Sketch. Cạnh này không được vuông góc với mặt phẳng vẽ Sketch. 7. Dùng các công cụ vẽ Sketch để vẽ Sketch trên datum plane > Bấm Done để hoàn thành việc vẽ Sketch. 8. Bấm Create Partition.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 160/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4.3.7 Đánh giá lưới Sau khi chia lưới xong, Abaqus/CAE có thể làm nổi bật lên các phần tử xấu của lưới. Abaqus/CAE cung cấp một bộ công cụ trong module Mesh cho phép bạn đánh giá chất lượng lưới và thu thập thông tin của node và phần tử ở trong lưới. Bạn có thể dùng các công cụ này để tách ra một vùng riêng, vùng lưới có chất lượng kém để bạn có thể điều chỉnh lưới kém đó. Sau đó đánh giá lại chất lượng lưới mới. Một phần tử có hình học lý tưởng nhất đó là:  Nếu phần tử là tam giác, thì phần tử có hình tam giác đều là lý tưởng.  Nếu phần tử là tứ giác, thì phần tử có hình vuông là lý tưởng.  Nếu phần tử hình tứ diện, thì phần tử có hình tứ diện đều là lý tưởng.  Nếu phần tử hình 6 mặt, thì phần tử có hình lập phương là lý tưởng.  Nếu phần tử là hình nêm, thì phần tử có tất cả các cạnh bằng nhau là lý tưởng. Các tiêu chí sau nhằm đạt được các phần tử có hình học lý tưởng như trên. 1. Từ thanh Menu Mesh > Verify. 2. Bạn có thể chọn part, part instances, geometric regions, hoặc element để đánh giá. 3. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Verify Mesh. Tiêu chí đánh giá lưới trong Abaqus 4. Hộp thoại Verify Mesh có các lựa chọn sau đây. a. Thẻ Shape Metric mở mặc định. Trong thẻ Shape metric có các tiêu chí sau đây: Hệ số hình dáng (Shape factor) Abaqus/CAE làm nổi lên các phần tử bằng một hệ số hình dáng được chuẩn hóa nhỏ hơn một giá trị chỉ định. Tiêu chuẩn hệ số hình dáng chỉ dành cho phần tử tam giác và phần tử tứ diện. Hệ số hình dáng nằm trong khoảng từ 0 tới 1. Giá trị 1 cho biết hình dáng ủa phần tử được tối ưu hóa và 0 cho biết lưới chưa được tạo. Đối với phần tử tam giác hệ số hình dáng chuẩn hóa được định nghĩa. Hệ số hình dáng = diện tích phần tử/diện tích phần tử tối ưu Trong đó: Diện tích phần tử tối ưu là diện tích của tam giác có cùng đường tròn ngoại tiếp của phần tử (đường tròn đi qua ba đỉnh của tam giác). Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 161/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Đối với phần tử tứ diện hệ số hình dáng chuẩn hóa là thể tích của hình tứ diện có cùng hình cầu ngoại tiếp tứ diện (hình cầu đi qua 4 đỉnh của tứ diện). Góc nhỏ hơn tạo bởi hai cạnh của một phần tử (Small face corner angle) Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử mà hai cạnh giao nhau một góc nhỏ hơn giá trị chỉ định. Góc lớn hơn tạo bởi hai cạnh của một phần tử (Large face corner angle) Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử mà hai cạnh giao nhau một góc lớn hơn giá trị chỉ định. Tỉ số cạnh (Aspect ratio) Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử mà tỉ số cạnh của nó lớn hơn một giá trị chỉ định. Tỉ số cạnh là tỉ số giữa cạnh dài nhất và cạnh ngắn nhất của một phần tử. b. Chuyển sang thẻ Size Metrics, chúng ta sẽ quan tâm đến các tiêu chí sau đây: Hệ số độ lệch hình học (Geometric deviation factor) Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử có hệ số độ lệch hình học lớn hơn giá trị chỉ định. Hệ số độ lệch hình học là một phép đo cạnh của một phần tử chênh lệch bao nhiêu so với hình học gốc. Và Abaqus/CAE tính toán giá trị này bằng cách chia khe hở lớn nhất (tạo bởi một cạnh của phần tử với cạnh có hình học sinh ra cạnh của phần tử đó) cho chiều dài cạnh của phần tử. Abaqus/CAE mặc định làm nổi bật lên các phần tử có độ lệch hình học lớn hơn 0.2. Abaqus/CAE chỉ tính toán hệ số độ lệch hình học cho lưới tạo ra trong Abaqus (không tính toán lưới được tạo từ các phần mềm khác). Nếu bạn chọn một part không có hình học của nó, Abaqus/CAE không cho phép có lựa chọn này trong hộp thoại Verify Mesh. Nếu bạn chọn cả lưới chia trong Abaqus và lưới chia từ phần mềm khác thì Abaqus/CAE chỉ xem xét cho lưới chia trong Abaqus để tính hệ số độ lệch hình học. Cạnh ngắn (Short edge) Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử có cạnh ngắn hơn giá trị chỉ định. Cạnh dài (Long edge) Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử có cạnh dài hơn giá trị chỉ định.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 162/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Chuyển sang thẻ Analysis Checks, đánh dấu chọn vào Errors và/hoặc Warnings. Abaqus sẽ kiểm tra giúp bạn phần tử nào có chất lượng xấu, và phần tử nào có nguy cơ bị méo dạng khi tiến hành phân tích. 5. Bấm Highlight. Chúng ta đã được trang bị lý thuyết các phương pháp phân vùng để hỗ trợ cho việc chia lưới. Một số bài toán cụ thể bên dưới sẽ minh họa cho một số phương pháp phân vùng đó. 4.4

Phân tích tấm có nhiều lỗ chịu tải

4.4.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\4.4 MeshingShell. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\4.4 MeshingShell. Như vậy khi ta lưu phân tích sẽ nằm hoàn toàn trong Folder này mà không sợ mất công tìm kiếm ở nơi khác. 4. Trong cây mô hình nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model, hộp thoại Create Part xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Shell. b. Dưới Modeling Space chọn 3D. c. Type bên dưới 3D chọn Deformable. d. Base Feature chọn Shell. e. Type bên phải Base Feature chọn Planar. f. Trong Approximate Size nhập giá trị 2. g. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 163/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-22: Sketch hoàn thiện Dùng các công cụ hỗ trợ Sketch để tạo một Sketch như Hình 4-22. 5. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là Shell. c. Bấm OK. 4.4.2 Phân vùng (cắt) để chia lưới cho vật thể Khi chi tiết có các lỗ tròn, việc trước tiên ta sẽ chia các lỗ tròn đó thành các phần sao cho các cung tạo thành nhỏ hơn hoặc bằng 90o. 1. Bấm chuột lên biểu tượng

để tạo hướng nhìn thuận lợi.

2. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Shell bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Shell > Bấm kép chuột lên Mesh (Empty). 3. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Face. b. Bên dưới Method chọn Shortest path between 2 points. c. Chọn bề mặt của Shell. d. Chọn điểm chính giữa của cạnh đứng bên trái. e. Chọn điểm chính giữa của cạnh đứng bên phải. f. Bấm Create Partition. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 164/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Ta thấy bề mặt của Shell lúc này được chia thành hai phần. 4. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Face. b. Bên dưới Method chọn Sketch. c. Chọn hai bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên hai bề mặt. d. Bấm Done. e. Chọn một trong hai cạnh đứng bên phải để làm cạnh định hướng khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch. f. Bấm lên biểu tượng

.

g. Bấm lên tâm của đường tròn bên trái. h. Bấm lên tâm của đường tròn bên phải. i. Bấm lên biểu tượng h.

để kéo dài đoạn thẳng vừa dựng được trong bước

j. Chọn đoạn thẳng cần kéo dài > Rê chuột tới đoạn thẳng bên trái phía trên. k. Bấm chuột trái tại đó. l. Chọn đoạn thẳng cần kéo dài > Rê chuột tới đoạn thẳng bên phải phía trên. m. Bấm chuột trái tại đó. n. Bấm lên biểu tượng

.

o. Bấm lên tâm của đường tròn chính giữa. p. Rê chuột ngang về chạm đoạn thẳng đứng bên trái phía dưới. Bấm chuột lên đoạn thẳng đó. q. Bấm lên biểu tượng p.

để kéo dài đoạn thẳng vừa dựng được trong bước

r. Chọn đoạn thẳng cần kéo dài > Rê chuột tới đoạn thẳng bên phải phía dưới. s. Bấm chuột trái tại đó. t. Bấm chuột giữa hai lần. Ta thấy bề mặt Shell lúc này được chia thành 4 vùng.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 165/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-23: Bề mặt Shell sau phân vùng lần 2 5. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Face. b. Bên dưới Method chọn Sketch. c. Chọn bốn bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên bốn bề mặt. d. Bấm Done. e. Chọn một trong bốn cạnh đứng bên phải để làm cạnh định hướng khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch. f. Bấm lên biểu tượng

.

g. Bấm lên tâm của đường tròn bên trái. h. Rê chuột theo phương thẳng đứng lên đoạn thẳng trên cùng. Bấm lên đoạn thẳng đó. i. Bấm chuột giữa một lần. j. Bấm lên tâm của đường tròn chính giữa. k. Rê chuột theo phương thẳng đứng lên đoạn thẳng trên cùng. Bấm lên đoạn thẳng đó. l. Bấm chuột giữa một lần. m. Bấm lên tâm của đường tròn bên phải. n. Rê chuột theo phương thẳng đứng lên đoạn thẳng trên cùng. Bấm lên đoạn thẳng đó. o. Bấm chuột giữa một lần. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 166/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

p. Bấm lên biểu tượng

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

để kéo dài các đoạn thẳng vừa dựng được.

q. Chọn đoạn thẳng tạo được trong bước i > Rê chuột tới đoạn thẳng dưới cùng. r. Bấm chuột trái tại đó. s. Chọn đoạn thẳng tạo được trong bước i > Rê chuột tới đoạn thẳng dưới cùng. t. Bấm chuột trái tại đó. u. Chọn đoạn thẳng tạo được trong bước o > Rê chuột tới đoạn thẳng dưới cùng. v. Bấm chuột trái tại đó. w. Bấm chuột giữa ba lần.

Hình 4-24: Shell được phân vùng xong 6. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Face. b. Bên dưới Method chọn Sketch. c. Chọn 12 bề mặt bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên 12 bề mặt như Hình 4-25. d. Bấm Done. e. Chọn một trong bốn cạnh đứng bên phải để làm cạnh định hướng đứng cho khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 167/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

và công cụ gán kích thước

f. Dùng công cụ vẽ như Hình 4-25.

để tạo một Sketch

g. Bấm chuột giữa ba lần. Bây giờ ta đi kiểm tra xem các đoạn cung của các đường tròn có bị ngắt tại vị trí không mong muốn không. Nếu bị ngắt ta phải đi nối chúng lại để dễ tạo hạt cho lưới. Sẽ dễ dàng kiểm soát việc chia lưới hơn. 7. Rê chuột lên 4 cung của đường tròn phía trong của lỗ bên trái. Ta thấy ở góc phần tư thứ nhất cung này bị ngắt ra tại vị trí không mong muốn. Vị trí ta mong muốn là ngay chính điểm cuối cùng của góc phần tư thứ nhất (tức tại vị trí góc 90o). 8. Rê chuột lên 4 cung của đường tròn phía trong của lỗ bên phải. Ta thấy ở góc phần tư thứ hai cung này bị ngắt ra tại vị trí không mong muốn. Vị trí ta mong muốn là ngay chính điểm cuối cùng của góc phần tư thứ hai (tức tại vị trí góc 180o).

Hình 4-25: Xây dựng Sketch mới 9. Rê chuột lên 4 cung của đường tròn phía trong của lỗ chính giữa. Ta thấy ở góc phần tư thứ nhất cung này bị ngắt ra tại vị trí không mong muốn. Vị trí ta mong muốn là ngay chính điểm cuối cùng của góc phần tư thứ nhất (tức tại vị trí góc 90o). 10. Gần góc bên trái dưới cùng của vùng công cụ. Bấm lên Virtual Topology: Combine Edges

.

a. Nhấn giữ phím Shift + chọn 2 cung bị ngắt tại vị trí không mong muốn của đường tròn bên trái như Hình 4-26. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 168/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-26: Chọn hai cung bị ngắt b. Bấm Done. Hai cung đó đã được nối lại. c. Nhấn giữ phím Shift + chọn 2 cung bị ngắt tại vị trí không mong muốn của đường tròn bên phải. d. Bấm Done. Hai cung đó đã được nối lại. e. Nhấn giữ phím Shift + chọn 2 cung bị ngắt tại vị trí không mong muốn của đường tròn dưới cùng. f. Bấm Done. Hai cung đó đã được nối lại. 11. Lặp lại từ bước 13 đến bước 15 để kiểm tra các cung tròn bên ngoài của 3 lỗ. Nếu thấy các cung còn ngắt tại ví trí không mong muốn thì tiến hành như bước 16. Chi tiết đã được phân vùng xong, các cung đều đã bằng 90o thỏa mãn điều kiện khi phân vùng. 4.4.3 Chia lưới cho tấm 1. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Control, hộp thoại Mesh Control xuất hiện. a. Element Shape chọn Quad-dominated. b. Trong Technique chọn Free. c. Algorithm chọn Advancing front, đánh dấu tích vào Use mapped meshing where appropriate. d. Bấm OK. 2. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. a. Trong màn hình đồ họa, kéo cửa sổ chọn tất cả các bề mặt. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 169/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Shell. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện CPS4R: A 4-node… 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. Tạo hạt hỗ trợ chia lưới 1. Từ thanh Menu chọn Seed > Edges (hoặc biểu tượng Seeds xuất hiện.

. Hộp thoại Local

a. Nhấn giữ phím Shift + Các cạnh như Hình 4-27: b. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Local Seeds. 2. Trong thẻ Basic, Method chọn By Number. a. Number of elements: Nhập 2. Mỗi cạnh được chọn sẽ được phân ra thành 2 phần.

Hình 4-27: Chọn cạnh để tạo hạt theo ý muốn b. Bấm Apply để xem trước kết quả tạo hạt. c. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Local Seeds. 3. Từ thanh Menu, chọn Seed > Part (hoặc biểu tượng Seeds xuất hiện.

). Hộp thoại Global

a. Trong hộp thoại Global Seeds chọn approximate global element size = 0.02. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 170/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Global Seeds. Chia lưới 1. Từ thanh Menu Mesh > Part (hoặc biểu tượng ) > Bấm Yes để chọn chi tiết tạo lưới. Chi tiết được tạo lưới sẽ có màu xanh sơn (Hình 4-28). Như vậy chúng ta đã hoàn thành việc chia lưới cho tấm có nhiều lỗ.

Hình 4-28: Shell được chia lưới xong 2. Từ thanh Menu Mesh > Verify. a. Bạn có thể chọn part, part instances, geometric regions, hoặc element để đánh giá. b. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Verify Mesh. 3. Hộp thoại Verify Mesh, thẻ Shape Metric mở mặc định. a. Aspect ratio greater than: Nhập 1.2. b. Bấm Highlight. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy các phần tử có tỉ số cạnh > 1.2 được tô màu hồng. c. Quan sát bên dưới Message area ta thấy: Part: Shell Quad elements: 1678, Aspect ratio > 1.2: 625 (37.2467%) Average aspect ratio: 1.30, Worst aspect ratio: 2.35 d. Face corner angle less than: Nhập 45. e. Bấm Highlight. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy không có phần tử nào có góc nhỏ hơn 45o được tô màu hồng. f. Face corner angle greater than: Nhập 90

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 171/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

g. Bấm Highlight. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy các phần tử có góc lớn hơn 90o được tô màu hồng. 4. Chuyển sang thẻ Size Metrics. a. Geometric deviation factor greater than: Nhập 0.02 b. Bấm Highlight. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy các phần tử có hệ số độ lệch hình học lớn hơn 0.02 được tô màu hồng. c. Edge shorter than: Nhập 0.01 Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử có cạnh ngắn hơn 0.01. d. Edge longer than: Nhập 0.02 Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử có cạnh dài hơn 0.02. 5. Chuyển sang thẻ Analysis Checks, đánh dấu chọn vào Errors và/hoặc Warnings. Abaqus sẽ kiểm tra giúp bạn phần tử nào có chất lượng xấu, và phần tử nào có nguy cơ bị méo dạng khi tiến hành phân tích. 6. Bấm Highlight. Do các phần từ được chia lưới có chất lượng tốt nên Abaqus không tô màu vàng và không có lời cảnh báo nào. Lưới chia có chất lượng tốt. 4.4.4 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Steel. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E5, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. 2. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là Shell. b. Trong Category chọn Shell. c. Trong Type chọn Homogeneous (tuy là dầm nhưng chỉ chịu kéo nén thì gọi là thanh). d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 172/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Trong hộp thoại Edit Section: a. Trong thử Basic hàng Shell thickness, nhập 2 vào ô Value. b. Chấp nhận mặc định chọn Steel cho Material do bài này chỉ có một vật liệu. Nếu có nhiều vật liệu tà phải trải hộp bên phải Material để chọn vật liệu thích hợp. c. Bấm OK. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Shell bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Shell. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ Shell. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. 2. Chọn Section là Shell do chỉ có một Section nên mặc định sẽ tự chọn. Nếu không sẽ trải bảng liệt kê Section để chọn section tương ứng. a. Trong Definition chọn Middle surface. b. Bấm OK. 3. Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt. 4.4.5 Tạo bộ lắp 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances, xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance, dưới Parts chọn Shell. b. Để tùy chọn là Dependent. 2. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 4.4.6 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, chỉ có áp lực tác dụng lên chi tiết, nên chỉ cần một bước phân tích là có thể mô tả đầy đủ trạng thái và thứ tự của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Edge Force, chấp nhận Procedure Type là General. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 173/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General > Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. 2. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Force of 1000 N at end, chấp nhận giá trị mặc định còn lại trong thẻ Basic. 3. Chuyển qua thẻ Incrementation. a. Trong thẻ này chọn số bước lớn nhất Maximum number of Increment là 1000. b. Trong Increment Type, Initial nhập 0.1. c. Minimum nhập 1E-5. d. Maximum nhập 0.1. 4. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. a. Trong hộp thoại Edit Field Output Request, chọn tất cả như mặc định. b. Bỏ chọn ô Contact. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác vào những ô đã chọn để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 4.4.7 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm kép chuột lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_X-the_left_end. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step1-Edge Force cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Nhấn giữ phím Shift + Chọn tất cả các cạnh bên trái ngoài cùng. Khi thấy các cạnh đó có màu đỏ ta biết nó đã được chọn. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 174/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U1 để hạn chế dịch chuyển đỉnh này theo 2 phương X. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. Đặt tải trọng 1. Trong Model Tree, bấm chuột phải lên Loads và chọn Manager, Load Manager xuất hiện. 2. Dưới cuối của hộp thoại Load Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Load xuất hiện. 3. Trong hộp thoại Create Load: a. Đặt tên cho tải là Shell Edge Load. b. Trong Step chọn Step1-Edge Force. c. Trong Category chấp nhận Mechanical như mặc định. d. Trong Types for Selected Step, chọn Shell Edge Load. e. Bấm Continue. f. Nhấn giữ phím Shift+chọn các cạnh bên phải ngoài cùng để đặt tải. 4. Bấm Done để kết thúc việc chọn điểm đặt tải, xuất hiện hộp thoại Edit Load. 5. Trong hộp thoại Edit Load: c. Nhập -200 vào ô Magnitude. d. Click OK để gắn tải và đóng hộp thoại Edit Load. ABAQUS/CAE hiển thị mũi tên hướng xuống phía dưới đỉnh để chỉ ra rằng tải đã được tác dụng theo hướng âm của trục Y (Component 2). 6. Kiểm tra Load Manager và chắc rằng tải trọng mới được tạo trong bước phân tích Step1-Edge Force. 7. Bấm Dissmiss để đóng Load Manager. 4.4.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là Shell và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. b. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 175/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Bấm chuột phải lên Shell và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Shell (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ Shell xuất hiện thông báo > Bấm OK. 4. Chuột phải lên Shell > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 4.4.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Shell (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 6. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 4-29: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 176/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 7. Để hiển thị chữ số của node. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Comon Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element a. Trong thẻ Labels chọn Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập vào con số tùy ý và quan sát màn hình đồ họa. 10. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chon No Edges. 12. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 4-30.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 177/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-30: Chọn xem ứng suất Kết quả ứng suất và chuyển vị lần lượt như Hình 4-31 và Hình 4-32.

Hình 4-31: Kết quả ứng suất

Hình 4-32: Kết quả chuyển vị 13. Để xem bài toán có bao nhiêu bước và giải xong có bao nhiêu Increment (bước giải), thực hiện như sau: a. Từ thanh Menu, chọn Results > Step/Frame. Chúng ta thấy bài toán có một bước giải là Step1-Edge Force. b. Bên dưới Index chúng ta thấy có 10 Increment. c. Chúng ta sẽ ghi nhớ những thông số này để nhập vào bài toán 3.4. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 178/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4.4.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 4.5

.

Phân tích các khối plate dùng mối ghép bulong

4.5.1 Xuất mô hình lắp ghép từ phần mềm Creo 2.0 Phần này sẽ không trình bày cách dựng hình và lắp ghép trực tiếp trong Abaqus/CAE. Mô hình sẽ được xuất từ phần mềm Creo 2.0. Sau đó nhập vào Abaqus/CAE. Giả sử rằng máy bạn đã cài đặt phần mềm PTC Creo 2.0. 1. Start > All Programs > PTC Creo > Creo Parametric 2.0. 2. File > Manage Session > Select Working Directoty > Giả sử (D:\HUONG DAN FEA\MODEL CREO 2.0\BoltsPlate). 3. Open > Chọn plate_bolts.asm. 4. Từ thanh Menu phần mềm Creo 2.0, File > Save As, hộp thoại Save a Copy xuất hiện. 5. Bên phải Type gần cuối hộp thoại Save a Copy, trải hộp liệt kê loại đuôi file có thể xuất ra > Chọn Parasolid (*.x_t). Xuất hiện hộp thoại Export PARASOLID. 6. Trong hộp thoại Export PARASOLID, bỏ dấu chọn ở ô Shell. 7. Bấm OK. Như vậy chúng ta đã có file có đuôi .x_t. File này sẽ được import trực tiếp vào phần mềm Abaqus/CAE. 8. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 9. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.5 MeshingPlateBolts. 10. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.5 MeshingPlateBolts. 11. File > Import > Assembly, xuất hiện hộp thoại Import Assembly. 12. Bên phải File Filter, chọn Parasolid (*.x_t, *.x_b, *.xmt) > Chọn file mang tên plate_bolts.x_t. 13. Bấm OK. Chờ một lúc, hộp thoại Assembly/Parts to Import xuất hiện. 14. Chọn dấu tích lên plate_bolts (1).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 179/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

15. Bấm OK. Như vậy mô hình lắp ráp đã được nhập vào trong môi trường Assembly của Abaqus/CAE. 16. Trải Assembly trong Model Tree > Trải dấu cộng Instances, ta thấy có 6 chi tiết đã xuất hiện trong môi trường lắp ráp. 17. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là plate_bolts. c. Bấm OK. 4.5.2 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Bấm kép chuột (hoặc nhắp chuột phải) lên Material > Create) trong cây Model-1. Xuất hiện hộp thoại Edit Material. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là SteelPlate. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E5, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. c. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu cho hai khối plate. 2. Bấm kép chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. Xuất hiện hộp thoại Edit Material. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là SteelBolt. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E5, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. c. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu cho hai tấm. Định tính chất mặt cắt 1. Bấm kép chuột lên Sections, hộp thoại Create Sections xuất hiện. a. Ô Name đặt tên là Plate b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous (Chọn vật liệu đặc đồng nhất). 2. Bấm Continue, xuất hiện hộp thoại Edit Section. a. Trải mũi tên bên phải của Material chọn SteelPlate. b. Bấm OK để hoàn thành việc tạo Section cho plate. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 180/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Bấm kép chuột lên Sections, hộp thoại Create Sections xuất hiện. a. Ô Name đặt tên là Bolt b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous (Chọn vật liệu đặc đồng nhất). 4. Bấm Continue, xuất hiện hộp thoại Edit Section. a. Trải mũi tên bên phải của Material chọn SteelBolt. b. Bấm OK để hoàn thành việc tạo Section cho plate. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Plate bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts (6) > bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT. 2. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Plate bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts (6) > bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_1. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_1. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_1. 3. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Plate bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts (6) > bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_2. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_2. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 181/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_2. 4. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Plate bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts (6) > bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_3. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_3. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_3. 5. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Plate bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts (6) > bấm lên dấu “+” bên trái của PLATE. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên PLATE. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Plate. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết PLATE. 6. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Plate bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts (6) > bấm lên dấu “+” bên trái của PLATE_4. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên PLATE_4. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Plate. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết PLATE_4. 4.5.3 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Chi tiết trong bài này phức tạp. Vì vậy cần phải phân vùng. Phân vùng cho chi tiết BOLT Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 182/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1. Sổ List Box bên phải Module chọn Part và chọn như Hình 4-33.

Hình 4-33: Chọn chi tiết để phân vùng 2. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Cell. b. Bên dưới Method chọn Extrude/sweep edges. c. Bấm lên chi tiết. Vì chi tiết lúc này chưa phân vùng nên chỉ có 1 cell. d. Nhấn giữ phím Shift + chọn hai cạnh như Hình 4-34.

Hình 4-34: Chọn cạnh cắt e. Bấm Done. f. Bấm Extrude along direction. g. Chọn đường dẫn vuông góc với cạnh cắt như Hình 4-35. Hướng cắt được chọn đúng, vì thế không cần đổi hướng (bằng cách bấm lên Flip).

Hình 4-35: Chọn hướng extrude h. Bấm OK. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 183/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

i. Bấm Create Partition. 3. Chọn cell như Hình 4-36 để tiếp tục phân vùng.

Hình 4-36: Chọn cell cần phân vùng a. Bấm Done. b. Nhấn giữ phím Shift + Chọn hai cạnh như Hình 4-37.

Hình 4-37: Chọn cạnh cắt c. Bấm Done. d. Bấm Extrude along direction. e. Chọn đường dẫn vuông góc với cạnh cắt như Hình 4-38. Hướng cắt được chọn đúng, vì thế không cần đổi hướng (bằng cách bấm lên Flip).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 184/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-38: Chọn hướng extrude f. Bấm OK. g. Bấm Create Partition. 4. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Cell. b. Bên dưới Method chọn Define cutting plane. c. Dùng cửa sổ quét chọn toàn bộ các cell. d. Bấm Done. e. Chọn 3 Points. f. Chọn 3 điểm không thẳng mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-39.

Hình 4-39: Chọn 3 điểm định nghĩa mặt phẳng cắt g. Bấm Create Partition. 5. Dùng cửa sổ quét chọn toàn bộ các cell. a. Bấm Done. b. Chọn 3 Points. c. Chọn 3 điểm không thẳng mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-40. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 185/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-40: Chọn 3 điểm định nghĩa mặt phẳng cắt d. Bấm Create Partition. 6. Dùng cửa sổ quét chọn các cell như Hình 4-41.

Hình 4-41: Chọn cell để cắt a. Bấm Done. b. Chọn Point & Normal. c. Chọn 1 điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-42.

Hình 4-42: Chọn điểm mặt phẳng đi qua Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 186/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Chọn vectơ pháp tuyến như Hình 4-43.

Hình 4-43: Chọn vectơ pháp tuyến e. Bấm Create Partition. 7. Thực hiện lại bước 6 cho đầu còn lại của bulong. 8. Thực hiện lại bước 6 để cắt hết các cell ngay chính giữa bulong. Kết quả ta sau khi phân vùng cho BOLT như Hình 4-44.

Hình 4-44: Bulong BOLT sau khi được phân vùng 9. Sổ List Box bên phải Module, chọn Mesh và chọn như Hình 4-45 để xem chi tiết sau khi phân vùng có màu xanh lá cây hay chưa.

Hình 4-45: Chọn Module Mesh để xem chi tiết sau khi phân vùng

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 187/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-46: Bulong sau khi được phân vùng có màu xanh lá cây Phân vùng cho chi tiết BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3 tiến hành tương tự như phân vùng cho chi tiết BOLT. Phân vùng cho PLATE 1. Sổ List Box bên phải Module chọn Part và chọn như Hình 4-47.

Hình 4-47: Chọn chi tiết để phân vùng 2. Bấm chuột lên biểu tượng

để tạo hướng nhìn thuận lợi.

3. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Face. b. Bên dưới Method chọn Sketch. c. Chọn bề mặt hướng ra ngoài màn hình. d. Bấm Done. e. Chọn cạnh đứng bên phải để làm cạnh định hướng khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch. f. Bấm lên biểu tượng

.

g. Nhấn giữ phím Shift + Bấm lên tất cả các cung của các đường tròn. h. Bấm Done. i. Offset distance: Nhập 10. Nếu đường tròn offset hướng vào trong thì bấm Flip để đổi hướng offset ra bên ngoài. j. Bấm chuột giữa 3 lần. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 188/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-48: Kết quả sau khi phân vùng mặt 4. Bấm lên biểu tượng

.

a. Chọn tất cả các bề mặt (5 vùng bề mặt) bằng cách nhấn giữ phím Shift + bấm lên 5 vùng bề mặt. b. Bấm Done. c. Chọn cạnh đứng bên phải để làm cạnh định hướng khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch. d. Sử dụng công cụ

và

vẽ một Sketch như Hình 4-49.

Hình 4-49: Sketch để phân vùng e. Bấm chuột giữa ba lần. 5. Bấm lên biểu tượng

.

a. Bấm lên chi tiết. Vì chi tiết lúc này chưa phân vùng nên chỉ có 1 cell. b. Nhấn giữ phím Shift + Chọn bốn cạnh cung như Hình 4-50.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 189/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-50: Chọn cạnh cắt c. Bấm Done. d. Bấm Extrude along direction. e. Chọn một cạnh bất kỳ vuông góc với mặt ZX. f. OK. g. Bấm Create Partition. 6. Lập lại bước 5 cho 3 lỗ tròn còn lại. 7. Bấm lên biểu tượng

.

a. Dùng cửa sổ quét chọn toàn bộ các cell. b. Bấm Done. c. Chọn Point & Normal. d. Chọn 1 điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-51.

Hình 4-51: Chọn 1 điểm mặt phẳng đi qua e. Chọn 1 cạnh bất kì nằm ngang để làm pháp tuyến của mặt phẳng cắt. f. Bấm Create Partition. 8. Dùng cửa sổ quét chọn toàn bộ các cell nằm phía nửa bên trái của mặt phẳng cắt trong bước 7. a. Bấm Done. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 190/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Chọn 3 Points. c. Chọn 2 điểm nằm trên trục của đường tròn dưới cùng bên trái và một điểm nằm trên trục của đường tròn bên phải. d. Bấm Create Partition. 9. Thực hiện lại bước 8 cho tới khi giống như Hình 4-52.

10. Hình 4-52: PLATE sau khi được phân vùng Phân vùng cho PLATE_4 1. Sổ List Box bên phải Module chọn Mesh và chọn như Hình 4-53.

Hình 4-53: Chọn chi tiết để phân vùng 2. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hộp thoại Create Partition xuất hiện. a. Bên dưới Type chọn Edge. b. Bên dưới Method chọn Enter parameter. Hoặc bấm lên biểu tượng

.

c. Nhấn giữ phím Shift + Chọn 4 cạnh như Hình 4-54.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 191/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-54: Chọn cạnh d. Bấm Done hoặc chuột giữa 1 lần. e. Nhập: 0.333 để làm thông số tỉ lệ chiều dài tính từ điểm gốc. f. Bấm Create Partition. 3. Bấm lên biểu tượng

.

a. Chọn bề mặt hướng ra như Hình 4-54. b. Bấm Done. c. Chọn cạnh đứng bên phải để làm cạnh định hướng khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch. d. Sử dụng công cụ và vẽ một Sketch như Hình 4-55. Lưu ý các cạnh nằm ngang đi qua các điểm vừa tạo ra trong bước 2. e. Bấm chuột giữa.

Hình 4-55: Phân vùng lần thứ 1 4. Dùng công cụ

để phân vùng cho chi tiết giống như Hình 4-56.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 192/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-56: Chi tiết sau khi phân vùng 4.5.4 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, do có bulong và có tải trọng tác dụng, nên cần chia ra thành các bước để mô tả trình tự tác dụng của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step-1_Bolt Load. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 2. Bấm OK, xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Bolt Pretenstion of 1250 N at each Bolt. b. Chấp nhận các mặc định còn lại trong thẻ Basic. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.2. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. 3. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 193/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Ô Name đặt tên bước là Step-2-Force_Moment. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 4. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Pull Load of 5000 N & Moment of 30 N.m at Free End. b. Chấp nhận các mặc định còn lại trong thẻ Basic. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.2. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Chọn tất cả như mặc định. 2. Bấm kép chuột lên Field Output Requests, xuất hiện hộp thoại Create Field. a. Ô Name để tên như mặc định. b. Step chọn Step-2-Force_Moment. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Requests. 3. Bên dưới Slect from list below. a. Ô Stress bạn chọn MISES. b. Ô Strain bạn chọn E. c. Ô Displacement/Velocity/Acceleration chọn U. d. Ô Forces/Reactions chọn RF. e. Ô Contact chọn CSTRESS. 4. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 194/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4.5.5 Đặt điều kiện biên và tải trọng Trong bài này bên trái dầm được ngàm chặt, bên phải chịu một lực tập trung, vậy điều kiện biên sẽ được đặt tại biên trái và lực tập trung được đặt bên phải. Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_the_left_end. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial. c. Category chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Symmetry/Antisymmetry/Encastre. 2. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. b. Chọn mặt trái ngoài cùng của mô hình như Hình 4-57. Khi thấy mặt bên trái có màu đỏ ta biết nó đã được chọn. 3. Nhấn Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition.

Hình 4-57: Chọn mặt ngàm phía bên trái 4. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition chọn ENCASTRE (U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0), như vậy toàn bộ 6 bậc tự do của mặt được ngàm đã được cố định. Đặt tải 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Bolt-1. b. Trong ô Step chọn Step-1_Bolt Load. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 195/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Bolt load. 2. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn bề mặt bên trong (mặt cắt của Bulong) để đặt tải. a. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. b. Trải dấu “+” bên trái Instances (6). c. Nhấn giữ phím Shift + chọn PLATE và PLATE_4. d. Bấm chuột phải > Chọn Hide. Hai chi tiết PLATE và PLATE_4 bị ẩn đi. 3. Bấm lên biểu tượng

để chuyển mô hình sang dạng khung dây.

4. Các chọn bề mặt để đặt lực Bolt Pretension như sau: a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. b. Nhấn giữ chuột trái và rê chuột để xoay bề mặt đến vị trí như mong muốn c. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên lại biểu tượng bề mặt như Hình 4-58.

để bỏ lệnh xoay và chọn

d. Bấm Done. e. Bấm Purple. f. Chọn trục Y màu vàng để làm trục của bulong. Hộp thoại Edit Load xuất hiện.

Hình 4-58: Bề mặt đặt lực kéo của bulong thứ 1

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 196/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

g. Có tất cả 4 bulong. Mỗi bulong chịu lực pretension là 160000/4=40000N. Trong hộp thoại Edit Load, chấp nhận các mặc định, nhập 40000 vào ô Magnitude. h. Bấm OK. Như vậy bulong thứ nhất đã có lực xiết như Hình 4-59.

Hình 4-59: Lực Bolt Pretension trong bulong thứ 1 5. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Bolt-2. b. Trong ô Step chọn Step-1_Bolt Load. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Bolt load. 6. Các chọn bề mặt để đặt lực Bolt Pretension như sau: a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. b. Nhấn giữ chuột trái và rê chuột để xoay bề mặt đến vị trí như mong muốn. c. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên lại biểu tượng bề mặt như Hình 4-60.

để bỏ lệnh xoay và chọn

d. Bấm Done. e. Bấm Purple. f. Chọn trục Y màu vàng để làm trục của bulong. Hộp thoại Edit Load xuất hiện.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 197/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-60: Bề mặt đặt lực kéo của bulong thứ 2 g. Có tất cả 4 bulong. Mỗi bulong chịu lực pretension là 160000/4=40000N. Trong hộp thoại Edit Load, chấp nhận các mặc định, nhập 40000 vào ô Magnitude. h. Bấm OK. Như vậy bulong thứ nhất đã có lực xiết như Hình 4-61.

Hình 4-61: Lực Bolt Pretension trong bulong thứ 2 5. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Bolt-3. b. Trong ô Step chọn Step-1_Bolt Load. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Bolt load. 6. Cách chọn bề mặt để đặt lực Bolt Pretension như sau:

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 198/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. b. Nhấn giữ chuột trái và rê chuột để xoay bề mặt đến vị trí như mong muốn. c. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên lại biểu tượng bề mặt như Hình 4-62.

để bỏ lệnh xoay và chọn

d. Bấm Done. e. Bấm Purple. f. Chọn trục Y màu vàng để làm trục của bulong. Hộp thoại Edit Load xuất hiện.

Hình 4-62: Bề mặt đặt lực kéo của bulong thứ 3 g. Có tất cả 4 bulong. Mỗi bulong chịu lực pretension là 160000/4=40000N. Trong hộp thoại Edit Load, chấp nhận các mặc định, nhập 400000 vào ô Magnitude. h. Bấm OK. Như vậy bulong thứ nhất đã có lực xiết như Hình 4-63.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 199/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-63: Lực Bolt Pretension trong bulong thứ 3 7. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Bolt-4. b. Trong ô Step chọn Step-1_Bolt Load. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Bolt load. 8. Các chọn bề mặt để đặt lực Bolt Pretension như sau: a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. b. Nhấn giữ chuột trái và rê chuột để xoay bề mặt đến vị trí như mong muốn. c. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên lại biểu tượng bề mặt nhưHình 4-64.

để bỏ lệnh xoay và chọn

d. Bấm Done. e. Bấm Purple. f. Chọn trục Y màu vàng để làm trục của bulong. Hộp thoại Edit Load xuất hiện.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 200/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-64: Bề mặt đặt lực kéo của bulong thứ 3 g. Có tất cả 4 bulong. Mỗi bulong chịu lực pretension là 160000/4=40000N. Trong hộp thoại Edit Load, chấp nhận các mặc định, nhập 40000 vào ô Magnitude. h. Bấm OK. Như vậy bulong thứ nhất đã có lực xiết như Hình 4-65.

Hình 4-65: Lực Bolt Pretension trong bulong thứ 4 9. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (6). b. Nhấn giữ phím Shift + Chọn PLATE và PLATE_4. c. Bấm chuột phải > Chọn Show. Hai chi tiết PLATE và PLATE_4 được hiện lên.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 201/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

10. Bấm lên biểu tượng

để chuyển mô hình sang dạng Solid.

Bây giờ ta đi tạo một Reference Point. Dùng Coupling để liên kết Reference Point này với bề mặt cần thiết (bề mặt cần đặt mômen). 11. Từ Module > Chọn Load. Bây giờ ta sẽ đi lấy tọa độ của hai điềm. Từ hai điểm này ta tính tọa độ trung điểm của nó. Dịch chuyển toạn độ của trung điểm này theo chiều dương trục X một khoảng 10mm sẽ là tọa độ của Reference Point. 12. Từ thanh Menu chọn Tools > Query. 13. General Queries chọn Point/Node. 14. Bấm lên biểu tượng

.

15. Chọn điểm chính giữa của cạnh trên cùng bên phải. 16. Bấm Done. Bạn quan sát vùng thông tin. Ta thu được toạn độ điểm A (765.,40.,-100). 17. Chọn điểm chính giữa của cạnh dưới cùng bên phải. 18. Bấm Done. Bạn quan sát vùng thông tin. Ta thu được toạn độ điểm B (765.,20.,-100). Tính toán tọa độ trung điểm M của AB ta thu được M (765.,30.,-100). Tịnh tiến điểm M theo chiều dương trục X một khoảng 10mm ta thu được điểm N (775.,30.,-100). Ta sẽ tạo điểm Reference Point có tọa độ của điểm N. 19. Tools > Reference Point. a. Nhập 775.,30.,-100. b. Bấm chuột giữa. Xuất hiện một điểm có ký hiệu xRP1. Đây chính là Reference Point vừa tạo được. 20. Từ Model Tree bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Constraints. Xuất hiện hộp thoại Create Constraint. a. Ô Name đặt tên là Coupling. b. Bên dưới Type chọn Coupling. c. Bấm Continue. d. Bấm lên Reference Point xRP-1. e. Bấm Done. f. Bấm Surface. g. Chọn bề mặt như Hình 4-66. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 202/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-66: Bề mặt liên kết với Reference Point a. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Constraint. b. Bấm OK. Coupling được tạo ra như Hình 4-67. Tác dụng của Coupling trong bài toán này là công cụ để gắn lực và mômen lên điểm Reference Point và sẽ có tác dụng như đặt lực và mômen trên bề mặt mà Coupling được nối vào.

Hình 4-67: Coupling vừa được tạo 21. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Moment. b. Trong ô Step chọn Step-2-Force_Moment. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Moment. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 203/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

22. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn điểm để đặt tải. a. Chọn Reference Point RP-1 đã tạo. b. Bấm Done hoặc chuột giữa. Hộp thoại Edit Load xuất hiện. 23. Quan sát hệ trục tọa độ trong Abaqus/CAE. Mômen cần đặt quay quanh trục Y nên: a. Trong hộp thoại Edit Load, nhập 2E6 (2kN.m=2000000N.mm) vào ô CM2. b. Bấm OK. Xuất hiện ký hiệu mômen màu tím tại RP-1. 24. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Force. b. Trong ô Step chọn Step-2-Force_Moment. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Concentrated Force. 25. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn điểm để đặt tải. a. Chọn Reference Point RP-1 đã tạo. b. Bấm Done hoặc chuột giữa. Hộp thoại Edit Load xuất hiện. 26. Quan sát hệ trục tọa độ trong Abaqus/CAE. Mômen cần đặt quay quanh trục Y nên: a. Trong hộp thoại Edit Load, nhập 1E4 vào ô CF1. b. Bấm OK. Xuất hiện ký hiệu mômen màu vàng tại RP-1. 4.5.6 Chia lưới cho chi tiết Chia lưới cho Bulong 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 4-68.

Hình 4-68: Mesh Module 2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 4.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 204/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. d. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử 3D Stress. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện C3D8: An 8-node linear brick… 5. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 6. Bấm Done để thi hành lệnh. 7. Bấm lên Mesh Part Instance

.

8. Bấm Yes là hoàn tất chia lưới.

Hình 4-69: Lưới BOLT sau khi hoàn thành 9. Thực hiện từ bước 1 đến bước 8 cho BOLT_1, BOLT_2 và BOLT_3. Chia lưới cho PLATE 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 4-70.

Hình 4-70: Mesh Module

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 205/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Từ thanh Menu chọn Seed > Edges (hoặc biểu tượng Seeds xuất hiện.

. Hộp thoại Local

a. Nhấn giữ phím Shift + các cạnh như Hình 4-71: b. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Local Seeds. 3. Trong thẻ Basic, Method chọn By Number. a. Number of elements: Nhập 3. Mỗi cạnh được chọn sẽ được phân ra thành 2 phần.

Hình 4-71: Chọn cạnh để tạo hạt theo ý muốn b. Bấm Apply để xem kết quả tạo hạt. c. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Local Seeds. 4. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 8. c. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. d. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 5. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 6. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử 3D Stress. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 206/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện C3D8: An 8-node linear brick… 7. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 8. Bấm Done để thi hành lệnh. 9. Bấm lên Mesh Part Instance

.

10. Bấm Yes là hoàn tất chia lưới.

Hình 4-72: Lưới PLATE sau khi hoàn thành 11. Thực hiện từ bước 1 đến bước 8 cho BOLT_1, BOLT_2 và BOLT_3. Chia lưới cho PLATE_4 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 4-70.

Hình 4-73: Mesh Module 2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 6. c. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. d. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 207/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử 3D Stress. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện C3D8: An 8-node linear brick… 5. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 6. Bấm Done để thi hành lệnh. 7. Bấm lên Mesh Part Instance

.

8. Bấm Yes là hoàn tất chia lưới. So sánh lưới của PLATE và PLATE_4 ta thấy. Với cách phân vùng khác nhau thì lưới sau khi chia cũng khác nhau.

Hình 4-74: Lưới PLATE_4 sau khi hoàn thành 9. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 4-75.

Hình 4-75: Mesh Module 10. Quan sát lưới của tất cả các chi tiết được tạo ra. Đánh giá chất lượng lưới chia 1. Từ thanh Menu Mesh> Verify. a. Bạn có thể chọn part instances > Kéo cửa sổ chọn tất cả các cell để đánh giá. b. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Verify Mesh. 2. Hộp thoại Verify Mesh, thẻ Shape Metric mở mặc định. a. Face corner angle less than: Nhập 50. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 208/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm Highlight. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy các phần tử có góc nhỏ hơn 50o được tô màu hồng. c. Face corner angle greater than: Nhập 120. d. Bấm Highlight. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy các phần tử có góc lớn hơn 120o được tô màu hồng. e. Aspect ratio greater than: Nhập 1.5. f. Bấm Highlight. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy các phần tử tỉ số cạnh lớn hơn 1.5 được tô màu hồng. 3. Chuyển sang thẻ Size Metrics. a. Geometric deviation factor greater than: Nhập 0.02 b. Bấm Highlight. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy các phần tử có hệ số độ lệch hình học lớn hơn 0.02 được tô màu hồng. c. Edge shorter than: Nhập 3. Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử có cạnh ngắn hơn 3. d. Edge longer than: Nhập 9. Abaqus/CAE làm nổi bật lên các phần tử có cạnh dài hơn 9. 4. Chuyển sang thẻ Analysis Checks, đánh dấu chọn vào Errors và/hoặc Warnings. Abaqus sẽ kiểm tra giúp bạn phần tử nào có chất lượng xấu, và phần tử nào có nguy cơ bị méo dạng khi tiến hành phân tích. 5. Bấm Highlight. Do một số phần từ được chia lưới có chất lượng chưa tốt lắm nên Abaqus tô màu vàng một số phần tử. 6. Bấm Dismiss. 4.5.7 Tạo Contact Contact bao gồm hai kiểu bề mặt: Slave Surface và Master Surface. Công việc đặt tên cho một nhóm các bề mặt rất hữu ích. Nó giúp cho việc chọn được nhanh hơn và dễ dàng kiểm soát các bề mặt trong nhóm hơn. Bề mặt tiếp xúc là các bề mặt đã tiếp xúc với bề mặt khác và các bề mặt ở trạng thái ban đầu chưa tiếp xúc với bề mặt khác nhưng sau khi chịu tải có khả năng tiếp xúc với các bề mặt khác. Do đó, các bề mặt có khả năng tiếp xúc với bề mặt khác cũng sẽ được chọn làm bề mặt tiếp xúc. 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Interaction như Hình 4-76.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 209/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-76: Mesh Module 2. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (6). b. Chọn PLATE_4. c. Bấm chuột phải lên PLATE_4 > Chọn Hide. Chi tiết PLATE_4 bị ẩn đi. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bolt_Plate4. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-77.

Hình 4-77: Chọn bề mặt tiếp xúc của bulong với PLATE e. Bấm Done. 4. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate_Plate4. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-78.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 210/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-78: Chọn bề mặt tiếp xúc của PLATE với PLATE_4 e. Bấm Done. 5. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (6). b. Nhấn giữ phím Shift + Chọn BOLT, BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3. c. Bấm chuột phải lên BOLT, BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3 > Chọn Hide. Bốn bulong bị ẩn đi. 6. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate_Bolt. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-79.

Hình 4-79: Chọn bề mặt tiếp xúc của PLATE với bulong 7. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (6). Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 211/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Chọn PLATE_4. c. Bấm chuột phải lên PLATE_4 > Chọn Show. Chi tiết PLATE_4 được hiện lên. d. Chọn PLATE. e. Bấm chuột phải lên PLATE > Chọn Hide. Chi tiết PLATE bị ẩn đi. f. Nhấn giữ phím Shift + Chọn BOLT, BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3. g. Bấm chuột phải lên BOLT, BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3 > Chọn Show. Bốn bulong được hiện lên. 8. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bolt_Plate. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-80.

Hình 4-80: Chọn bề mặt tiếp xúc của bulong với PLATE e. Bấm Done. 9. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate4_Plate. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-81.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 212/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-81: Chọn bề mặt tiếp xúc của PLATE_4 với PLATE e. Bấm Done. 10. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (6). b. Nhấn giữ phím Shift + Chọn BOLT, BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3. c. Bấm chuột phải lên BOLT, BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3 > Chọn Hide. Bốn bulong bị ẩn đi. 11. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate4_Bolt. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-82.

Hình 4-82: Chọn bề mặt tiếp xúc của PLATE_4 với bulong e. Bấm Done. 12. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (6). b. Chọn PLATE. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 213/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm chuột phải lên PLATE > Chọn Show. Chi tiết PLATE được hiện lên. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn BOLT, BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3. e. Bấm chuột phải lên BOLT, BOLT_1, BOLT_2, BOLT_3 > Chọn Show. Bốn bulong được hiện lên. 13. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Bolt_Plate. b. Bên dưới Type chọn Contact. c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Mechanical > Tangent Behavior. e. Friction formulation chọn Penalty. f. Friction Coeff nhập 0.2. g. Mechanical > Normal Behavior. Chấp nhận mặc định. h. Bấm OK. 14. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Plate_Plate. b. Bên dưới Type chọn Contact. c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Mechanical > Tangent Behavior. e. Friction formulation chọn Penalty. f. Friction Coeff nhập 0.25. g. Mechanical > Normal Behavior. Chấp nhận mặc định. h. Bấm OK. 15. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Plate_Plate. b. Step chọn Initial. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 214/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Plate4_Plate. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Plate_Plate4. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Plate-Plate. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của hai khối Plate với nhau. 16. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Bolt_Plate. b. Step chọn Initial. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Bolt_Plate. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Plate_Bolt. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Bolt-Plate. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Bolt với khối Plate. 17. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Bolt_Plate4. b. Step chọn Initial.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 215/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Bolt_Plate4. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Plate4_Bolt. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Bolt_Plate. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Bolt với khối Plate. 4.5.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Job. a. Ô Name đặt tên là Plate_Bolts và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1. b. Bấm Continue, hộp thoại Edit Job xuất hiện. c. Chấp nhận mặc định. Bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 2. Bấm chuột phải lên Plate_Bolts và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Plate_Bolts (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên Plate_Bolts > Submit. 4. Bấm OK. 5. Chuột phải lên Plate_Bolts > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 4.5.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Plate_Bolts (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 216/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 4-83: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 7. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 217/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm OK. 9. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 10. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 11. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 4-84.

Hình 4-84: Chọn xem ứng suất

Hình 4-85: Ứng suất tương đương của mối lắp

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 218/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-86: Chuyển vị tổng của mối lắp 12. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ biến dạng, ta theo trình tự sau: a. Bấm lên biểu tượng hoặc từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập 10 và quan sát màn hình đồ họa. c. Nhấn Apply để xem trước kết quả > Nhấn OK để thi hành lệnh. Với Value = 10, ta có kết quả như Hình 4-87. Chúng ta thấy các cạnh hình thành mắt lưới đã biến mất, chỉ còn lại mã màu (Color Code). 13. Để xem từng chi tiết có ứng suất hay chuyển vị như thế nào ta làm như sau: a. Từ thanh Menu chọn Tools > Display Group > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Display Group. b. Bên dưới Item chọn Part instances. c. Bên dưới Select in viewport chọn BOLT.

Hình 4-87: Ứng suất phân bố trên BOLT d. Gần cuối góc trái hộp thoại Create Display Group chọn Replace. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 219/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Bấm Undo để hiển thị lại đồ họa lúc trước đó. f. Lặp lại các bước từ c đến e cho các Part instances khác. 4.5.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 4.6

.

Phân tích mối ghép weldneck flange

4.6.1 Xuất mô hình lắp ghép từ phần mềm Creo 2.0 Phần này sẽ không trình bày cách dựng hình và lắp ghép trực tiếp trong Abaqus/CAE. Mô hình sẽ được xuất từ phần mềm Creo 2.0. Sau đó nhập vào Abaqus/CAE. Giả sử rằng máy bạn đã cài đặt phần mềm PTC Creo 2.0. 1. Start > All Programs > PTC Creo > Creo Parametric 2.0. 2. File > Manage Session > Select Working Directoty > Giả sử (D:\HUONG DAN FEA\MODEL CREO 2.0\ Weldneck Flange). 3. Open > Chọn weldneck.asm. 4. Từ thanh Menu phần mềm Creo 2.0, File > Save As, hộp thoại Save a Copy xuất hiện. 5. Bên phải Type gần cuối hộp thoại Save a Copy, trải hộp liệt kê loại đuôi file có thể xuất ra > Chọn Parasolid (*.x_t). Xuất hiện hộp thoại Export PARASOLID. 6. Trong hộp thoại Export PARASOLID, bỏ dấu chọn ở ô Shell. 7. Bấm OK. Như vậy chúng ta đã có file có đuôi .x_t. File này sẽ được import trực tiếp vào phần mềm Abaqus/CAE. 8. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 9. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.6 MeshingWeldNeck. 10. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.6 MeshingWeldNeck. 11. File > Import > Assembly, xuất hiện hộp thoại Import Assembly. 12. Bên phải File Filter > Chọn Parasolid (*.x_t, *.x_b, *.xmt) > Chọn file mang tên weldneck.x_t.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 220/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

13. Bấm OK. Chờ một lúc, hộp thoại Assembly/Parts to Import xuất hiện. 14. Chọn dấu tích lên weldneck (1). 15. Bấm OK. Như vậy mô hình lắp ráp đã được nhập vào trong môi trường Assembly của Abaqus/CAE. 16. Trải Assembly trong Model Tree > Trải dấu cộng Instances, ta thấy có 14 chi tiết đã xuất hiện trong môi trường lắp ráp. 17. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là weldneck. c. Bấm OK. 4.6.2 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Bấm kép chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. Xuất hiện hộp thoại Edit Material. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Weldneck. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E5, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. c. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu cho hai weldneck. 2. Bấm kép chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. Xuất hiện hộp thoại Edit Material. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Bolt. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E5, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. c. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu cho bulong. 3. Bấm kép chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. Xuất hiện hộp thoại Edit Material. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Gasket. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E5, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 221/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu cho gasket. Định tính chất mặt cắt 1. Bấm kép chuột lên Sections, hộp thoại Create Sections xuất hiện. a. Ô Name đặt tên là Weldneck. b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous (Chọn vật liệu đặc đồng nhất). 2. Bấm Continue, xuất hiện hộp thoại Edit Section. a. Trải mũi tên bên phải của Material chọn Weldneck. b. Bấm OK để hoàn thành việc tạo Section cho weldneck. 3. Bấm kép chuột lên Sections, hộp thoại Create Sections xuất hiện. a. Ô Name đặt tên là Bolt. b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous (Chọn vật liệu đặc đồng nhất). 4. Bấm Continue, xuất hiện hộp thoại Edit Section. a. Trải mũi tên bên phải của Material chọn Bolt. b. Bấm OK để hoàn thành việc tạo Section cho bulong. 5. Bấm kép chuột lên Sections, hộp thoại Create Sections xuất hiện. a. Ô Name đặt tên là Gasket. b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous (Chọn vật liệu đặc đồng nhất). 6. Bấm Continue, xuất hiện hộp thoại Edit Section. a. Trải mũi tên bên phải của Material chọn Gasket. b. Bấm OK để hoàn thành việc tạo Section cho gasket. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts (14) > bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 222/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL. 2. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL_1. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL_1. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL_1. 3. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL_2. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL_2. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL_2. 4. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL_3. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL_3. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL_3. 5. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL_4. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL_4. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 223/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL_4. 6. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL_5. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL_5. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL_5. 7. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL_6. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL_6. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL_6. 8. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL_7. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL_7. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL_7. 9. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_FULL_8. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_FULL_8. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 224/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_FULL_8. 10. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_HAFT_1. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_HAFT_1. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_HAFT_1. 11. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của BOLT_HAFT_1_9. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên BOLT_HAFT_1_9. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Bolt. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết BOLT_HAFT_1_9. 12. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của WELDNECK. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên WELDNECK. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Weldneck. e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết WELDNECK. 13. Trong Model Tree, bấm lên dấu “+” bên trái của WELDNECK_10. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên WELDNECK_10. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Weldneck. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 225/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết WELDNECK_10. 4.6.3 Phân vùng (partition) cho chi tiết Chi tiết trong bài này phức tạp. Vì vậy cần phải phân vùng. Phân vùng cho chi tiết BOLT_FULL 1. Sổ List Box bên phải Module chọn Mesh và chọn như Hình 4-88.

Hình 4-88: Chọn chi tiết để phân vùng 2. Bấm lên biểu tượng

.

a. Bấm lên chi tiết. Vì chi tiết lúc này chưa phân vùng nên chỉ có 1 cell. b. Nhấn giữ phím Shift + chọn hai cạnh như Hình 4-89.

Hình 4-89: Chọn cạnh cắt c. Bấm Done. d. Bấm Extrude along direction. e. Chọn đường dẫn vuông góc với cạnh cắt như Hình 4-90. Hướng cắt được chọn đúng, vì thế không cần đổi hướng (bằng cách bấm lên Flip).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 226/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-90: Chọn hướng extrude f. Bấm OK. g. Bấm Create Partition. 3. Chọn cell như Hình 4-91 để tiếp tục phân vùng.

Hình 4-91: Chọn cell cần phân vùng a. Bấm Done. b. Nhấn giữ phím Shift + Chọn hai cạnh như Hình 4-37.

Hình 4-92: Chọn cạnh cắt c. Bấm Done. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 227/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Bấm Extrude along direction. e. Chọn đường dẫn vuông góc với cạnh cắt như Hình 4-93. Hướng cắt được chọn đúng, vì thế không cần đổi hướng (bằng cách bấm lên Flip).

Hình 4-93: Chọn hướng extrude f. Bấm OK. g. Bấm Create Partition. 4. Bấm lên biểu tượng

.

a. Dùng cửa sổ quét chọn toàn bộ các cell. b. Bấm Done. c. Chọn 3 Points d. Chọn 3 điểm không thẳng mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-94.

Hình 4-94: Chọn 3 điểm định nghĩa mặt phẳng cắt e. Bấm Create Partition. 5. Dùng cửa sổ quét chọn toàn bộ các cell. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 228/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Bấm Done. b. Chọn 3 Points c. Chọn 3 điểm không thẳng mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-95.

Hình 4-95: Chọn 3 điểm định nghĩa mặt phẳng cắt d. Bấm Create Partition. 6. Dùng cửa sổ quét chọn các cell như Hình 4-96.

Hình 4-96: Chọn cell để cắt a. Bấm Done. b. Chọn Point & Normal. c. Chọn 1 điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-97.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 229/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-97: Chọn điểm mặt phẳng đi qua d. Chọn vectơ pháp tuyến như Hình 4-98.

Hình 4-98: Chọn vectơ pháp tuyến e. Bấm Create Partition. 7. Thực hiện lại bước 6 cho đầu còn lại của bulong. 8. Thực hiện lại bước 6 để cắt hết các cell ngay chính giữa bulong. Kết quả ta sau khi phân vùng cho BOLT_FULL như Hình 4-99.

Hình 4-99: Bulong BOLT_FULL sau khi được phân vùng Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 230/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Phân vùng cho chi tiết BOLT_FULL, BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8, BOLT_HAFT_1, BOLT_HAFT_1_9 tiến hành tương tự như phân vùng cho chi tiết BOLT. Phân vùng cho WELD_NECK 1. Sổ List Box bên phải Module chọn Mesh và chọn như Hình 4-100.

Hình 4-100: Chọn chi tiết để phân vùng 2. Bấm lên biểu tượng

.

a. Bấm lên biểu tượng

.

b. Chọn bề mặt hướng ra ngoài như Hình 4-101.

Hình 4-101: Chọn bề mặt c. Bấm Done. d. Chọn cạnh đứng bên phải ngoài cùng (chọn cạnh đứng bất kỳ đều được) để làm cạnh định hướng khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch. e. Sử dụng công cụ

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

vẽ một Sketch như Hình 4-102.

Trang 231/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-102: Sketch để phân vùng f. Bấm chuột giữa hai lần. g. Bấm Done. Quan sát trên trên chi tiết ta thấy xuất hiện thêm 2 đường phân vùng mới. Ta sẽ sử dụng 2 đường mới này để làm cạnh cắt để phân vùng chi tiết như mong muốn. h. Bấm Done. 3. Bấm lên biểu tượng

.

a. Chọn bốn cạnh cung như Hình 4-103.

Hình 4-103: Chọn cạnh cắt Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 232/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm Done. c. Bấm Sweep Along Edge. d. Chọn đường dẫn như Hình 4-104.

Hình 4-104: Chọn đường dẫn e. Bấm Create Partition. Quan sát màu của chi tiết sau khi phân vùng 4. Bấm lên biểu tượng

.

a. Bấm lên phần cell màu vàng. b. Bấm Done. c. Chọn Point & Normal. d. Chọn 1 điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-39.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 233/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-105: Chọn 1 điểm mặt phẳng đi qua e. Chọn 1 cạnh bất kì theo phương đứng để làm pháp tuyến của mặt phẳng cắt. f. Bấm Create Partition. Quan sát màu của các cell tạo thành sau khi phân vùng. 5. Bấm lên biểu tượng

.

a. Nhấn giữ phím Shift + Bấm lên cell màu vàng và cell màu vàng cam. b. Bấm Done. c. Chọn Point & Normal. d. Chọn 1 điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-106.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 234/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-106: Chọn 1 điểm mặt phẳng đi qua e. Chọn 1 cạnh đứng bất kỳ để làm pháp tuyến của mặt phẳng cắt. f. Bấm Create Partition. Quan sát màu của các cell tạo thành sau khi phân vùng. Quan sát rãnh để lắp gasket ta thấy bề mặt đáy bị phân ra thành hai vùng. Hai vùng này chưa theo mong muốn. Nên ta sẽ đi kết nối hai vùng này thành một vùng. 6. Bấm lên biểu tượng

.

a. Nhấn giữ phím Shift + Chọn hai bề mặt như Hình 4-107.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 235/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-107: Bề mặt được chọn để kết nối b. Bấm Done. c. Bấm Yes. 7. Bấm lên biểu tượng

.

a. Nhấn giữ phím Shift + Chọn 2 cạnh như Hình 4-108.

Hình 4-108: Chọn cạnh b. Bấm Done hoặc chuột giữa 1 lần. c. Nhập: 0.25 để làm thông số tỉ lệ chiều dài tính từ điểm gốc. d. Bấm Create Partition. 8. Bấm lên biểu tượng

.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 236/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Chọn bề mặt hướng ra như Hình 4-109.

Hình 4-109: Chọn bề mặt b. Bấm Done. c. Chọn cạnh thẳng nằm ngang bất kỳ để làm cạnh định hướng khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch. d. Sử dụng công cụ và vẽ một Sketch như Hình 4-110. Lưu ý các cạnh nằm ngang đi qua các điểm vừa tạo ra trong bước 7. e. Bấm chuột giữa 3 lần.

Hình 4-110: Phân vùng lần thứ 1 Quan sát các miệng lỗ tròn ta thấy có bốn vị trí cạnh biên của một miệng lỗ chưa phù hợp. Vì vậy ta sẽ đi kết hợp chúng lại sao cho phù hợp. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 237/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

9. Bấm lên biểu tượng

.

a. Nhấn giữ phím Shift + Chọn hai bề mặt như Hình 4-107.

Hình 4-111: Bề mặt được chọn để kết nối b. Bấm Done. c. Bấm Yes. 10. Thực hiện bước 9 cho 8 lỗ tròn còn lại. 11. Bấm lên biểu tượng

.

a. Chọn cell có màu vàng nâu. b. Chọn cạnh cắt như Hình 4-112.

Hình 4-112: Chọn cạnh cắt (cạnh được chọn có màu tím) Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 238/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm Done. d. Bấm Extrude along Direction. e. Chọn đường dẫn bất kỳ nào vuông góc với mặt phẳng chứa cạnh cắt như Hình 4-113. Hướng cắt được chọn đúng, vì thế không cần đổi hướng (bằng cách bấm lên Flip).

Hình 4-113: Chọn hướng extrude f. Bấm OK. g. Bấm Create Partition. 12. Kích hoạt biểu tượng

.

a. Chọn cell có màu vàng nâu. b. Chọn cạnh cắt như Hình 4-114.

Hình 4-114: Chọn cạnh cắt (cạnh được chọn có màu tím) c. Bấm Done.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 239/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Bấm Extrude along Direction. e. Chọn đường dẫn bất kỳ nào vuông góc với mặt phẳng chứa cạnh cắt như Hình 4-115. Hướng cắt được chọn đúng, vì thế không cần đổi hướng (bằng cách bấm lên Flip).

Hình 4-115: Chọn hướng extrude f. Bấm OK. g. Bấm Create Partition. 13. Kích hoạt biểu tượng

.

a. Chọn cell có màu vàng nâu. b. Chọn cạnh cắt như Hình 4-116.

Hình 4-116: Chọn cạnh cắt (cạnh được chọn có màu tím) c. Bấm Done. d. Bấm Extrude along Direction.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 240/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Chọn đường dẫn bất kỳ nào vuông góc với mặt phẳng chứa cạnh cắt như Hình 4-117. Hướng cắt được chọn đúng, vì thế không cần đổi hướng (bằng cách bấm lên Flip).

Hình 4-117: Chọn hướng extrude f. Bấm OK. g. Bấm Create Partition. 14. Kích hoạt biểu tượng

.

a. Chọn cell có màu vàng nâu. b. Chọn cạnh cắt như Hình 4-118.

Hình 4-118: Chọn cạnh cắt (cạnh được chọn có màu tím) c. Bấm Done. d. Bấm Extrude along Direction. e. Chọn đường dẫn bất kỳ nào vuông góc với mặt phẳng chứa cạnh cắt như Hình 4-119. Hướng cắt được chọn đúng, vì thế không cần đổi hướng (bằng cách bấm lên Flip).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 241/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-119: Chọn hướng extrude f. Bấm OK. g. Bấm Create Partition. 15. Bấm lên biểu tượng

.

a. Quét chọn toàn bộ các cell. b. Bấm Done. c. Chọn 3 Points d. Chọn 3 điểm không thẳng mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-120.

Hình 4-120: Chọn 3 điểm định nghĩa mặt phẳng cắt e. Bấm Create Partition. 16. Bấm lên biểu tượng

.

a. Quét chọn toàn bộ các cell. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 242/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm Done. c. Chọn 3 Points d. Chọn 3 điểm không thẳng mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-121.

Hình 4-121: Chọn 3 điểm định nghĩa mặt phẳng cắt e. Bấm Create Partition. 17. Bấm lên biểu tượng

.

a. Quét chọn toàn bộ các cell. b. Bấm Done. c. Chọn 3 Points d. Chọn 3 điểm không thẳng mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-122.

Hình 4-122: Chọn 3 điểm định nghĩa mặt phẳng cắt e. Bấm Create Partition. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 243/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

18. Gần góc bên trái dưới cùng của vùng công cụ. Bấm lên Virtual Topology: Combine Edges . Rê chuột lên các cung tròn và kiểm tra xem các cạnh có bị ngắt tại các vị trí không mong muốn không. Nếu bị ngắt tại vị trí không mong muốn. Ta tiến hành như sau: a. Nhấn giữ phím Shift + Chọn 2 cung bị ngắt tại vị trí không mong muốn của đường tròn bên trái như Hình 4-123.

Hình 4-123: Chọn hai cung bị ngắt b. Bấm Done. Hai cung đó đã được nối lại. 19. Thực hiện tương tự cho các cung còn lại. 20. Lặp lại phương pháp phân vùng định nghĩa mặt phẳng cắt để phân vùng cho các cell còn lại sao cho sau khi phân vùng. Chi tiết có hình dạng như Hình 4-124. Phân vùng cho WELD_NECK_10 Thực hiện tương tự như phân vùng cho WELD_NECK.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 244/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-124: WELD_NECK sau khi phân vùng Phân vùng cho GASKET 1. Bấm lên biểu tượng

.

a. Chọn Point & Normal. b. Chọn 1 điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-125.

Hình 4-125: Chọn 1 điểm mặt phẳng đi qua c. Chọn 1 cạnh đứng bất kỳ để làm pháp tuyến của mặt phẳng cắt. d. Bấm Create Partition. Quan sát màu của các cell tạo thành sau khi phân vùng. 2. Biểu tượng

vẫn còn kích hoạt.

a. Chọn cell màu vàng. b. Chọn Point & Normal. c. Chọn 1 điểm mà mặt phẳng cắt sẽ đi qua như Hình 4-126.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 245/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-126: Chọn 1 điểm mặt phẳng đi qua d. Chọn 1 cạnh đứng bất kỳ để làm pháp tuyến của mặt phẳng cắt. e. Bấm Create Partition. Quan sát màu của các cell tạo thành sau khi phân vùng. Như vậy việc phân vùng cho các chi tiết đã tiến hành xong. 4.6.4 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, do có bulong và có tải trọng tác dụng, nên cần chia ra thành ba bước để mô tả trình tự tác dụng của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step-1_Bolt Load. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 2. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Bolt Pretenstion of 100,000 N at each Bolt. b. Chấp nhận các mặc định còn lại trong thẻ Basic. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.1. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 246/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. 3. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step-2_Fix Bolt Length. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 4. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Fix All Bolt Lengths. b. Chấp nhận các mặc định còn lại trong thẻ Basic. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.1. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. 5. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step-3_Force_Moment. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 6. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Pull Load of 200,000 N & Moment of 100,000 N.m at Free End. b. Chấp nhận các mặc định còn lại trong thẻ Basic. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.05. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.05. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 247/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests > Bấm chuột phải lên F-Ouput-1 > Chọn Delete. 2. Bấm kép chuột lên Field Output Requests, xuất hiện hộp thoại Create Field. a. Ô Name để tên như mặc định. b. Step chọn Step-1_Bolt Load. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Requests. 3. Bên dưới Slect from list below. a. Ô Stress bạn chọn MISES. b. Ô Strain bạn chọn E. c. Ô Displacement/Velocity/Acceleration chọn U. d. Ô Forces/Reactions chọn RF. e. Ô Contact chọn CSTRESS. 4. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 5. Bấm kép chuột lên Field Output Requests, xuất hiện hộp thoại Create Field. a. Ô Name để tên như mặc định. b. Step chọn Step-2_Fix Bolt Length. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Requests. 6. Bên dưới Slect from list below. a. Ô Stress bạn chọn MISES. b. Ô Strain bạn chọn E. c. Ô Displacement/Velocity/Acceleration chọn U. d. Ô Forces/Reactions chọn RF. e. Ô Contact chọn CSTRESS. 7. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 8. Bấm kép chuột lên Field Output Requests, xuất hiện hộp thoại Create Field. a. Ô Name để tên như mặc định. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 248/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Step chọn Step-2_Force_Moment. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Requests. 9. Bên dưới Slect from list below. a. Ô Stress bạn chọn MISES. b. Ô Strain bạn chọn E. c. Ô Displacement/Velocity/Acceleration chọn U. d. Ô Forces/Reactions chọn RF. e. Ô Contact chọn CSTRESS. 10. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 4.6.5 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_the_left_end. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial. c. Category chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Symmetry/Antisymmetry/Encastre. 2. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. b. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-127. Khi thấy mặt bên trái có màu đỏ ta biết nó đã được chọn. 3. Nhấn Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 249/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-127: Chọn mặt ngàm phía bên trái 4. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition chọn ENCASTRE (U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0), như vậy toàn bộ 6 bậc tự do của mặt được ngàm đã được cố định. Đặt tải 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Bolt-1. b. Trong ô Step chọn Step-1_Bolt Load. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Bolt load. 2. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn bề mặt bên trong (mặt cắt của Bulong) để đặt tải. a. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. b. Trải dấu “+” bên trái Instances (14). c. Nhấn giữ phím Shift + chọn WELD_NECK và WELD_NECK_10. d. Bấm chuột phải > Chọn Hide. Hai chi tiết WELD_NECK và WELD_NECK_10 bị ẩn đi. 3. Bấm lên biểu tượng

để chuyển mô hình sang dạng khung dây.

4. Các chọn bề mặt để đặt lực Bolt Pretension như sau: a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 250/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Nhấn giữ chuột trái và rê chuột để xoay bề mặt đến vị trí như mong muốn c. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên lại biểu tượng bề mặt như Hình 4-128.

để bỏ lệnh xoay và chọn

d. Bấm Done. e. Bấm Purple. f. Chọn trục Z màu vàng để làm hướng của trục bulong. Hộp thoại Edit Load xuất hiện.

Hình 4-128: Bề mặt đặt lực kéo của bulong thứ 1 g. Một bulong chịu lực pretension là 100,000N, vậy một nửa bulong chịu 100,000 N/2=50000 N. Trong hộp thoại Edit Load, chấp nhận các mặc định, nhập 50000 vào ô Magnitude. h. Bấm OK. Như vậy bulong thứ nhất đã có lực xiết như Hình 4-129.

Hình 4-129: Lực Bolt Pretension trong bulong thứ 1 7. Thực hiện gắn tải bulong cho BOLT_HAFT_1_9. Lưu ý trong ô Name của hộp thoại Create Load đặt tên là Bolt_11. 8. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 251/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Trong ô Name đặt tên là Bolt-2. b. Trong ô Step chọn Step-1_Bolt Load. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Bolt load. 9. Các chọn bề mặt để đặt lực Bolt Pretension như sau: a. Do mặt cần chọn lúc này đang ở vị trí khuất nên ta bấm vào biểu tượng để có thể xoay mô hình được. b. Nhấn giữ chuột trái và rê chuột để xoay bề mặt đến vị trí như mong muốn. c. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên lại biểu tượng bề mặt như Hình 4-130.

để bỏ lệnh xoay và chọn

d. Bấm Done. e. Bấm Purple. f. Chọn trục Z màu vàng để làm trục của bulong. Hộp thoại Edit Load xuất hiện.

Hình 4-130: Bề mặt đặt lực kéo của bulong thứ 2 g. Mỗi bulong chịu lực pretension là 100,000 N. Trong hộp thoại Edit Load, chấp nhận các mặc định, nhập 100,000 vào ô Magnitude. h. Bấm OK. Như vậy bulong thứ nhất đã có lực siết như Hình 4-131.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 252/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-131: Lực Bolt Pretension trong bulong thứ 2 10. Thực hiện Bước 8, 9 để gắn tải cho BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8. Sau khi hoàn thành việc đặt tải cho các bulong. Ta có kết quả như sau:

Hình 4-132: Bolt pretension cho các bulong 11. Bấm lên biểu tượng

để chuyển mô hình sang dạng Solid.

Bây giờ ta đi tạo một Reference Point. Dùng Coupling để liên kết Reference Point này với bề mặt cần thiết (bề mặt cần đặt mômen). 12. Từ Model Tree, dưới Instances (14) trong Assembly. a. Nhấn giữ phím Shift + chọn WELD_NECK và WELD_NECK_10. b. Bấm chuột phải > Chọn Show. Hai chi tiết WELD_NECK và WELD_NECK_10 được hiển thị. 13. Bấm lên biểu tượng

.

14. Tools > Reference Point. a. Chọn điểm như Hình 4-133. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 253/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-133: Chọn điểm để tạo Reference Point b. Xuất hiện một điểm có ký hiệu xRP1. Đây chính là Reference Point vừa tạo được. 15. Từ Model Tree bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Constraints. Xuất hiện hộp thoại Create Constraint. a. Ô Name đặt tên là Coupling. b. Bên dưới Type chọn Coupling. c. Bấm Continue. d. Bấm lên Reference Point xRP-1. e. Bấm Done. f. Bấm Surface. g. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-134.

Hình 4-134: Bề mặt liên kết với Reference Point h. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Constraint. i. Bấm OK. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 254/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Coupling được tạo ra như Hình 4-135. Tác dụng của Coupling trong bài toán này là để gắn lực và mômen lên điểm Reference Point do không thể gắp trực tiếp mômen lên bề mặt gắn Coupling.

Hình 4-135: Coupling vừa được tạo 16. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Moment. b. Trong ô Step chọn Step-3-Force_Moment. c. Category chọn Mechanical. d. Types for Selected Step chọn Moment. 17. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn điểm để đặt tải. a. Chọn Reference Point RP-1 đã tạo. b. Bấm Done hoặc chuột giữa. Hộp thoại Edit Load xuất hiện. 18. Quan sát hệ trục tọa độ trong Abaqus/CAE. Mômen cần đặt quay quanh trục Y nên: a. Trong hộp thoại Edit Load, nhập 2E7 (200,000 N.m=20,000,000 N.mm) vào ô CM2. b. Bấm OK. Xuất hiện ký hiệu mômen màu tím tại RP-1. 19. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Force. b. Trong ô Step chọn Step-3_Force_Moment. c. Category chọn Mechanical. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 255/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Types for Selected Step chọn Concentrated Force. 20. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn điểm để đặt tải. a. Chọn Reference Point RP-1 đã tạo. b. Bấm Done hoặc chuột giữa. Hộp thoại Edit Load xuất hiện. 21. Quan sát hệ trục tọa độ trong Abaqus/CAE. Lực kéo theo hướng trục Z nên: a. Trong hộp thoại Edit Load, nhập -1E5 vào ô CF3. b. Bấm OK. Xuất hiện ký hiệu mômen màu vàng tại RP-1. Trong Step-2_Fix Bolt Length, chúng ta sẽ cố định chiều dài bulong lại. 22. Bấm lên biểu tượng Load Manager

, xuất hiện hộp thoại Load Manager.

a. Chọn như Hình 4-136.

Hình 4-136: Hộp thoại Load Manager b. Bấm Edit, xuất hiện hộp thoại Edit Load. c. Từ List Box bên phải Method chọn Fix at current length. d. Bấm OK. 23. Thực hiện tương tự cho tất cả các bulong còn lại. 24. Bấm Dismiss để thoái khỏi hộp thoại Load Manager. 4.6.6 Chia lưới cho chi tiết Chia lưới cho Bulong 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 4-137.

Hình 4-137: Mesh Module Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 256/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 6. c. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. d. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử 3D Stress. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện C3D8: An 8-node linear brick… 5. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 6. Bấm Done để thi hành lệnh. 7. Bấm lên Mesh Part Instance

.

8. Bấm Yes là hoàn tất chia lưới.

Hình 4-138: Lưới BOLT_FULL sau khi hoàn thành 9. Thực hiện từ bước 1 đến bước 8 cho BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8, BOLT_HAFT_1, BOLT_HAFT_1_9. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 257/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Chia lưới cho WELD_NECK 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 4-139.

Hình 4-139: Mesh Module 2. Từ thanh Menu chọn Seed > Edges (hoặc biểu tượng Seeds xuất hiện.

. Hộp thoại Local

a. Nhấn giữ phím Shift + các cạnh như Hình 4-140. b. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Local Seeds. 3. Trong thẻ Basic, Method chọn By Number. a. Number of elements: Nhập 3. Mỗi cạnh được chọn sẽ được phân ra thành 3 phần.

Hình 4-140: Chọn cạnh để tạo hạt theo ý muốn b. Bấm Apply để xem trước kết quả tạo hạt. c. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Local Seeds. 4. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 6. c. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 258/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 5. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 6. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử 3D Stress. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện C3D8: An 8-node linear brick… 7. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 8. Bấm Done để thi hành lệnh. 9. Bấm lên Mesh Part Instance

.

10. Bấm Yes là hoàn tất chia lưới.

Hình 4-141: Lưới WELD_NECK sau khi hoàn thành 11. Chia lưới cho WELD_NECK_10 tiến hành như chia lưới cho WELD_NECK. 4.6.7 Tạo Contact Trong bài toán này, mối ghép sẽ ổn định khi bề mặt tiếp xúc của các đầu bulong với weldneck không dịch chuyển hoặc dịch chuyển nhỏ. Do đó, ta chọn kiểu Constrain cho BOLT_WELDNECK là Tie. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 259/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Tiếp xúc giữa GASKET và WELDNECK là có ma sát. 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Interaction như Hình 4-76.

Hình 4-142: Mesh Module 2. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (14). b. Chọn WELD_NECK. c. Bấm chuột phải lên WELD_NECK > Chọn Hide. Chi tiết WELD_NECK bị ẩn đi. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bolt_Weldneck. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-143.

Hình 4-143: Chọn bề mặt tiếp xúc của bulong với WELD_NECK e. Bấm Done. 4. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Gasket_Weldneck. b. Type chọn Geometry. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 260/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-144.

Hình 4-144: Chọn bề mặt tiếp xúc của GASKET với WELD_NECK e. Bấm Done. 5. Từ Model Tree, trong Instances (14) bên dưới Assembly. a. Chọn GASKET. b. Bấm chuột phải lên GASKET > Chọn Hide. Chi tiết GASKET bị ẩn đi. 6. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Weldneck10_Gasket. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt tiếp xúc với gasket (trừ mặt đáy) như Hình 4-145.

Hình 4-145: Chọn bề mặt tiếp xúc của WELD_NECK10 với GASKET Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 261/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7. Từ Model Tree, trong Instances (14) bên dưới Assembly. a. Bấm phím Shift + Chọn BOLT_FULL, BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8, BOLT_HAFT_1, BOLT_HAFT_1_9. b. Bấm chuột phải > Chọn Hide. Tất cả bulong bị ẩn đi. 8. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Weldneck10_Bolt. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt tiếp xúc với bulong (trừ mặt đáy) như Hình 4-146.

Hình 4-146: Chọn bề mặt tiếp xúc của WELD_NECK10 với bulong 9. Từ Model Tree, trong Instances (14) bên dưới Assembly. a. Bấm phím Shift + Chọn BOLT_FULL, BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8, BOLT_HAFT_1, BOLT_HAFT_1_9, GASKET và WELD_NECK. b. Bấm chuột phải > Chọn Show. BOLT_FULL, BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8, BOLT_HAFT_1, BOLT_HAFT_1_9, GASKET và WELD_NECK được hiện lên. 10. Từ Model Tree, trong Instances (14) bên dưới Assembly. a. Chọn WELD_NECK_10. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 262/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm chuột phải lên WELD_NECK_10 > Chọn Hide. Chi tiết WELD_NECK_10 bị ẩn đi. 11. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bolt_Weldneck10. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-147.

Hình 4-147: Chọn bề mặt tiếp xúc của bulong với WELD_NECK_10 e. Bấm Done. 12. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Gasket_Weldneck10. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-148.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 263/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-148: Chọn bề mặt tiếp xúc của GASKET với WELD_NECK_10 e. Bấm Done. 13. Từ Model Tree, trong Instances (14) bên dưới Assembly. a. Chọn GASKET. b. Bấm chuột phải lên GASKET > Chọn Hide. Chi tiết GASKET bị ẩn đi. 14. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Weldneck_Gasket. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt tiếp xúc với gasket (trừ mặt đáy) như Hình 4-145.

Hình 4-149: Chọn bề mặt tiếp xúc của WELD_NECK với GASKET 15. Từ Model Tree, trong Instances (14) bên dưới Assembly. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 264/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm phím Shift + Chọn BOLT_FULL, BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8, BOLT_HAFT_1, BOLT_HAFT_1_9. d. Bấm chuột phải > Chọn Hide. Tất cả bulong bị ẩn đi. 16. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Weldneck_Bolt. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt tiếp xúc với bulong (trừ mặt đáy) như Hình 4-146.

Hình 4-150: Chọn bề mặt tiếp xúc của WELD_NECK với bulong 17. Từ Model Tree, trong Instances (14) bên dưới Assembly. a. Bấm phím Shift + Chọn BOLT_FULL, BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8, BOLT_HAFT_1, BOLT_HAFT_1_9, GASKET và WELD_NECK. b. Bấm chuột phải > Chọn Show. BOLT_FULL, BOLT_FULL_1, BOLT_FULL_2, BOLT_FULL_3, BOLT_FULL_4, BOLT_FULL_5, BOLT_FULL_6, BOLT_FULL_7, BOLT_FULL_8, BOLT_HAFT_1, BOLT_HAFT_1_9, GASKET và WELD_NECK được hiện lên. 18. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Gasket_Welneck. b. Bên dưới Type chọn Contact. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 265/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Mechanical > Tangent Behavior. e. Friction formulation chọn Penalty. f. Friction Coeff nhập 0.2. g. Mechanical > Normal Behavior. Chấp nhận mặc định. h. Bấm OK. 19. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Gasket_Weldneck. b. Step chọn Initial. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Gasket_Weldneck. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Weldneck_Gasket. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Gasket_Weldneck. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của GASKET và WELD_NECK. 20. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Gasket_Weldneck10. b. Step chọn Initial. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 266/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

f. Bên dưới Name chọn Gasket_Weldneck10. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Weldneck10_Gasket. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Gasket_Weldneck. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của GASKET và WELD_NECK. 21. Từ Model Tree bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Constraints. Xuất hiện hộp thoại Create Constraint. a. Ô Name đặt tên là Tie_Bolt_Weldneck. b. Bên dưới Type chọn Tie. c. Bấm Continue. d. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. e. Bên dưới Name chọn Bolt_Weldneck. f. Bấm Continue. g. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. h. Bên dưới Name chọn Weldneck_Bolt. i. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Constraint. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Bolt với WELD_NECK. 22. Từ Model Tree bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Constraints. Xuất hiện hộp thoại Create Constraint. a. Ô Name đặt tên là Tie_Bolt_Weldneck10. b. Bên dưới Type chọn Tie. c. Bấm Continue. d. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. e. Bên dưới Name chọn Bolt_Weldneck10. f. Bấm Continue.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 267/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

g. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. h. Bên dưới Name chọn Weldneck10_Bolt. i. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Constraint. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Bolt với WELD_NECK_10. 4.6.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Job. a. Ô Name đặt tên là Weldneck_Flange và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1. b. Bấm Continue, hộp thoại Edit Job xuất hiện. c. Chấp nhận mặc định. Bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 2. Bấm chuột phải lên Weldneck_Flange và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Weldneck_Flange (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên Weldneck_Flange > Submit. 4. Bấm OK. 5. Chuột phải lên Weldneck_Flange > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 4.6.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Weldneck_Flange (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 268/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 4-151: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 7. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 10. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 269/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 11. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 4-153, Hình 4-154.

Hình 4-152: Chọn xem ứng suất

Hình 4-153: Ứng suất tương đương của mối lắp

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 270/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-154: Chuyển vị tổng của mối lắp 12. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ biến dạng, ta theo trình tự sau: a. Bấm lên biểu tượng hoặc từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập 10 và quan sát màn hình đồ họa. c. Nhấn Apply để xem trước kết quả > Nhấn OK để thi hành lệnh. Với Value = 10, ta có kết quả như Hình 4-154. Chúng ta thấy các cạnh hình thành mắt lưới đã biến mất, chỉ còn lại mã màu (Color Code). 13. Để xem từng chi tiết có ứng suất hay chuyển vị như thế nào ta làm như sau: a. Từ thanh Menu chọn Tools > Display Group > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Display Group. b. Bên dưới Item chọn Part instances. c. Bên dưới Select in viewport chọn BOLT_HAFT_1.

Hình 4-155: Ứng suất phân bố trên BOLT_HAFT_1 d. Gần cuối góc trái hộp thoại Create Display Group chọn Replace. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 271/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Bấm Undo để hiển thị lại đồ họa lúc trước đó. f. Lặp lại các bước từ c đến e cho các Part instances khác. 4.6.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 4.7

.

Phân tích hệ có Contact cho Shell Trong bài tập này chúng ta sẽ dùng hệ đơn vị SI (m).

4.7.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\4.4 MeshingShell. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.7 LiftingPipe. Như vậy khi ta lưu phân tích sẽ nằm hoàn toàn trong Folder này mà không sợ mất công tìm kiếm ở nơi khác. Lưu ý đối với các chi tiết Shell, nếu các chi tiết tiếp xúc nhau, thì chúng sẽ tiếp xúc theo kích thước thực như bản vẽ (chiều dày thực), do đó bạn cần lưu ý để điều này để quy định cho đúng kích thước khi vẽ Sketch (Sketch chỉ là đường thẳng, sau khi tạo xong chi tiết Shell sẽ quy định mặt cắt có chiều dày là bao nhiêu). Ví dụ: Khi bạn tạo mô hình cung tròn của chi tiết shell thứ nhất bao quanh và tiếp xúc với cung tròn của chi tiết shell thứ hai. Bạn phải quy định sao cho bán kính ngoài của chi tiết shell thứ hai bằng với bạn kính trong của chi tiết shell thứ nhất. 4. Trong Model Trê nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model1, hộp thoại Create Part xuất hiện, a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Pipe. b. Dưới Modeling Space chọn 3D. c. Type chọn Deformable. d. Base Feature chọn Shell. e. Type bên phải Base Feature chọn Extrusion. f. Trong Approximate Size nhập giá trị 100. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 272/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

5. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch. 6. Để vẽ một mặt cắt đối xứng nhìn cân đối ta sẽ dựng một đường thẳng đối xứng trước: a. Nhấn giữ chuột trái lên dấu tam giác nhỏ phía dưới góc phải vào biểu tượng

một lúc rồi thả và chọn biểu tượng

.

b. Bấm vào điểm đầu tiên đường thẳng đi qua. c. Bấm vào điểm thứ 2 đường thẳng sẽ đi qua để vẽ đường thẳng đứng. d. Bấm vào biểu tượng

.

e. Chọn ràng buộc Fixed. f. Bấm chuột lên đường định hướng thẳng đứng. g. Done để thi hành lệnh cố định đường thẳng định hướng này lại. 7. Bấm lên biểu tượng

để vẽ hình tròn trên Sketch.

a. Bấm vào tâm là giao của hai đường nằm chính giữa khung lưới (mặc định). b. Bấm vào một điểm bất kỳ nằm trên đường thẳng định hướng theo phương đứng. Việc làm này rất có lợi về mặt thẩm mỹ và tiện lợi trong việc chia lưới.

Hình 4-156: Đường tròn trong Sketch 8. Bấm lên biểu tượng

để gán kích thước cho đường tròn vừa tạo.

a. Bấm chuột trái lên đường tròn. b. Rê chuột tới một vị trí thích hợp rồi bấm chuột trái, đường ghi kích thước sẽ được đặt tại đó. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 273/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Tại ô New dimension nhập giá trị bán kính = 1.516. 9. Nhấn chuột giữa hai lần (hoặc chuột giữa 1 lần > Done). Xuất hiện hộp thoại Edit Base Feature. a. Trong hộp thoại Edit Base Feature, ô Depth nhập 43.2. b. Bấm OK để thi hành lệnh và thoát khỏi hộp thoại Edit Base Feature. 10. Chi tiết đã Pipe được mô hình xong (Hình 4-157). Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

a. Trong ô Name đặt tên là Pipe. b. Bấm OK.

Hình 4-157: Chi tiết Pipe sau khi hoàn thành 11. Trong Model Trê nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model1, hộp thoại Create Part xuất hiện, a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Belt. b. Dưới Modeling Space chọn 3D. c. Type chọn Deformable. d. Base Feature chọn Shell. e. Type bên phải Base Feature chọn Extrusion. f. Trong Approximate Size nhập giá trị 100. 12. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch. 13. Để vẽ một mặt cắt đối xứng nhìn cân đối ta sẽ dựng một đường thẳng đối xứng trước: a. Nhấn giữ chuột trái lên dấu tam giác nhỏ phía dưới góc phải vào biểu tượng

một lúc rồi thả và chọn biểu tượng

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

. Trang 274/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm vào điểm đầu tiên đường thẳng đi qua. c. Bấm vào điểm thứ 2 đường thẳng sẽ đi qua để vẽ đường thẳng đứng. d. Bấm vào biểu tượng

.

e. Chọn ràng buộc Fixed. f. Bấm chuột lên đường định hướng thẳng đứng. g. Done để thi hành lệnh cố định đường thẳng định hướng này lại. 14. Dùng công cụ có biểu tượng , 4-158. Bán kính cung tròng là 1.532.

,

và

để vẽ Sketch như Hình

Hình 4-158: Đường tròn trong Sketch 15. Nhấn chuột giữa hai lần (hoặc chuột giữa 1 lần > Done). Xuất hiện hộp thoại Edit Base Feature. a. Trong hộp thoại Edit Base Feature, ô Depth nhập 0.1. b. Bấm OK để thi hành lệnh và thoát khỏi hộp thoại Edit Base Feature.

Hình 4-159: Chi tiết Belt sau khi hoàn thành Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 275/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

16. Bấm lên biểu tượng

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

để lưu mô hình.

4.7.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Khi phân vùng cho chi tiết, chúng ta cần lưu ý là những cung tròn hay hình quạt nên được phân vùng sao cho bề mặt hay cung được chia sẽ nhỏ hơn hoặc bằng 90 độ. Bài này ta sẽ áp dụng cách này. Bài này sẽ tiến hành phân vùng cho Pipe. 1. Sổ List Box bên phải Module chọn Mesh và chọn như Hình 4-160.

Hình 4-160: Chọn chi tiết để phân vùng 2. Bấm lên biểu tượng

để có tầm nhìn thuận lợi hơn.

3. Bấm lên biểu tượng Partition Face: Use Shortest Path Between Two Points a. Chọn điểm thứ 1 là điểm trên cùng phía bên trái. b. Chọn điểm thứ 2 là điểm trên cùng phía bên phải. c. Bấm Create Partition. d. Bấm lên biểu tượng để xoay mô hình theo ý muốn. Xoay mô hình sao điểm dưới cùng bên trái của bước a, b và điểm dưới cùng bên phải của bước a, b trở thành hai điểm trên cùng. e. Bấm chuột giữa hoặc bấm lên biểu tượng

để kết thúc lệnh xoay.

f. Chọn điểm thứ 1 là điểm trên cùng phía bên trái. g. Chọn điểm thứ 2 là điểm trên cùng phía bên phải. h. Bấm Create Partition. i. Chọn 1 trong 2 bề mặt vừa được tạo ra. j. Bấm Done, lúc này mặt vừa chọn ta thấy hình thành nên 2 điểm ở giữa của cung tròn ở hai đầu. k. Chọn điểm giữa bên trái. l. Chọn điểm giữa bên phải m. Bấm Create Partition. Ta thấy bề mặt được chọn trong bước i được chia thành 2 bề mặt bằng nhau. n. Bấm lên biểu tượng h.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

để xoay và chọn bề mặt còn lại tạo ra trong bước

Trang 276/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

o. Bấm Done, lúc này mặt vừa chọn ta thấy hình thành nên 2 điểm ở chính giữa của cung tròn ở hai đầu. p. Chọn điểm giữa bên trái. q. Chọn điểm giữa bên phải r. Bấm Create Partition. Ta thấy bề mặt được chọn trong bước n được chia thành 2 bề mặt bằng nhau. s. Bấm Done (hoặc chuột giữa) để phân vùng chi tiết.

Hình 4-161: Chi tiết sau khi phân vùng 4. Hoặc bấm lên biểu tượng

.

a. Nhấn giữ phím Shift+Chọn 4 cạnh dọc theo ống như Hình 4-162.

Hình 4-162: Chọn cạnh b. Bấm Done hoặc chuột giữa 1 lần. c. Nhập: 0.5 để làm thông số tỉ lệ chiều dài tính từ điểm gốc. d. Bấm Create Partition. 5. Hoặc bấm lên biểu tượng Create Datum Plane: 3 Points 3 điểm đồng phẳng bất kỳ nằm chính giữa ống.

> Lần lượt bấm lên

6. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Face. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 277/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bên dưới Method chọn Use datum plane. c. Quét chọn toàn bộ ống. d. Bấm Done. e. Chọn datum plane tạo ra trong bước 5. f. Bấm Create Partition.

Hình 4-163: Pipe sau khi phân vùng 4.7.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Belt. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E11, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. c. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. 2. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Pipe. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. General > Density nhập 7850 (tức là 7850 kg/m3). c. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E11, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. d. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 278/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là Pipe. b. Trong Category chọn Shell. c. Trong Type chọn Homogeneous. d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 2. Trong hộp thoại Edit Section: a. Trong thẻ Basic hàng Shell thickness, nhập 0.016 vào ô Value. b. List box bên phải Material để chọn vật liệu Pipe. c. Bấm OK. 3. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là Belt. b. Trong Category chọn Shell. c. Trong Type chọn Homogeneous. d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 4. Trong hộp thoại Edit Section: a. Trong thẻ Basic hàng Shell thickness, nhập 0.016 vào ô Value. b. List box bên phải Material để chọn vật liệu Belt. c. Bấm OK. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Pipe bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Pipe. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create). b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ Pipe. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Pipe. e. Trong Definition chọn Middle surface. f. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt. 2. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Pipe bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Pipe. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create). b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ Belt. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 279/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Belt. e. Trong Definition chọn Middle surface. f. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt. 4.7.4 Tạo bộ lắp 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance. Bên dưới Parts, nhấn giữ phím Shift + chọn Pipe và Belt. b. Chọn Instance Type là Dependent. c. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 2. Bấm lên biểu tượng Translate Instance

để tịnh tiến chi tiết.

a. Bấm chọn chi tiết Belt. b. Trong hàng Select start point… or enter X, Y, Z, nhập 0,0,0. c. Bấm chuột giữa. d. Trong hàng Select end point… or enter X, Y, Z, nhập 0,0,-0.5. e. Bấm chuột giữa. f. Bấm OK. 3. Bấm lên biểu tượng Linear Pattern

.

a. Bấm chọn chi tiết Belt. b. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Linear Pattern. c. Bên dưới Direction 1, ô Number chọn 5. Chúng ta sẽ tạo tất cả 5 chi tiết Belt. d. Bên dưới Direction 1, ô Offset điền 10.55.Mỗi Belt sẽ cách nhau 10.55m. e. Bên dưới Direction 1, bấm lên mũi tên (Direction) để chọn hướng. f. Chọn trục Z màu vàng của hệ tọa độ chi tiết Pipe. g. Bên dưới Direction 2, ô Number chọn 1. h. Bấm OK.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 280/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4.7.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, chỉ có trọng lượng bản thân, nên chỉ cần một bước phân tích là có thể mô tả đầy đủ trạng thái và thứ tự của tải. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step-1-Gravity. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 2. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Gravity. b. Chấp nhận các mặc định còn lại trong thẻ Basic. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.1. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. 2. Trong hộp thoại Edit Field Output Request. Chấp nhận mặc định. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác vào những ô đã chọn để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 4.7.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix_Belt_Ends_Y.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 281/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step-1-Gravity cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn tất cả các đầu cuối của Belt. Khi thấy các cạnh được chọn có màu đỏ ta biết chúng đã được chọn (Hình 4-164).

Hình 4-164: Chọn các cạnh để gắn điều kiện biên 2. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U1, U2, U3, UR1, UR2, UR3 để ràng buộc tất cả các bậc tự do của Belt. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. 3. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Symmetry_X. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step-1-Gravity cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 282/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn tất cả các cạnh đối xứng qua trục X của Pipe. Khi thấy các cạnh được chọn có màu đỏ ta biết chúng đã được chọn (Hình 4-165).

Hình 4-165: Chọn các cạnh để gắn điều kiện biên 4. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U1 để không cho các cạnh được chọn dịch chuyển theo phương X. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. 5. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Symmetry_X. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step-1-Gravity cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Rê chuột vào vùng đồ họa và chọn tất cả các cạnh đối xứng qua trục Z của Pipe. Khi thấy các cạnh được chọn có màu đỏ ta biết chúng đã được chọn (Hình 4-166).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 283/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-166: Chọn các cạnh để gắn điều kiện biên 6. Nhấn Done (hoặc chuột giữa) xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. a. Chọn U3 để không cho các cạnh được chọn dịch chuyển theo phương Z. b. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Boundary Condition. Đặt tải trọng 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Gravity. b. Trong ô Step chọn Step-1-Gravity, c. Category chọn Mechanical, d. Types for Selected Step chọn Gravity. 2. Bấm Continue, hộp thoại Edit Load xuất hiện. Abaqus mặc định chọn toàn bộ Model để gán trọng lực. Quan sát trên màn hình đồ họa ta thấy cần gán trọng lực theo chiều âm của trục Y (Component 2). 3. Ô Component 2, nhập giá trị -9.81. 4. Bấm OK để thi hành lệnh. Trên màn hình đồ họa xuất hiện mũi tên màu vàng hướng theo hướng âm của trục Y chứng tỏ việc gán trọng lực đã có tác dụng. 4.7.7 Chia lưới cho chi tiết Chia lưới cho Pipe 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 4-167.

Hình 4-167: Mesh Module

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 284/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 0.2. c. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. d. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Shell. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện C3D8: An 8-node linear brick… 5. Bấm Done để thi hành lệnh. 6. Bấm lên Mesh Part Instance

.

7. Bấm Yes để hoàn tất chia lưới. Chia lưới cho Belt 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 4-168.

Hình 4-168: Mesh Module 2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 0.2. c. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. d. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 285/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Shell. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện C3D8: An 8-node linear brick… 5. Bấm Done để thi hành lệnh. 6. Bấm lên Mesh Part Instance

.

7. Bấm Yes để hoàn tất chia lưới. 4.7.8 Tạo Contact Tiếp xúc giữa Pipe và Belt là có ma sát. 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Interaction như Hình 4-169.

Hình 4-169: Interaction Module 2. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (6). b. Chọn Pipe-1. c. Bấm chuột phải lên Pipe-1 > Chọn Hide. Chi tiết Pipe-1 bị ẩn đi. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Belt_Pattern. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Shell là phần tử đặc biệt. Quét chọn toàn bộ các Belt như Hình 4-170. Các Belt này được tạo thành do lệnh tạo mảng Linear Pattern.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 286/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-170: Chọn bề mặt tiếp xúc của Belt_Pattern với Pipe a. Bấm Done. b. Lăn chuột để phóng to bề mặt của các Belt_Pattern để quan sát. Ta thấy mặt trong của Belt_Pattern tiếp xúc với mặt ngoài của Pipe có màu nâu (Brown). Chọn Brown. c. Bấm Done. 4. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Belt_Original. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Shell là phần tử đặc biệt. Chọn toàn bộ các Belt như Hình 4-171. Các Belt này được tạo thành do lệnh tạo mảng Linear Pattern.

Hình 4-171: Chọn bề mặt tiếp xúc của Belt_Original với Pipe e. Bấm Done.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 287/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

f. Lăn chuột để phóng to bề mặt của các Belt_Original để quan sát. Ta thấy mặt trong của Belt_Original tiếp xúc với mặt ngoài của Pipe có màu nâu (Brown). Chọn Brown. g. Bấm Done. 5. Từ Model Tree, trong Assembly bên dưới Instances (6). a. Chọn Pipe-1. b. Bấm chuột phải lên Pipe-1 > Chọn Show. Chi tiết Pipe-1 được hiện lên. 6. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Pipe. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 4-172.

Hình 4-172: Chọn bề mặt tiếp xúc của Pipe với Belt e. Bấm Done. f. Chọn Brown. g. Bấm Done. 7. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Pipe_Belt. b. Bên dưới Type chọn Contact. c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Mechanical > Tangent Behavior. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 288/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Friction formulation chọn Penalty. f. Friction Coeff nhập 0.2. g. Mechanical > Normal Behavior. Chấp nhận mặc định. h. Bấm OK. 8. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Pipe_Belt Patternt. b. Step chọn Initial. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Pipe. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Belt_Pattern. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Pipe_Belt. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Belt_Pattern và Pipe. 9. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Pipe_Original. b. Step chọn Initial. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Pipe. g. Bấm Continue. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 289/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Pipe_Original. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Pipe_Belt. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Pipe_Original và Pipe. 4.7.9 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là LiftingPipe và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 b. Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. c. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 2. Bấm chuột phải lên LiftingPipe và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện LiftingPipe (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên LiftingPipe > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ xuất hiện thông báo > Bấm OK. 4. Chuột phải lên LiftingPipe > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 4.7.10 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên LiftingPipe (Completed) và chọn Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 290/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 6. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 4-173: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 7. Để hiển thị chữ số của node. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng

. Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

a. Chọn thẻ Labels. b. Bật Show node labels. c. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels, bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập 10 và quan sát màn hình đồ họa. 10. Để hiển thị điều kiện biên, làm theo trình tự sau đây: a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 291/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để xem kết quả chỉ có mã màu mà không có ô lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common, xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges bấm chọn No edges. 12. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 2-25.

Hình 4-174: Chọn xem ứng suất Kết quả ứng suất và chuyển vị lần lượt như Hình 4-175 và Hình 4-176.

Hình 4-175: Kết quả ứng suất

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 292/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 4-176: Kết quả chuyển vị 14. Để xem từng chi tiết có ứng suất hay chuyển vị như thế nào ta làm như sau: a. Từ thanh Menu chọn Tools > Display Group > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Display Group. b. Bên dưới Item chọn Part instances. c. Bên dưới Select in viewport chọn Pipe.

Hình 4-177: Ứng suất phân bố trên Pipe d. Gần cuối góc trái hộp thoại Create Display Group chọn Replace. e. Bấm Undo để hiển thị lại đồ họa lúc trước đó. f. Lặp lại các bước từ c đến e cho các Part instances khác. 4.7.11 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 4.8

.

Tài liệu tham khảo [1]

Abaqus/CAE User’s Manual, 70 The Partition Toolset.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 293/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

[2]

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Abaqus/CAE User’s Manual, 17.6.1 Verifying Your Mesh.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 294/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

5

PHÂN TÍCH TRUYỀN NHIỆT CHO HỆ NHIỀU CHI TIẾT TIẾP XÚC (CONTACT)

5.1

Phân biệt dependent part instance và independent part instance

5.1.1 Phân biệt part và part instance Part là chi tiết được mô hình hóa trong Abaqus hoặc trong một phần mềm 3D nào đó. Part Instance là một bản sao của part gốc. Giống như khi ta lắp ráp nhiều chi tiết trong môi trường lắp ráp của một phần mềm 3D nào đó. Một part có thể được sử dụng để sao lưu ra nhiều part khác giống với part gốc. Mỗi một part được sao lưu này được gọi là một Part Instance. 5.1.2 Khi nào sử dụng dependent part instance và independent part instance Khi lắp ráp trong Abaqus, xuất hiện hộp thoại Create Instance, Abaqus mặc định Instance Type là Dependent (dependent part instance). Kiểu Dependent tức là Part Instance đó sẽ giữ nguyên hình học của chi tiết gốc, sẽ không thể phân vùng (partition) cho Part Instance này, không thể dùng Virtual Topology để tạo hình học ảo. Đặc biệt là nếu chi tiết gốc (part) được sử dụng để tạo ra nhiều Instance, thì chỉ cần gán tính chất mặt cắt và chia lưới cho chi tiết gốc đó, các Part Instance còn lại sẽ tự động được liên kết với chi tiết (part) gốc và sẽ có đầy đủ tính chất mặt cắt (vật liệu) và lưới giống như chi tiết gốc. Kiểu Independent tức là Part Instance đó có hình học giống như chi tiết gốc, có thể phân vùng (partition) cho Part Instance này, và sử dụng Virtual Topology để tạo (hình học ảo). Đặc biệt là nếu chi tiết gốc (part) được sử dụng để tạo ra nhiều Instance, thì chỉ cần gán tính chất mặt cắt, các Part Instance còn lại sẽ tự động được liên kết với chi tiết (part) gốc và sẽ có đầy đủ tính chất mặt cắt (vật liệu) giống như chi tiết gốc. Nhưng chúng ta phải tiến hành chia lưới cho từng Part Instance. Trong một mô hình lắp ráp trong Abaqus, tất cả các Part Instance giống nhau chỉ có thể chọn Instance Type cùng là Dependent hết hoặc cùng là Independent hết. 5.2

Phân tích truyền nhiệt cho ba tấm tiếp xúc nhau Ba tấm có kích thước như nhau được ghép với nhau có chiều dài (0.2m), rộng (0.1m), dày 0.5cm.  Tấm thứ nhất có hệ số dẫn nhiệt 54 W/(m.oC). Bề mặt ngoài cùng không tiếp xúc với tấm thứ 2 chịu nhiệt độ 200 oC.  Tấm thứ hai (tấm chính giữa) có hệ số dẫn nhiệt 54 W/(m.oC).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 295/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

 Tấm thứ ba có hệ số dẫn nhiệt 54 W/(m.oC). Bề mặt ngoài cùng không tiếp xúc với tấm thứ 2 chịu nhiệt độ 60 oC, hệ số trao đổi nhiệt đối lưu là 2 W/m2.  Cho biết nhiệt độ môi trường là 60oC. Tìm phân bố nhiệt nhiệt trên 3 tấm. 5.2.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 5.1 HeatTransfer3Plates. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 5.1 HeatTransfer3Plates. Như vậy khi ta lưu phân tích sẽ nằm hoàn toàn trong Folder này mà không sợ mất công tìm kiếm ở nơi khác. 4. Trong cây mô hình nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model1, hộp thoại Create Part xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Plate. b. Modeling Space chọn 3D. c. Type ngay dưới 3D chọn Deformable. d. Trong Base Feature, Shape chọn Solid. e. Trong Base Feature, Type chọn Extrude để tạo 1 khối đặc bằng cách đùn 1 mặt cắt nào đó. f. Approximate Size: Nhập 1. g. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 296/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 5-1: Sketch hoàn thiện Dùng các công cụ hỗ trợ Sketch để tạo một Sketch như Hình 5-1. 5. Nhấn chuột giữa hai lần (hoặc chuột giữa > Done) xuất hiện hộp thoại Edit Base Extrusion. a. Trong ô Depth nhập giá trị 0.005 (dài 0.5 cm) thay cho mặc định (0.2). b. Bấm OK. Chúng đã đã mô hình xong chi tiết 3D.

Hình 5-2: Chi tiết được hoàn thành 6. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

a. Trong ô Name đặt tên là Plate. b. Bấm OK. 5.2.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Chi tiết này đơn giản, vì vậy không cần phải phân vùng

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 297/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

5.2.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Plate. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. General > Density nhập giá trị 7850 (tức là 7850 kg/m3). c. Thermal > Conductivity. Bên dưới data, ô Conductivity nhập 54. d. Thermal > Specific heat. Bên dưới data, ô Specific heat nhập 460. 2. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Bấm kép chuột lên Sections, hộp thoại Create Sections xuất hiện. a. Ô Name đặt tên là Plate. b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous (Chọn vật liệu đặc đồng nhất). 2. Bấm Continue, xuất hiện hộp thoại Edit Section. a. Trải mũi tên bên phải của Material chọn Plate. b. Bấm OK để hoàn thành việc tạo Section cho plate. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts (14) > bấm lên dấu “+” bên trái của Plate. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng. b. Bấm lên Plate. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là Plate. 2. Bấm OK > Bấm chuột giữa để kết thúc việc gán mặt cắt cho chi tiết Plate. 5.2.4 Tạo bộ lắp Mô hình gồm ba chi tiết lắp ghép lạ với nhau, ta phải mang ra 3 Instance của part trong module Assembly để sử dụng cho việc lắp ráp.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 298/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Instances, xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance, chọn Parts là Plate. b. Instance Type chọn Dependent. c. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Instances, xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance, chọn Parts là Plate. b. Instance Type chọn Dependent. c. Đánh dấu chọn vào ô Auto-offset form other instances. d. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 3. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Instances, xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance, chọn Parts là Plate. b. Instance Type chọn Dependent. c. Đánh dấu chọn vào ô Auto-offset form other instances. d. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 4. Sử dụng các công cụ trong module lắp ráp để có mô hình như Hình 5-3:

Hình 5-3: Mô hình lắp ráp 5.2.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 299/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Heat Transfer. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Heat Transfer. 3. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Temperature. b. Trong thẻ Basic, Response chọn Steady-state. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.2. h. Maximum allowable emissivity change per increment nhập 0.1. i. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Đánh dấu chọn vào Thermal. 2. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 5.2.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên 1. Bấm lên biểu tượng 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate-1-1. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 5-4. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 300/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 5-4: Chọn các bề mặt truyền nhiệt 3. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Input Temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. 4. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. a. Bên dưới góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. b. Bên dưới Name chọn Plate-1-1. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. d. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition, Magnitude nhâp 200. e. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Boundary Condition. 5. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên Predefined Field, hộp thoại Create Predefined Field xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Ambient temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. f. Bấm Dismiss. g. Quét chọn chi tiết. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 301/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

h. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Predefined Field. i. Ô Magnitude nhập 70. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong nhiệt độ môi trường. Đặt tải trọng Trong bài toán này, tải trọng nhiệt được gán nhờ điều kiện biên. 5.2.7 Chia lưới cho chi tiết 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 5-5.

Hình 5-5: Mesh Module 2. Từ thanh Menu chọn Seed > Edges (hoặc biểu tượng Seeds xuất hiện.

. Hộp thoại Local

a. Nhấn giữ phím Shift + các cạnh như Hình 5-6. b. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Local Seeds. 3. Trong thẻ Basic, Method chọn By Number. a. Number of elements: Nhập 5. Mỗi cạnh được chọn sẽ được phân ra thành 3 phần.

Hình 5-6: Chọn cạnh để tạo hạt theo ý muốn b. Bấm Apply để xem trước kết quả tạo hạt. c. Bấm OK > Done để đóng hộp thoại Local Seeds. 4. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 302/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 0.01. c. Bấm Apply để xem trước kết quả nếu tạo hạt. d. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 4. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. a. Trong màn hình đồ họa, kéo cửa sổ chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 5. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Heat transfer. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện DC3D8: An 8-node linear heat transfer brick. 6. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 7. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 5-7.

Hình 5-7: Mesh Module Ta thấy cả 3 chi tiết đều đã được chia lưới. 5.2.8 Tạo Contact Tạo nhóm bề mặt 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Interaction như Hình 5-8.

Hình 5-8: Interaction Module 2. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (3). b. Nhấn giữ phím Shift + Chọn Plate-2 và Plate-3. c. Bấm chuột phải lên Plate-2 và Plate-3 > Chọn Hide. Chi tiết Plate-2 và Plate-3 bị ẩn đi.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 303/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate-1-2. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt như Hình 5-9.

Hình 5-9: Bề mặt truyền nhiệt của Plate-1-2 với Plate-2-1 4. Từ Model Tree, trải dấu “+” bên trái Assembly. a. Trải dấu “+” bên trái Instances (3). b. Chọn Plate-2. c. Bấm chuột phải lên Plate-2 > Chọn Show. Chi tiết Plate-2 được hiện lên. 5. Từ Model Tree, bên dưới Instances (3) của Assembly. a. Chọn Plate-1. b. Bấm chuột phải lên Plate-3 > Chọn Hide. Chi tiết Plate-1 bị ẩn đi. 6. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate-2-1. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt như Hình 5-10.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 304/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 5-10: Bề mặt truyền nhiệt của Plate-2-1 với Plate-1-2 7. Từ Model Tree, bên dưới Instances (3) của Assembly. a. Chọn Plate-2. b. Bấm chuột phải lên Plate-2 > Chọn Show. Chi tiết Plate-2 được hiện lên. 8. Từ Model Tree, bên dưới Instances (3) của Assembly. a. Chọn Plate-1. b. Bấm chuột phải lên Plate-1 > Chọn Hide. Chi tiết Plate-1 bị ẩn đi. 9. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate-2-2. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt như Hình 5-11.

Hình 5-11: Bề mặt truyền nhiệt của Plate-2-2 với Plate-3-1 10. Từ Model Tree, bên dưới Instances (3) của Assembly. a. Chọn Plate-2. b. Bấm chuột phải lên Plate-2 > Chọn Hide. Chi tiết Plate-2 bị ẩn đi. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 305/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

11. Từ Model Tree, bên dưới Instances (3) của Assembly. a. Chọn Plate-3. b. Bấm chuột phải lên Plate-3 > Chọn Show. Chi tiết Plate-3 được hiện lên. 12. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate-3-1. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt như Hình 5-12.

Hình 5-12: Bề mặt truyền nhiệt của Plate-3-1 với Plate-2-2 13. Từ Model Tree, bên dưới Instances (3) của Assembly. a. Nhấn giữ phím Shift + Chọn Plate-1 và Plate-2. b. Bấm chuột phải lên Plate-1 và Plate-2 > Chọn Show. Chi tiết Plate-1 và Plate-2 được hiện lên. 14. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Plate-3-2. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn bề mặt như Hình 5-13.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 306/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 5-13: Bề mặt trao đổi nhiệt đối lưu của Plate-3-2 Tạo tương tác tiếp xúc nhiệt (Interaction Properties) 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Thermal Conductance. b. Bên dưới Type chọn Contact. c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Thermal > Thermal Conductance. e. Nhập như Hình 5-14 sau đây:

Hình 5-14: Điền thông số độ dẫn nhiệt tiếp xúc 2. Bấm OK. Tạo tiếp xúc (Contact) 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Contact 1-2. b. Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Plate-1-2. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 307/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Plate-2-1. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Thermal Conductance. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác tiếp xúc nhiệt của Plate-1-2 và Plate-2-1. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Contact 2-3. b. Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Plate-2-2. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Plate-3-1. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Thermal Conductance. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác tiếp xúc nhiệt của Plate-2-2 và Plate-3-1. Tạo trao đổi nhiệt đối lưu 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Convection 3-2. b. Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface film condition. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 308/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Bấm Continue. e. Chọn bề mặt bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Plate 3-2. g. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. h. Film coeficient nhập 2. i. Sink temperature nhập 60. 2. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác truyền nhiệt đối lưu. 5.2.9 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là Heat_Transfer và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. b. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 2. Bấm chuột phải lên Heat_Transfer và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Heat_Transfer (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ Heat_Transfer xuất hiện thông báo > Bấm OK. 4. Chuột phải lên Heat_Transfer > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 5.2.10 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Heat_Transfer (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 309/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 5-15: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để xem mô hình biến dạng như thế nào, thực hiện theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 7. Để hiển thị chữ số của node: a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 310/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

10. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 11. Để xem kết quả phân bố nhiệt độ, chọn như Hình 5-16.

Hình 5-16: Chọn xem nhiệt độ

Hình 5-17: Phân bố nhiệt độ trên các tấm Plate 12. Để xem bài toán có bao nhiêu bước và giải xong có bao nhiêu Increment (bước giải), thực hiện như sau: a. Từ thanh Menu, chọn Results > Step/Frame. Chúng ta thấy bài toán có một bước giải là Step1-Heat_Transfer. b. Bên dưới Index chúng ta thấy có 7 Increment. 5.2.11 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng 5.3

.

Phân tích truyền nhiệt cho mối ghép Plate_Bolts

5.3.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: Copy folder D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.5 MeshingPlateBolts và đổi tên thành D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 5.2 HeatTransferPlateBolts. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 311/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 5.2 HeatTransferPlateBolts. 5.3.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Không thay đổi. Xem mục 4.5. 5.3.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Chúng ta cần thêm ba thông số đặc tính vật liệu sau đây. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Material (1). a. Nhắp chuột phải lên SteelBolt, chọn Edit. a. General > Density nhập giá trị 7.850E-9 (tức là 7.85 × 10-9 tấn/mm3). b. Thermal > Conductivity. Bên dưới data, ô Conductivity nhập 54E-3. c. Thermal > Specific heat. Bên dưới data, ô Specific heat nhập 460E-6. 2. Bấm OK để hoàn thành việc hiệu chỉnh vật liệu. 3. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Material (1). a. Nhắp chuột phải lên SteelPlate, chọn Edit. b. General > Density nhập giá trị 7.850E-9 (tức là 7.85 × 10-9 tấn/mm3). c. Thermal > Conductivity. Bên dưới data, ô Conductivity nhập 54E-3. d. Thermal > Specific heat. Bên dưới data, ô Specific heat nhập 460E-6. 4. Bấm OK để hoàn thành việc hiệu chỉnh vật liệu. 5.3.4 Tạo bộ lắp Bộ lắp không thay đổi. Xem mục 4.5. Nhưng chúng ta sẽ bỏ đi Reference Point RP1. 1. Từ Model Tree, bên trong Feature (2) của Assembly. a. Chọn RP-1. b. Bấm chuột phải lên RP-1 > Chọn Delete. 5.3.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Tạo bước phân tích Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 312/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Phần này trình bày phân tích nhiệt, trước khi có kết quả phân bố nhiệt độ trên các node để nhập vào mô hình phân tích tĩnh. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Steps (2) > Nhấn giữ phím Shift+chọn Step1-Bolt load và Step2-Force_Moment > Nhắp chuột phải lên Step2Force_Moment, chọn Delete. 2. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step1-Heat Transfer. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Heat Transfer. 3. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Temperature. Hoặc bỏ trống. b. Response chọn Steady-state. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.2. h. Maximum allowable emissivity change per increment nhập 0.1. i. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Chọn ô NT, Nodal temperature. 2. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 5.3.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Đặt điều kiện biên Ta đi gắn nhiệt độ bề mặt trên cùng 300oC, bề mặt dưới cùng là 200oC. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 313/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1. Từ Model Tree, bên trải dấu “+” bên dưới BCs (1), nhắp chuột phải lên Fix_the_left_end > Delete. 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Top_Surface. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 5-18.

Hình 5-18: Chọn các bề mặt truyền nhiệt 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bottom_Surface. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn các bề mặt như Hình 5-19.

Hình 5-19: Chọn các bề mặt trao đổi nhiệt bức xạ Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 314/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Top Temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. 5. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. a. Bên dưới góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. b. Bên dưới Name chọn Top_Surface. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. d. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition, Magnitude nhâp 80. e. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Boundary Condition. 6. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Bottom Temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step1-Heat Transfer. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. 7. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. a. Bên dưới góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. b. Bên dưới Name chọn Bottom_Surface. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition. d. Trong hộp thoại Edit Boundary Condition, Magnitude nhâp 25. e. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Boundary Condition. 8. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên Predefined Field, hộp thoại Create Predefined Field xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Ambient temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial. c. Category chọn Other. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 315/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. f. Bấm Dismiss. g. Quét chọn chi tiết. h. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Predefined Field. i. Ô Magnitude nhập 25. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong nhiệt độ môi trường. Đặt tải trọng Trong bài toán này, tải trọng nhiệt được gắn nhờ điều kiện biên. 5.3.7 Chia lưới cho chi tiết Lưới vẫn được giữ nguyên như mục 4.5. Nhưng cần chọn lại Element Type. 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 1-1.

Hình 5-20: Mesh Module 2. Từ thanh Menu, chọn Mesh > Element Type. a. Trong màn hình đồ họa, kéo cửa sổ chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 3. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Heat transfer. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện DC3D8: An 8-node linear heat transfer brick. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Element Type. 5. Thực hiện tương tự từ bước 1 cho tới bước 4 các chi tiết còn lại. Tạo tương tác tiếp xúc nhiệt (Interaction Properties) 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Thermal Conductance. b. Bên dưới Type chọn Contact. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 316/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Thermal > Thermal Conductance. e. Nhập như Hình 5-21 sau đây.

Hình 5-21: Điền thông số độ dẫn nhiệt tiếp xúc 2. Bấm OK. 5.3.8 Tạo Contact Tạo tương tác tiếp xúc nhiệt (Interaction Properties) 1. Trải dấu “+” bên trái Interaction Properties (2) > Nhấn giữ phím Shift + Bấm chuột lên Bolt_Plate và Plate_Plate > Delete. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Thermal Conductance. b. Bên dưới Type chọn Contact. c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Thermal > Thermal Conductance. e. Nhập như Hình 5-22 sau đây.

Hình 5-22: Điền thông số độ dẫn nhiệt tiếp xúc 3. Bấm OK. Tạo tương tác 1. Trải dấu “+” bên trái Interaction (3) > Nhấn giữ phím Shift + Bấm chuột lên Bolt_Plate, Bolt_Plate4 và Plate_Plate > Delete. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Contact Bolt_Plate4. b. Step chọn Step1-Heat Transfer. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 317/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt Master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Bolt_Plate4. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Plate4_Bolt. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Thermal Conductance. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác tiếp xúc nhiệt của Bolt_Plate4 và Plate4_Bolt. 3. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Contact Plate4_Plate. b. Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt Master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Plate4_Plate. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Plate_Plate4. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Thermal Conductance. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác tiếp xúc nhiệt của Plate4_Plate và Plate_Plate4. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 318/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Contact Bolt_Plate. b. Step chọn Step1-Heat Transfer. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt Master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Bolt_Plate. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Plate_Bolt. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Thermal Conductance. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác tiếp xúc nhiệt của Bolt_Plate và Plate_Bolt. 5. Trải dấu “+” bên trái Constraints (1) > Bấm chuột phải lên Constraints-1 > Delete. 5.3.9 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bên dưới Job (1), bấm chuột phải lên Plate_Bolts (Completed) > Delete. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là Heat_Transfer và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 > Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. b. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 3. Bấm chuột phải lên Heat_Transfer và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Heat_Transfer (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 319/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Bấm chuột phải lên > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ Heat_Transfer xuất hiện thông báo > Bấm OK. 5. Chuột phải lên Heat_Transfer > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 5.3.10 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Heat_Transfer (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 5-23: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để xem mô hình biến dạng như thế nào, thực hiện theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 7. Để hiển thị chữ số của node:

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 320/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 10. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 11. Để xem kết quả phân bố nhiệt độ, chọn như Hình 5-24.

Hình 5-24: Chọn xem nhiệt độ

Hình 5-25: Phân bố nhiệt độ trên các tấm Plate 12. Để xem bài toán có bao nhiêu bước và giải xong có bao nhiêu Increment (bước giải), thực hiện như sau: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 321/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Từ thanh Menu, chọn Results > Step/Frame. Chúng ta thấy bài toán có một bước giải là Step1-Heat_Transfer. b. Bên dưới Index chúng ta thấy có 7 Increment. 5.3.11 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 322/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

6

PHÂN TÍCH BỀN CHO HỆ GỒM NHIỀU CHI TIẾT LẮP GHÉP LẠI VỚI NHAU

6.1

Xử lý tiếp xúc (contact) giữa các chi tiết có khả năng tiếp xúc nhau Sau đây là những lưu ý khi chọn bề mặt làm Slave Surface hay Master Surface, lưu ý đây là lựa chọn, có thể không cần theo những lưu ý này:

6.2

-

Nếu một bề mặt lồi tiếp xúc với một mặt phẳng/lõm thì mặt phẳng/lõm nên là Master Surface.

-

Nếu một bề mặt có lưới chia mịn hơn so với bề mặt còn lại, thì bề mặt có lưới mịn hơn nên là Slave Surface và bề mặt có lưới thô hơn nên là Master Surface.

-

Nếu một bề mặt cứng hơn bề mặt còn lại, thì bề mặt mềm hơn nên là Slave Surface và bề mặt cứng hơn nên là Master Surface.

-

Bề mặt có những phần tử bậc cao hơn nên là Salve Surface và bề mặt còn lại nên là Master Surface.

-

Nếu một bề mặt lớn hơn so với bề mặt còn lại, như là một bề mặt bao quanh bề mặt còn lại, thì bề mặt lớn hơn (bao quanh) nên là Master Surface.

Phân tích truyền nhiệt của hệ gồm nhiều chi tiết lắp ghép lại với nhau Trước khi tiến hành phân tích tĩnh (Static Analysis), chúng ta phân tích truyền nhiệt trước để lấy kết quả phân bố nhiệt độ trên các node. Nhiệt độ trên từng node của phân tích truyền nhiệt sẽ được nhập vào trong phân tích tĩnh. Do đó, lưới của mô hình phân tích trong phân tích truyền nhiệt và phân tích tĩnh phải giống nhau. Phân tích tĩnh cuối cùng sẽ tính cả ảnh hưởng của nhiệt độ và ảnh hưởng của tải trọng tĩnh.

6.3

Phân tích ứng suất và chuyển vị của mối ghép Plate_Bolts chịu đồng thời nhiệt và tải trọng Trong bài toán này. Chúng ta sẽ sử dụng nhiệt độ xuất ra tại mỗi node từ bài toán trong 5.3 để nhập vào mô hình tĩnh để xem xét ảnh hưởng của bài toán khi chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và khi không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ.

6.3.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: Copy folder D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 4.5 MeshingPlateBolts và đổi tên thành D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 6.3 StressPlateBolts.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 323/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\ 6.3 StressPlateBolts. 6.3.2 Phân vùng (Partition) cho chi tiết Không thay đổi. Vẫn giữ như 4.5. 6.3.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Chúng ta cần thêm ba thông số đặc tính vật liệu sau đây. 1. Trong Model Tree, trải dấu “+” bên trái Material (1). a. Nhắp chuột phải lên SteelBolt, chọn Edit. b. Mechanical > Expansion > Trong ô Expansion Coeff alpha nhập 1.17E-5. c. Bấm OK để hoàn thành việc hiệu chỉnh vật liệu. 2. Trong Model Tree, bên dưới SteelBolt a. Nhắp chuột phải lên SteelPlate, chọn Edit. b. Mechanical > Expansion > Trong ô Expansion Coeff alpha nhập 1.17E-5. c. Bấm OK để hoàn thành việc hiệu chỉnh vật liệu. 6.3.4 Tạo bộ lắp Bộ lắp không thay đổi. Vẫn giữ như 4.5. 6.3.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Tạo bước phân tích Vẫn giữ như 4.5. Tạo thêm một bước phân tích nữa do nhiệt. 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step-3-Temperature. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 2. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Temperature. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 324/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Chấp nhận các mặc định còn lại trong thẻ Basic. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.2. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả Yêu cầu xuất kết quả chúng ta cần thêm vào. 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Trải Thermal > Chọn NT, Nodal temperature. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 2. Bấm OK. 3. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests. a. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-2 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. b. Trải Thermal > Chọn NT, Nodal temperature. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 4. Bấm OK. 6.3.6 Chia lưới cho chi tiết Lưới vẫn được giữ nguyên như 4.5. 6.3.7 Đặt điều kiện biên và tải trọng Chúng ta sẽ sử dụng nhiệt độ xuất ra tại mỗi node từ bài toán trong 3.2 để nhập vào mỗi node của mô hình tĩnh để xem xét ứng suất khi tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ và khi không tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ. Đặt điều kiện biên Giữ như bài toán 4.5. Chúng ta cần nhập thêm nhiệt độ vào mô hình bằng cách sau: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 325/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên Predefined Field, hộp thoại Create Predefined Field xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Temperature. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step-3-Temperature. c. Category chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Region Selection. f. Quét chọn chi tiết, không chon reference point RP-1. g. Bấm Done. Xuất hiện hộp thoại Edit Predefined Field. h. Từ list box bên phải Distribution chọn From results or output database file. i. Bên phải File name bấm lên biểu tượng Select > Chọn đường dẫn tới kết quả phân tích nhiệt của 5.2 HeatTransferPlateBolts. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL HeatTransferPlateBolts\ Heat_Transfer.odb.

ABAQUS\

5.2

j. Bấm OK. k. Begin Step nhập 1. Vì là kết quả phân tích nhiệt của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. l. Begin Increment nhập 7. Chúng ta chỉ lấy kết quả của bước gia tải thứ 8 của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. m. End Step nhập 1. Vì là kết quả phân tích nhiệt của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. n. End Increment nhập 7. Chúng ta chỉ lấy kết quả của bước gia tải thứ 7 của bước 1 trong Heat_Transfer.odb. Lưu ý: Muốn biết các thông số về Begin Step, Begin Increment, End Step và End Increment xem 5.3.10. 2. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong nhiệt độ môi trường. Đặt tải trọng Giữ như 4.5. 6.3.8 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ Bước này không thay đổi. Vẫn giữ như 4.5.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 326/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

6.3.9 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên CantiliverBeam (Completed) > Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 6-1: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 6. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ của chuyển vị. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập 8 và quan sát màn hình đồ họa. 7. Để xem mô hình biến dạng như thế nào, thực hiện theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 8. Để hiển thị chữ số của node: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 327/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

.

b. Chọn thẻ Labels. c. Bật Show node labels. d. Bấm Apply. 9. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels bật Show element labels. b. Bấm OK. 10. Để hiển thị điều kiện biên. a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để kết quả mô phỏng chỉ hiện lên vân màu không có mắt lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. Xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges, chọn No Edges. 12. Để xem kết quả phân bố nhiệt độ, chọn như Hình 3-12.

Hình 6-2: Chọn xem nhiệt độ

Hình 6-3: Phân bố nhiệt độ trên mô hình 13. Để xem kết quả ứng suất hoặc biến dạng ta lựa chọn S hoặc U như Hình 6-4. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 328/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 6-4: Chọn xem ứng suất

Hình 6-5: Ứng suất tương đương mô hình

Hình 6-6: Chuyển vị tổng của mô hình 14. Để xem từng chi tiết có ứng suất hay chuyển vị như thế nào ta làm như sau: a. Từ thanh Menu chọn Tools > Display Group > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Display Group. b. Bên dưới Item chọn Part instances. c. Bên dưới Select in viewport chọn BOLT. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 329/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 6-7: Ứng suất phân bố trên BOLT d. Gần cuối góc trái hộp thoại Create Display Group chọn Replace. e. Bấm Undo để hiển thị lại đồ họa lúc trước đó. f. Lặp lại các bước từ c đến e cho các Part instances khác. 6.3.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 330/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7

CHI TIẾT CỨNG TUYỆT ĐỐI (RIGID PART)

7.1

Chi tiết cứng tuyệt đối (rigid part) Khi mô hình có nhiều chi tiết tiếp xúc nhau, bạn có thể chỉ định một hoặc nhiều hơn một chi tiết cứng tuyệt đối. Chi tiết cứng tuyệt đối đại diện cho một chi tiết có độ cứng lớn hơn rất nhiều so với các chi tiết còn lại của mô hình. Biến dạng của chi tiết cứng tuyệt đối xem như bỏ qua. Trái với chi tiết mà bạn định nghĩa là cứng tuyệt đối, một chi tiết mà bạn định nghĩa là biến dạng có thể biến dạng khi tiếp xúc với hoặc là chi tiết cứng tuyệt đối, hoặc là một chi tiết biến dạng khác. Ví dụ, mô hình quy trình dập có thể sử dụng chi tiết biến dạng để mô hình hóa cho phôi và chi tiết cứng tuyệt đối để mô hình cho chày và cối.

Hình 7-1: Chi tiết cứng tuyệt đối và chi tiết biến dạng Trong ví dụ này cối được ràng buộc không có chuyển động. Chày di chuyển dọc theo một đường dẫn trong suốt quá trình dập. Bạn có thể điều khiển chuyển động của chi tiết cứng tuyệt đối bằng cách chọn điểm tham khảo của chi tiết cứng tuyệt đối và ràng buộc hoặc mô tả chuyển động của nó. Hiệu suất tính toán là ưu điểm chính của chi tiết cứng tuyệt đối tương tác với chi tiết biến dạng. Trong phân tích, phần tử của chi tiết cứng tuyệt đối không được tính toán mặc dù có một số tính toán được yêu cầu để cập nhật chuyển động của chi tiết cứng tuyệt đối. Để áp đặt tải trọng phân bố và tải trọng tập trung, chuyển động của vật thể cứng tuyệt đối được xác định hoàn toàn bởi điểm tham chiếu. Để thay đổi kiểu biến dạng từ deformable sang rigid hoặc ngược lại, bấm chuột phải lên chi tiết bên dưới Model Tree và chọn Edit từ menu hiện ra. Có hai kiểu chi tiết cứng tuyệt đối, đó là: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 331/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7.1.1 Discrete rigid part Một chi tiết mà bạn khai báo là discrete rigid part là chi tiết có hình dạng bất kỳ, có thể là chiết 3D, 2D hoặc hình dạng đối xứng trục. Do đó, bạn có thể sử dụng các công cụ trên module Part như solid, shell, wire, cut and blend để tạo nên descrete rigid part. Tuy nhiên, chỉ descrete rigid part chứa shell và wire mới có thể chia lưới được trong module Mesh, Abaqus/CAE hiển thị thông báo lỗi, bạn phải quay trở lại module Part và chuyển các bề mặt của chi tiết khối (solid) thành shell. 7.1.2 Analytical rigid part Analytical rigid part thì tương tự như discrete rigid part đó là nó được sử dụng để đại diện một chi tiết cứng tuyệt đối trong phân tích có tiếp xúc. Nếu có thể, bạn nên sử dụng analytical rigid part khi mô tả một chi tiết cứng tuyệt đối vì đỡ tốn công tính toán hơn so với discrete rigid part. Tuy nhiên, hình dạng của analytical rigid part không được tùy ý, và profile bắt buộc phải trơn. Bạn chỉ có thể sử dụng các phương pháp sau dây để tạo analytical rigid part: Bạn có thể vẽ phác (sketch) profile 2D của một chi tiết và quay profile xung quanh một trục đối xứng để tạo thành một analytical rigid part 3D, như hình dưới đây.

Hình 7-2: Analytical rigid part được xoay quanh 1 trục Bạn có thể vẽ phác (sketch) profile 2D của chi tiết và extrude profile này để tạo thành một analytical rigid part 3D.

Hình 7-3: Analytical rigid part được extrude Bạn có thể vẽ phác 1 profile của một analytical rigid part 2D phẳng như hình sau: Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 332/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-4: Analytical rigid part phẳng Bạn có thể vẽ phác (sketch) profile của một analytical rigid part đối xứng trục như hình sau:

Hình 7-5: Một analytical rigid part đối xứng trục Bạn có thể nhập (import) một chi tiết từ một file hình học được chứa bằng 1 định dạng thứ 3 và định nghĩa nó hoặc là chi tiết có thể biến dạng được, hoặc là discrete rigid part, tuy nhiên bạn không thể định nghĩa một chi tiết được import là analytical rigid part. Bạn có thể import hình học của 1 analytical rigid part vào 1 sketch, sau đó bạn có thể tạo một analytical rigid part mới và copy sketch được nhập sang bộ Sketcher. 7.1.3 Sự khác nhau giữa rigid part và ràng buộc rigid body Bạn có thể tạo một rigid part trong module Part bằng cách tạo một part và khai báo part này là discrete rigid part hay analytical rigid part. Bạn có thể tạo một điểm tham chiếu và gắn điểm tham chiếu này (reference point) với rigid body. Chuyển động hoặc ràng buộc mà bạn áp dụng cho reference point sau đó sẽ được áp dụng cho toàn bộ rigid part. Tương tự như vậy, bạn có thể tạo ra ràng buộc vật thể cứng tuyệt đối (rigid body constraint) trong module Interaction. Ràng buộc này cho phép các vùng ràng buộc của Assembly chuyển động giống như chuyển động của một điểm tham chiếu (Reference point). Vị trí tương đối của các vùng thuộc rigid body là hằng số trong suốt quá trình phân tích.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 333/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Bạn không cần phải tạo ra điểm tham chiếu cho part, mặc cho chi tiết là discrete hay analytical rigid part. Thí dụ, bạn có thể định nghĩa một part là rigid part, mọi instance part trong môi trường assembly đều là rigid. Ngược lại, nếu bạn định nghĩa part là deformable (có thể biến dạng), bạn có thể dùng ràng buộc vật thể cứng tuyệt đối (rigid part constraint) để biến một số part instance là rigid. Nếu bạn không tạo ra một điểm tham chiếu trong module Part, bạn không thể tạo ra một rigid part bằng cách tạo ra một điểm tham chiếu gắn với rigid part trong module Assembly. Tuy nhiên, bạn có thể biến 1 instance part thành 1 rigid part bằng ràng buộc vật thể cứng tuyệt đối và một điểm tham chiếu tạo trong module Assembly. Nếu bạn định nghĩa một chi tiết là rigid, bạn có thể sử dụng Model Tree để thay đổi kiểu chi tiết từ rigid sang deformable. Để kiểm tra model là đúng hay sai, bạn có thể chạy phân tích nhanh bằng cách định nghĩa chi tiết là rigid, sau đó chuyển kiểu chi tiết thành deformable. Tương tự, bạn có thể định nghĩa một chi tiết là deformable và áp dụng ràng buộc vật thể cứng tuyệt đối cho part instance trong môi trường Assembly, bạn có thể gỡ bỏ dễ dàng ràng buộc này và chạy phân tích đầy đủ cho part instance hoạt động giống như một vật thể có thể biến dạng (deformable body part). Hai cách tiếp cận trên là như nhau. 7.2

Chi tiết hiển thị (display body) Display body là part instance chỉ được sử dụng để hiển thị. Bạn không phải chia lưới cho chi tiết này, và chi tiết không được bao gồm trong phân tích. Tuy nhiên, khi bạn xem kết quả phân tích, module Visualization hiển thị chi tiết này cùng với các chi tiết còn lại của mô hình. Nếu Abaqus/CAE báo rằng chi tiết nhập vô là không có hiệu lực, thì chi tiết trong model giống như là một display body. Bạn tạo một display body bằng cách áp dụng ràng buộc display body (display body constraint) trong module Interaction. Bạn có thể áp dụng display body constraint cho cả chi tiết biến dạng được và chi tiết cứng tuyệt đối, và bạn có thể áp dụng display body constraint cho các chi tiết mang cả hình học và orphan element.

7.3

Tạo hình cho máng Bài này phân tích ứng ứng suất trong quá trình tạo hình dập sâu tạo máng. Có 4 chi tiết cần tạo hình: Blank holder, die, punch và blank. Blank holder và die có nhiệm vụ giữ phôi trong suốt quá trình dập sâu và chày là dụng cụ tạo hình chính (Hình 7-6). Blank có chiều dày 1mm được kẹp giữa blank holder và die bằng một lực kẹp 440 kN tác dụng lên blank holder. Ma sát giữa blank và blank holder bằng với ma sát giữa die và blank là 0.1. Giả sử không có ma sát giữa punch và blank. Xác định lực tác dụng lên punch trong quá trình tạo hình.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 334/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7.3.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\7.3 FormingChannel.

Hình 7-6: Sơ đồ nguyên lý dập sâu 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\7.3 FormingChannel. Như vậy khi ta lưu phân tích sẽ nằm hoàn toàn trong Folder này mà không sợ mất công tìm kiếm ở nơi khác. 4. Trong cây mô hình nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model, hộp thoại Create Part xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Blank. b. Dưới Modeling Space chọn 2D Planar. c. Type bên dưới 2D Planar chọn Deformable. d. Base Feature chọn Shell. e. Trong Approximate Size nhập giá trị 0.25. f. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 335/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-7: Sketch hoàn thiện Dùng các công cụ hỗ trợ Sketch để tạo một Sketch như Hình 7-7. 5. Trong cây mô hình nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model, hộp thoại Create Part xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Punch. b. Dưới Modeling Space chọn 2D Planar. c. Type bên dưới 2D Planar chọn Analytical rigid. d. Base Feature mặc định là Wire. e. Trong Approximate Size nhập giá trị 0.25. f. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch.

Hình 7-8: Sketch hoàn thiện Dùng các công cụ hỗ trợ Sketch để tạo một Sketch như Hình 7-8. 6. Tools > Reference Point > Chọn điểm tại tâm của cung tròn như Hình 7-9. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 336/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-9: Chọn điểm tạo reference point 7. Từ module Part trên Model Tree: a. Bấm chuột phải lên Punch > Copy, xuất hiện hộp thoại Part Copy. b. Ô bên dưới Copy Punch to, đặt tên là Holder. c. Bấm OK. 8. Từ module Part trên Model Tree: a. Bấm chuột phải lên Punch > Copy, xuất hiện hộp thoại Part Copy. b. Ô bên dưới Copy Punch to, đặt tên là Die. c. Bấm OK. 9. Chi tiết đã được mô hình xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách: a. File > Save (hoặc bấm lên biểu tượng

).

b. Trong ô Name đặt tên là Forming_Channel. c. Bấm OK. 7.3.2 Phân vùng (cắt) để chia lưới cho vật thể Trong bài này, chi tiết Blank có hình vuông nên không cần phải phân vùng. 7.3.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Để gán vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Steel. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 337/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 2.07E5, ô Poisson’s Ratio nhập 0.3. c. Mechanical > Plasticity > Plastic > Bên dưới data nhập như Bảng 7-1. Bảng 7-1: Thông số ứng suất thực-biến dạng thực Yield stress (Pa)

Plastic strain

400.0E6

0.0

420.0E6

2.0E–2

500.0E6

20.0E–2

600.0E6

50.0E–2

2. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là BlankSection. b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous. d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 2. Trong hộp thoại Edit Section: a. Chấp nhận mặc định chọn Steel cho Material do bài này chỉ có một vật liệu. Nếu có nhiều vật liệu tà phải trải hộp bên phải Material để chọn vật liệu thích hợp. b. Bấm OK. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Blank bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Blank. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng để gắn mặt cắt. b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ Blank. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Chọn Section là BlankSection do chỉ có một Section nên mặc định sẽ tự chọn. Nếu không sẽ trải list box bên phải Section để chọn section tương ứng. e. Bấm OK. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 338/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7.3.4 Tạo bộ lắp

0.06 0.001 R0.005

0.06 R0.005

0.001

R0.005

0.001

0.06

0.051

0.1

0.001

Hình 7-10: Mô hình lắp ráp 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance. Bên dưới Parts, chọn Punch. b. Chọn Instance Type là Dependent. c. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 2. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance. Bên dưới Parts, chọn Blank. b. Chọn Instance Type là Dependent. c. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 3. Bấm lên biểu tượng Translate Instance

để tịnh tiến chi tiết.

a. Bấm chọn chi tiết Blank, Blank sẽ được tịnh tiến còn Punch sẽ đứng yên. b. Bấm Done. c. Trong hàng Select start point… or enter X, Y, chọn đỉnh bên trái trên cùng của Blank. d. Bấm chuột giữa. e. Trong hàng Select end point… or enter X, Y, chọn điểm bên trái cùng của Punch. f. Bấm chuột giữa. g. Bấm OK. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 339/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Từ thanh Menu chọn Tools > Query. a. General Queries chọn Point/Node. b. Bấm lên biểu tượng

.

c. Chọn điểm bên trái trên cùng của Blank. d. Bấm Done. Bạn quan sát vùng thông tin. Ta thu được toạn độ điểm A (18.75E-03,37.75E-03). e. Quan sát Hình 7-10 và màn hình đồ họa, ta thấy điểm bên trái cùng của Punch nằm cách cạnh bên trái cùng của Blank một đoạn là 0.01m. Như vậy ta sẽ tịnh tiến Blank về bên phải một đoạn bằng 0.01m theo phương X. 5. Bấm lên biểu tượng Translate Instance

để tịnh tiến chi tiết.

a. Bấm chọn chi tiết Blank. b. Bấm Done. c. Trong hàng Select start point… or enter X, Y, nhập -18.75E-03,37.75E-03. d. Bấm chuột giữa. e. Trong hàng Select end point… or enter X, Y, nhập -8.75E-03,37.75E-03. f. Bấm chuột giữa. g. Bấm OK. 6. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance. Bên dưới Parts, chọn Holder. b. Chọn Instance Type là Dependent. c. Đánh dấu chọn vào ô Auto-offset from other instances dưới cùng hộp thoại Create Instance. d. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 7. Từ Menu chọn Instance > Rotate. a. Bấm chọn Holder. b. Bấm Done. c. Trong hàng Select a point for the center of rotation… or enter X, Y, chọn điểm tham chiếu (reference point) của Holder. d. Angle of rotation nhập 270. e. Bấm chuột giữa. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 340/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

f. Bấm OK. 8. Bấm lên biểu tượng Translate Instance

để tịnh tiến chi tiết.

a. Bấm chọn chi tiết Holder, Holder sẽ được tịnh tiến còn Punch và Blank sẽ đứng yên. b. Bấm Done. c. Trong hàng Select start point… or enter X, Y, chọn đỉnh bên trái cùng của holder. d. Bấm chuột giữa. e. Trong hàng Select end point… or enter X, Y, chọn điểm bên trái trên cùng của Blank. f. Bấm chuột giữa. g. Bấm OK. 9. Từ thanh Menu chọn Tools > Query. a. General Queries chọn Point/Node. b. Bấm lên biểu tượng

.

c. Chọn điểm trên cùng của Holder. d. Bấm Done. Bạn quan sát vùng thông tin. Ta thu được toạn độ điểm B (22.25E-03,98.75E-03). e. Quan sát Hình 7-10 và màn hình đồ họa, ta thấy điểm bên phải cùng của Holder nằm cách cạnh bên phải cùng của Blank một đoạn là 0.011m. Như vậy ta sẽ tịnh tiến Holder về bên phải một đoạn bằng 0.011m theo phương X. 10. Bấm lên biểu tượng Translate Instance

để tịnh tiến chi tiết.

a. Bấm chọn chi tiết Holder. b. Bấm Done. c. Trong hàng Select start point… or enter X, Y, nhập 33.25E-03,98.75E-03. d. Bấm chuột giữa. e. Trong hàng Select end point… or enter X, Y, nhập 44.25E-03,98.75E-03. f. Bấm chuột giữa. g. Bấm OK. Lúc này Punch và Holder cách nhau 0.001m. Xem Hình 7-11.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 341/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-11: Mô hình lắp gồm Punch, Blank và Holder 11. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance. Bên dưới Parts, chọn Holder. b. Chọn Instance Type là Dependent. c. Đánh dấu chọn vào ô Auto-offset from other instances dưới cùng hộp thoại Create Instance. d. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 12. Từ Menu chọn Instance > Rotate. a. Bấm chọn Die. b. Bấm Done. c. Trong hàng Select a point for the center of rotation… or enter X, Y, chọn điểm tham chiếu (reference point) của Die. d. Angle of rotation nhập 180. e. Bấm chuột giữa. f. Bấm OK. 13. Từ Menu chọn Constraint > Edge to Egde. a. Bấm chọn cạnh đứng của Die. b. Bấm chọn cạnh đứng của Holder. c. Bấm OK. 14. Từ Menu chọn Constraint > Edge to Egde. a. Bấm chọn cạnh nằm ngang của Die. b. Bấm chọn nằm ngang dưới cùng của Blank. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 342/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm OK. Lúc này tất cả các chi tiết đã được lắp ráp. Mô hình lắp ráp được thể hiện trên Hình 7-12.

Hình 7-12: Mô hình lắp ráp hoàn chỉnh 7.3.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong bài này, trước tiên phôi cần được kẹp bằng một lực kẹp 440 kN. Sau đó chày mới đi xuống để tạo hình. Do đó bài này cần 2 bước để mô tả đúng trình tự tải trọng. Bước 1 tác dụng lực kẹp, bước 2 gắn chuyển vị cho chày đi xuống tạo hình. Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step 1-Holder Force. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 2. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Apply Holder Force. b. Nlgeom chọn On. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 343/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.025. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.1. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. 3. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step 2-Move Punch. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Static, General. 4. Bấm OK xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định > Nhập thông tin trong ô Description là: Move Punch 0.03 m. b. Nlgeom chọn On. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.05. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.1. h. Bấm OK để hoàn tất việc hiệu chỉnh Step. Tạo yêu cầu xuất kết quả 1. Trải dấu cộng ngay bên trái của Field Output Requests > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Edit) lên F-Ouput-1 xuất hiện hộp thoại Edit Field Output Request. 2. Trong hộp thoại Edit Field Output Request, chấp nhận mặc định. Bấm OK. Chúng ta có thể trải những dấu tam giác vào những ô đã chọn để quan sát bên trong có những lựa chọn nào cho phần yêu cầu xuất kết quả. 7.3.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Tạo một số tên gọi nhận diện (geometry set) 1. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là RefPunch. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 344/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Bấm lên điểm tham chiếu RP của Punch. e. Bấm Done. 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là RefHolder. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Bấm lên điểm tham chiếu RP của Holder. e. Bấm Done. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là RefDie. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Bấm lên điểm tham chiếu RP của Die. e. Bấm Done. 4. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Center. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Bấm lên cạnh đứng bên trái của Blank tại 1 điểm bất kỳ. e. Bấm Done. Đặt điều kiện biên Ở bước 1: Vì Die cố định, nên ta phải cố định các bậc tự do của Die (U1 = U2 = UR3 = 0). Holder chỉ được di chuyển lên xuống, không được xoay quanh trục Z (U1 = UR3 = 0). Punch vừa chạm với Blank nên bị ràng buộc tất cả các bậc tự do (U1 = U2 = UR3 = 0). Ở bước 2: Điều kiên biên vẫn như bước 1, tuy nhiên Punch di chuyển xuống dưới một đoạn 0.03 m để tạo hình (U2 =0.03). 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 345/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Trong ô Name đặt tên là Fix RefDie. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Initial hoặc Step 1-Holder Force cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Bên góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets…, xuất hiện hộp thoại Region Selection. g. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn RefDie. h. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. i. Đánh dấu tích vào U1, U2 và UR3. j. Bấm OK. Như vậy Die đã được gắn điều kiện biên cho bước 1.

Hình 7-13: Chọn RefDie để gắn điều kiện biên cho Die 2. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Fix RefHolder Except U2. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step 1-Holder Force cũng như nhau vì tác dụng của các bước trong bài toán này không ảnh hưởng điều kiện biên và thứ tự tải. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 346/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn RefHolder. g. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. h. Đánh dấu tích vào U1 và UR3. i. Bấm OK. Như vậy Holder đã được gắn điều kiện biên cho bước 1.

Hình 7-14: Chọn RefHolder để gắn điều kiện biên cho Holder 3. Từ Menu, chọn BC > Manager, xuất hiện hộp thoại Boundary Condition Manager. a. Chọn như Hình 7-15 > Bấm Edit. Xuất hiện hộp thoại Edit Boundary Condition.

Hình 7-15: Hộp thoại Boundary Condition Manager b. Ô U2 nhập -0.03. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 347/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm OK. d. Bấm Dismiss để thoát khỏi hộp thoại Boundary Condition Manager. 4. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Symmetry. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step 2-Move Punch. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Symmetry/Antisymmetry/Encastre. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn Center. g. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. h. Đánh dấu tích vào XSYSYMM (U1=UR2=UR3=0). i. Bấm OK. Như vậy tâm của Blank sẽ không bị dịch chuyển theo phương trục X, không bị xoay quanh trục Y và trục Z.

Hình 7-16: Chọn cạnh đứng bên trái để gắn điều kiện biên cho Blank Đặt tải trọng 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Loads trong Model Tree, hộp thọai Create Load xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là Holder Force. b. Trong ô Step chọn Step 1-Holder Force. c. Category chọn Mechanical. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 348/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Types for Selected Step chọn Concentrated Force. 2. Bấm Continue, xuất hiện dòng nhắc chọn điểm để đặt tải. a. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn RefHolder b. Bấm Continue. Hộp thoại Edit Load xuất hiện. 3. Quan sát hệ trục tọa độ trong Abaqus/CAE. Lực kéo theo hướng theo chiều âm trục y Z nên: a. Trong hộp thoại Edit Load, nhập -440E3 vào ô CF2. b. Bấm OK. Xuất hiện ký hiệu mômen màu vàng tại RP.

Hình 7-17: Lực kẹp tác dụng lên Holder 7.3.7 Chia lưới cho chi tiết 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 7-18.

Hình 7-18: Mesh Module 2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 0.0002. c. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 349/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Plane Strain. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện CPE4R: A 4-node bilinear plane strain quadrilatera… d. Bấm Done để thi hành lệnh. 5. Bấm lên Mesh Part Instance

.

6. Bấm Yes để hoàn tất chia lưới. Các chi tiết analytical rigid part không cần phải chia lưới. Do đó việc chia lưới tới đây là hoàn tất. 7.3.8 Tạo Contact Tiếp xúc giữa Holder với Blank và Die với Blank là có ma sát. Tiếp xúc giữa Punch với Blank giả sử không có ma sát. Tạo tên gọi (geometry set) 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Interaction như Hình 7-19.

Hình 7-19: Interaction Module 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là BlankTop. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh trên cùng của Blank. e. Bấm Done. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 350/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là BlankBot. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh dưới cùng của Blank. e. Bấm Done. 4. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là DieSurf. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Bấm lên một điểm bất kỳ của Die. e. Bấm Done. Ta thấy có hai mũi tên màu vàng và màu tím. Bề mặt tiếp xúc với phôi có màu vàng, do đó. f. Bấm Yellow. 5. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là HolderSurf. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Bấm lên một điểm bất kỳ của Holder. e. Bấm Done. Ta thấy có hai mũi tên màu vàng và màu tím. Bề mặt tiếp xúc với phôi có màu vàng, do đó. f. Bấm Yellow. 6. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là PunchSurf. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Bấm lên một điểm bất kỳ của Punch. e. Bấm Done. Ta thấy có hai mũi tên màu vàng và màu tím. Bề mặt tiếp xúc với phôi có màu vàng, do đó. f. Bấm Yellow. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 351/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Tạo đặc tính tương tác (Interaction Properties) 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Friction. b. Bên dưới Type chọn Contact. c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Mechanical > Tangent Behavior. e. Friction formulation chọn Penalty. f. Friction Coeff nhập 0.1. g. Mechanical > Normal Behavior. Chấp nhận mặc định. h. Bấm OK. Chúng ta vừa tạo xong tương tác có ma sát, sẽ áp dụng cho các cặp bề mặt: Holder với Blank và Die với Blank. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Frictionless. b. Bên dưới Type chọn Contact. c. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. d. Mechanical > Tangent Behavior. e. Friction formulation chọn Frictionless. f. Friction Coeff nhập 0.1. g. Mechanical > Normal Behavior. Chấp nhận mặc định. h. Bấm OK. Chúng ta vừa tạo xong tương tác không có ma sát, sẽ áp dụng cho các cặp bề mặt Punch với Blank. Cách tăng tính hội tụ (giảm độ khó hội tụ) Để làm giảm độ khó hội tụ do thay đổi trạng thái tiếp xúc (tiếp xúc giữa Punch và Blank), cần tạo contact control để thay đổi sang chế độ ổn định tự động, chúng ta làm như sau: 1. Trong Model Tree, nhắp kép chuột lên Contact Controls để định nghĩa Contact Controls. a. Ô Name đặt tên là Stabilize. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 352/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Chọn Abaqus/Standard contact controls. c. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Contact Controls. d. Trong hộp thoại Edit Contact Controls bật Automatic Stabilization. e. Ô Factor dưới Automatic Stabilization nhập 0.001. 2. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Contact Controls. Tạo tương tác (Interaction) 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Die_Blank. b. Step chọn Step 1-Holder Force. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn DieSurf. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn BlankBot. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Friction. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Die và Blank. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Holder_Blank. b. Step chọn Step 1-Holder Force. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 353/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

f. Bên dưới Name chọn HolderSurf. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn BlankTop. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Friction. l. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Holder và Blank. 3. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Punch_Blank. b. Step chọn Step 1-Holder Force. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn PunchSurf. g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn BlankTop. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. Trên Contact Interaction Property chọn Frictionless. l. List box bên phải Contact controls chọn Stabilize. m. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Punch và Blank cho bước 1. 4. Từ Model Tree, chọn Interaction > Manager, xuất hiện hộp thoại Interaction Manager. a. Trong hộp thoại Interaction Manager, chọn như Hình 7-20. b. Bấm Edit, xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. c. Trong hộp thoại Edit Interaction, list box bên phải Contact controls chọn Stabilize. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 354/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-20: Hộp thoại Interaction Manager d. Bấm Continue. e. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Punch và Blank cho bước 2. 7.3.9 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là FormingChannel và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 b. Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. c. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 2. Bấm chuột phải lên FormingChannel và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện FormingChannel (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên FormingChannel > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ xuất hiện thông báo > Bấm OK. 4. Chuột phải lên FormingChannel > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 7.3.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 355/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7.3.11 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên FormingChannel (Completed) và chọn Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. 4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 6. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 7-21: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 7. Để hiển thị chữ số của node. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng

. Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

a. Chọn thẻ Labels. b. Bật Show node labels. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 356/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels, bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập 10 và quan sát màn hình đồ họa. 10. Để hiển thị điều kiện biên, làm theo trình tự sau đây: a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để xem kết quả chỉ có mã màu mà không có ô lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common, xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges bấm chọn No edges. 12. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 7-22.

Hình 7-22: Chọn xem ứng suất Kết quả ứng suất và chuyển vị lần lượt như Hình 7-23 và Hình 7-24.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 357/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-23: Kết quả ứng suất

Hình 7-24: Kết quả chuyển vị 13. Để xem kết quả một cách trực quan, ta tiến hành như sau. a. Từ Menu chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. b. Bật thẻ Sweep/Extrude. c. Đánh dấu tích vô Extrude elements. d. Tại ô Depth bên dưới Sweep/Extrude, nhập 0.05. e. Bấm OK. f. Xoay mô hình và quan sát mã màu trên mô hình phân tích.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 358/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7.3.12 Tài liệu tham khảo Lý thuyết và bài tập phần này được tham khảo từ [19], [20]. Cụ thể như sau:

7.4

[1]

Abaqus/CAE User's Manual 6.12, 11.7 Modeling Rigid Bodies and Display Bodies.

[2]

Getting Start with Abaqus: Interactive Edition, 12.6 Abaqus/Standard 2-D Example: Forming a Channel.

Tạo hình bằng phương pháp đùn ép (Extrusion) Một thanh thép hình tròn cần được tạo hình để tạo thành chi tiết có hình dạng khác bằng phương pháp đùn ép. Vì khuôn rất cứng so với phôi, nên quá trình tạo hình này khuôn được giả sử là cứng tuyệt đối, còn phôi là vật liệu biến dạng. Do chi tiết có dạng tròn và quá trình tạo hình, hình học và ứng xử của chi tiết đối xứng xung quanh trục của nó. Nên ta chỉ cần phân tích quá trình đùn trên 1 lát cắt mỏng phẳng. Lát cắt mỏng này sẽ đại diện đầy đủ cho cả chi tiết. Quá trình đùn ép, ma sát giữa phôi và khuôn sinh nhiệt và sự phát nhiệt trong quá trình chảy dẻo được tính đến. Trao đổi nhiệt đối lưu giữa chi tiết và không khí cũng được xem xét. Chọn hệ đơn vị của mô hình phân tích là SI hệ m.

7.4.1 Tạo chi tiết 1. Tạo một Folder để chứa file phân tích. Ví dụ: D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\7.4 Extrusion. 2. Start > All Programs > Abaqus 6.12-1 > Abaqus CAE để khởi động chương trình Abaqus > Trong Create Model Database chọn With Standard/ Explicit Model. 3. Từ Menu, chọn File > Set Work Directory > Chọn đường dẫn tới Folder vừa tạo D:\HUONG DAN FEA\MODEL ABAQUS\7.4 Extrusion. Như vậy khi ta lưu phân tích sẽ nằm hoàn toàn trong Folder này mà không sợ mất công tìm kiếm ở nơi khác. 4. Trong Model Tree, nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model, hộp thoại Create Part xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Die. b. Dưới Modeling Space chọn Axisymmetric. c. Type bên dưới Axisymmetric chọn Deformable. d. Base Feature chọn Shell. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 359/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

e. Trong Approximate Size nhập giá trị 0.7. f. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch.

Hình 7-25: Sketch hoàn thiện của chi tiết Die g. Dùng các công cụ hỗ trợ Sketch để tạo một Sketch như Hình 7-25. Lưu ý là Sketch phải nằm bên phải của đường tâm thẳng đứng. h. Bấm Done. 5. Từ thanh Menu chọn Tools > Query. a. General Queries chọn Point/Node. b. Bấm lên biểu tượng

.

c. Chọn điểm chính giữa cạnh bên phải của Die. d. Bấm Done. Bạn quan sát vùng thông tin. Ta thu được toạn độ điểm A (85.E03,0.,0.). 6. Tools > Reference Point. a. Tại dòng Select point to arc as a reference point--or Enter X,Y: nhập 185.E03,0. để tạo điểm tham chiếu cách điểm A 1 đoạn 0.1m theo chiều dương trục X. b. Bấm chuột giữa.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 360/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7. Trong Model Tree, nhắp đúp chuột vào mục Part (hoặc chuột phải lên Part > Create) trong Model, hộp thoại Create Part xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên chi tiết cần vẽ là Metal. b. Dưới Modeling Space chọn Axisymmetric. c. Type bên dưới Axisymmetric chọn Deformable. d. Base Feature chọn Shell. e. Trong Approximate Size nhập giá trị 0.5. f. Bấm Continue để ra khỏi hộp thoại Create Part, xuất hiện màn hình đồ họa vẽ Sketch.

Hình 7-26: Sketch hoàn thiện của chi tiết Metal g. Dùng các công cụ hỗ trợ Sketch để tạo một Sketch như Hình 7-26. h. Bấm Done. 7.4.2 Phân vùng (cắt) để chia lưới cho vật thể Chi tiết Metal hình chữ nhật đã lý tưởng. Do đó không cần phải phân vùng cho chi tiết này. Phần cong chuyển tiếp của chi tiết Die cần được chia lưới nhỏ hơn nên cần được phân vùng. 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 7-27.

Hình 7-27: Mesh Module

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 361/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

2. Từ thanh Menu, chọn Tools > Partition. Hoặc bấm lên biểu tượng hiện hộp thoại Create Partition.

. Xuất

a. Bên dưới Type, chọn Face. b. Bên dưới Method chọn Sketch. c. Bấm Done. d. Chọn một trong hai cạnh đứng bên phải để làm cạnh định hướng khung lưới. Xuất hiện màn hình đồ họa để vẽ Sketch. e. Bấm lên biểu tượng

.

f. Vẽ 1 Sketch gần đúng như Hình 7-28.

Hình 7-28: Bề mặt Shell sau phân vùng lần 2 g. Bấm Done hai lần. Die được phân ra làm 3 vùng. 7.4.3 Định vật liệu và tính chất mặt cắt Định vật liệu 1. Để tạo vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Die. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. General > Density nhập giá trị 2700 (tức là 2700 kg/m3).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 362/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

c. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 269E9, ô Poisson’s Ratio nhập 0.33. d. Mechanical > Expansion > Trong ô Expansion Coeff alpha nhập 8.42E-5. e. Thermal > Conductivity. Bên dưới Conductivity, đánh dấu tích vào Use temperature-dependent data và nhập như Hình 7-29.

Hình 7-29: Độ dẫn nhiệt theo nhiệt độ f. Thermal > Specific Heat. Bên dưới data, ô Specific Heat nhập 880. g. Mechanical > Plasticity > Plastic > Bên dưới Plastic, đánh dấu tích vào Use temperature-dependent data và nhập như Bảng 7-2. Bảng 7-2: Thông số ứng suất thực-biến dạng thực theo nhiệt độ Yield stress (Pa) 6.00E+07 9.00E+07 1.13E+08 1.24E+08 1.33E+08 1.65E+08 1.66E+08 6.00E+07 8.00E+07 9.70E+07 1.10E+08 1.20E+08 1.50E+08 1.51E+08 5.00E+07 6.50E+07 8.15E+07 9.10E+07 1.00E+08 1.25E+08 1.26E+08 4.50E+07

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Plastic strain 0 0.125 0.25 0.375 0.5 1 2 0 0.125 0.25 0.375 0.5 1 2 0 0.125 0.25 0.375 0.5 1 2 0

Temperature (oC) 20 20 20 20 20 20 20 50 50 50 50 50 50 50 100 100 100 100 100 100 100 150

Trang 363/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

Yield stress (Pa) 6.30E+07 7.50E+07 8.90E+07 1.10E+08 1.11E+08

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Plastic strain 0.125 0.25 0.5 1 2

Temperature (oC) 150 150 150 150 150

h. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. 2. Để tạo vật liệu, nhắp đúp chuột lên Material (hoặc nhắp chuột phải lên Material > Create) trong cây Model-1. a. Trong hộp thoại Edit Material, Ô Name ta đặt tên cho vật liệu là Metal. Giả sử rằng mô hình phân tích này là tuyến tính và vật liệu là tuyến tính. b. General > Density nhập giá trị 2700 (tức là 2700 kg/m3). c. Mechanical > Elasticity > Elastic > Trong ô Young’s Modulus nhập 269E9, ô Poisson’s Ratio nhập 0.33. d. Mechanical > Expansion > Trong ô Expansion Coeff alpha nhập 8.42E-5. e. Thermal > Conductivity. Bên dưới Conductivity, đánh dấu tích vào Use temperature-dependent data và nhập như Hình 7-29. f. Thermal > Specific Heat. Bên dưới data, ô Specific Heat nhập 880. g. Thermal > Inelastic Heat Fraction. Bên dưới Inelastic Heat Fraction, ô Fration nhập 0.9. Bạn nhấn phím F1 để biết thêm Inelastic Heat Fraction là thông số gì. h. Mechanical > Plasticity > Plastic > Bên dưới Plastic, đánh dấu tích vào Use temperature-dependent data và nhập như Bảng 7-2. i. Bấm OK để hoàn thành việc định nghĩa vật liệu. Định tính chất mặt cắt 1. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là DieSection. b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous. d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 2. Trong hộp thoại Edit Section: a. Trải list box bên phải Material chọn vật liệu Die. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 364/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Bấm OK. 3. Từ Model Tree, bấm kép chuột lên Sections (hoặc chuột phải > Create). Hộp thoại Create Section xuất hiện a. Trong hộp thoại Create Section, ô Name đặt tên là MetalSection. b. Trong Category chọn Solid. c. Trong Type chọn Homogeneous. d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Section. 4. Trong hộp thoại Edit Section: a. Trải list box bên phải Material chọn vật liệu Metal. b. Bấm OK. Gán mặt cắt cho chi tiết 1. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Die bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Die. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng để gắn mặt cắt. b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ Die. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Trải list box bên phải Section để chọn section DieSection. e. Bấm OK. 2. Trong Model Tree, trải tất cả các nhánh con của Metal bằng cách bấm lên dấu “+” ngay bên trái của Parts > bấm lên dấu “+” bên trái của Metal. a. Bấm kép chuột lên Section Assignments (hoặc chuột phải > Create), vùng nhắc nhắc bạn chọn vùng để gắn mặt cắt. b. Dùng cửa số quét chọn toàn bộ Metal. c. Bấm Done (hoặc chuột giữa), xuất hiện hộp thoại Edit Section Assignment. d. Trải list box bên phải Section để chọn section MetalSection. e. Bấm OK. 7.4.4 Tạo bộ lắp 1. Trải Assembly trong Model Tree > Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance. Bên dưới Parts, chọn Metal. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 365/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Chọn Instance Type là Dependent. c. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp. 2. Bấm kép chuột (hoặc chuột phải > Create) lên Instances xuất hiện hộp thoại Create Instance. a. Trong hộp thoại Create Instance. Bên dưới Parts, chọn Die. b. Chọn Instance Type là Dependent. c. Đánh dấu chọn vào ô Auto-offset from other instances dưới cùng hộp thoại Create Instance. d. Bấm OK để thi hành lệnh tạo cụm lắp.

Hình 7-30: Mô hình lắp ráp hoàn chỉnh 3. Từ Menu chọn Constraint > Edge to Egde. a. Bấm chọn cạnh nằm ngang trên cùng của Die. b. Bấm chọn cạnh nằm ngang trên cùng của Metal. c. Chiều mũi tên chỉ hướng đã đúng, đo đó không cần bấm Flip. d. Bấm OK. e. Ô Clearance nhập 0. f. Bấm chuột giữa.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 366/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7.4.5 Tạo bước phân tích và yêu cầu xuất kết quả Trong tạo hình bằng ép phun, đầu tiên phôi di chuyển tới vị trí bắt đầu hình thành tiếp xúc và bắt dầu trượt lên khuôn, tiếp theo phôi được đùn ép để tạo hình và cuối cùng chi tiết được lấy ra khỏi phôi và cuối cùng làm nguội chi tiết. Các bước phân tích được trình bảy như sau: Tạo bước phân tích 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step 1-Stabilize Workpiece inside Die. b. Procedure Type là General. c. Bên dưới Procedure Type chọn Coupled temp-displacement. 2. Bấm Continue xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định, dòng Time period nhập 1. b. Chọn Include creep/swelling/viscoelastic behavior. c. Nlgeom chọn On. d. Chuyển qua thẻ Incrementation. e. Maximum number of Increment nhập 100. f. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. g. Minimum nhập 1E-5. h. Maximum nhập 1. i. Tại ô bên phải Max. allowable temperature change per increment: nhập 100. j. Chuyển qua thẻ Other. k. Bên dưới Default load variation with time chọn Ramp linearl over step. l. Bấm OK để hoàn tất việc định nghĩa Step. 3. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step 2-Extrusion. b. Bên dưới Insert new step after chọn Step 1-Stabilize Workpiece inside Die. c. Procedure Type là General. d. Bên dưới Procedure Type chọn Coupled temp-displacement. 4. Bấm Continue xuất hiện hộp thoại Edit Step. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 367/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Thẻ Basic mở mặc định, dòng Time period nhập 10. b. Chọn Include creep/swelling/viscoelastic behavior. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 1000. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.05. f. Minimum nhập 1E-5. g. Maximum nhập 0.1. h. Tại ô bên phải Max. allowable temperature change per increment: nhập 100. i. Chuyển qua thẻ Other. j. Bên dưới Default load variation with time chọn Ramp linearl over step. k. Bấm OK để hoàn tất việc định nghĩa Step. 5. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step 3-Remove Contact Pair. b. Bên dưới Insert new step after chọn Step 2-Extrusion. c. Procedure Type là General. d. Bên dưới Procedure Type chọn Coupled temp-displacement. 6. Bấm Continue xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định, dòng Time period nhập 0.1. b. Chọn Include creep/swelling/viscoelastic behavior. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 200. e. Trong Increment size, Initial nhập 0.1. f. Minimum nhập 1E-6. g. Maximum nhập 0.1. h. Tại ô bên phải Max. allowable temperature change per increment: nhập 100. i. Chuyển qua thẻ Other. j. Bên dưới Default load variation with time chọn Ramp linearl over step. k. Bấm OK để hoàn tất việc định nghĩa Step. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 368/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

7. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Steps, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên bước là Step 4-Let Workpiece Cool Down. b. Bên dưới Insert new step after chọn Step 3-Remove Contact Pair. c. Procedure Type là General. d. Bên dưới Procedure Type chọn Coupled temp-displacement. 8. Bấm Continue xuất hiện hộp thoại Edit Step. a. Thẻ Basic mở mặc định, dòng Time period nhập 1000. b. Chọn Include creep/swelling/viscoelastic behavior. c. Chuyển qua thẻ Incrementation. d. Maximum number of Increment nhập 200. e. Trong Increment size, Initial nhập 100. f. Minimum nhập 0.01. g. Maximum nhập 1000. h. Tại ô bên phải Max. allowable temperature change per increment: nhập 100. i. Chuyển qua thẻ Other. j. Bên dưới Default load variation with time chọn Ramp linear over step. k. Bấm OK để hoàn tất việc định nghĩa Step. 7.4.6 Đặt điều kiện biên và tải trọng Tạo một số tên gọi nhận diện (geometry set) Chúng ta sẽ tạo một số tên gọi nhận diện để có thể gọi chúng ra một cách dễ dàng khi đặt điều kiện biên cho bài toán. 1. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Metal. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Bấm chọn lên chi tiết Metal. e. Bấm Done. Chúng ta đã tạo xong tên gọi cho toàn bộ chi tiết Metal. 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Die. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 369/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn ba phân vùng của Die. e. Bấm Done. Chúng ta đã tạo xong tên gọi cho toàn bộ chi tiết Die. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Axis_Metal. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh bên trái Metal. e. Bấm Done. Chúng ta đã tạo xong tên gọi cho trục đối xứng của chi tiết Metal. 4. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bottom_Metal. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh nằm ngang dưới cùng của Metal. e. Bấm Done. Chúng ta đã tạo xong tên gọi cho cạnh nằm ngang dưới cùng của chi tiết Metal. 5. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Top_Metal. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh nằm ngang trên cùng của Metal. e. Bấm Done. Chúng ta đã tạo xong tên gọi cho cạnh nằm ngang trên cùng của chi tiết Metal. 6. Từ Model Tree. a. Trải dấu “+” bên trái Assembly. b. Trải dấu “+” bên trái Instances (2). c. Trong Model Tree, bấm lên Die-1. d. Bấm chuột phải > Chọn Hide. Chi tiết Die bị ẩn đi. 7. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 370/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Side_Metal. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh đứng bên phải của Metal. e. Bấm Done. Chúng ta đã tạo xong tên gọi cho cạnh nằm ngang trên cùng của chi tiết Metal. 8. Từ Model Tree. a. Trong Model Tree, bấm lên Die-1. b. Bấm chuột phải > Chọn Show. Chi tiết Die được hiển thị. 9. Từ thanh Menu chọn Tools > Set > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Set. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là NREF. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn điểm tham chiếu RP của Die. e. Bấm Done. Chúng ta đã tạo xong tên gọi cho điểm tham chiếu của của chi tiết Die. Tạo ràng buộc rigd body cho chi tiết Die 1. Trong Model Tree bấm chuột kép (hoặc bấm chuột phải > Create) lên Contraints, hộp thoại Create Step xuất hiện. a. Ô Name đặt tên là Rigid_Die. b. Bấm Continue. c. Bên dưới Type chọn Rigid Body. d. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Contraint như Hình 7-31. 2. Trong hộp thoại Edit Constraint. a. Bên dưới Region type chọn Body (elements). b. Bấm lên biểu tượng con trỏ bên phải Body (elements). Xuất hiện dòng nhắc nhắc bạn chọn vùng để tạo rigid body.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 371/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-31: Hộp thoại Edit Constraint c. Bấm lên Sets…bên góc phải bên dưới màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. 3. Trong hộp thoại Region Selection. a. Bên dưới Name chọn Die. b. Đánh dấu tích lên Highlight selections in viewport. c. Bấm Continue để quay trở vè hộp thoại Edit Contraint. 4. Trong hộp thoại Region Selection. a. Bên dưới Reference Point bấm lên biểu tượng con trỏ. b. Bấm lên Sets…bên góc phải bên dưới màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. 5. Trong hộp thoại Region Selection. a. Bên dưới Name chọn NREF. b. Bấm Continue để quay trở vè hộp thoại Edit Contraint. c. Bấm OK để đóng hộp thoại Edit Constraint. 6. Đánh dấu tích vào dòng Contrain selected regions to be isothermal (couplethermal stress analysis only). Đặt điều kiện biên 1. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 372/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

a. Trong ô Name đặt tên là BC 1-Fix Die. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step 1-Stabilize Workpiece inside Die. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Bên góc phải dưới cùng màn hình đồ họa bấm Sets…, xuất hiện hộp thoại Region Selection. g. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn NREF. h. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. i. Đánh dấu tích vào U1, U2 và UR3. j. Bấm OK. Như vậy Die đã được gắn điều kiện biên cho bước 1.

Hình 7-32: Chọn NREF để gắn điều kiện biên cho Die 2. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là BC 2-Fix Axis Metal in X. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step 1-Stabilize Workpiece inside Die. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 373/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

f. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn Axis_Metal. g. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. h. Đánh dấu tích vào U1. i. Bấm OK. Như vậy Axis_Metal đã bị ngăn dich chuyển theo phương X.

Hình 7-33: Chọn Axis_Metal để gắn điều kiện biên cho Metal 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Query. a. General Queries chọn Distance. b. Chọn hai điểm như Hình 7-34. c. Bấm Done. Bạn quan sát vùng thông tin, ta thu được khoảng cách giữa 2 điểm này là 1-03.

Hình 7-34: Chọn 2 điểm để đo khoảng cách

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 374/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Trong Model Tree, bấm chuột kép lên BCs, hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là BC 3-Move Top_Metal in Y. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step 1-Stabilize Workpiece inside Die. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn Top_Metal. g. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. h. Đánh dấu tích vào U2, nhập -1E-03. i. Bấm OK. Như vậy Top_Metal sẽ dich chuyển theo chiều âm trục Y một đoạn 5.338E-03 m.

Hình 7-35: Chọn Top_Metal để gắn điều kiện biên 5. Từ Menu, chọn BC > Manager. Xuất hiện hộp thoại Boundary Condition Manager. Bước 2 là bước tạo hình đùn ép, nên điều kiện dịch chuyển Top_Metal phải được gỡ bỏ ở bước hai và sẽ thay thế bằng dịch chuyển mới. a. Chọn như Hình 7-36. b. Bấm Deactivate.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 375/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-36: Hộp thoại Boundary Condition Manager 6. Từ hộp thoại Boundary Condition Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là BC 4-Move Top_Metal in Y. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step 2-Extrusion. c. Trong Category, chọn Mechanical. d. Trong Types for Selected Step, chọn Displacement/Rotation. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn Axis_Metal. g. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. h. Đánh dấu tích vào U2, nhập -0.25. i. Bấm OK. Như vậy Top_Metal sẽ dich chuyển theo chiều âm trục Y một đoạn 0.25 m.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 376/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-37: Chọn Top_Metal để gắn điều kiện biên 7. Từ hộp thoại Boundary Condition Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là BC 5-Amb Temp for Metal. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step 1-Stabilize Workpiece inside Die. c. Trong Category, chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn Metal. g. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. h. Ô Magnitude, nhập 20. i. Bấm OK. Như vậy Metal đã được gán nhiệt độ ban đầu như Hình 7-38. 8. Từ hộp thoại Boundary Condition Manager, bấm Create. Hộp thoại Create Boundary Condition xuất hiện. a. Trong ô Name đặt tên là BC 6-Amb Temp for Die. b. Ô Step bên dưới Name chọn bước là Step 1-Stabilize Workpiece inside Die. c. Trong Category, chọn Other. d. Trong Types for Selected Step, chọn Temperature. e. Bấm Continue để sang chế độ chọn vùng gán điều kiện biên. f. Bên dưới ô Name của hộp thoại Region Selection chọn NREF. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 377/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-38: Metal được gán nhiệt độ ban đầu g. Bấm Continue. Xuất hiên hộp thoại Edit Boundary Condition. h. Ô Magnitude, nhập 20. i. Bấm OK. Như vậy Die đã được gán nhiệt độ ban đầu như Hình 7-39

Hình 7-39: Die được gán nhiệt độ ban đầu 9. Từ hộp thoại Boundary Condition Manager. a. Chọn như Hình 7-40. b. Bấm Deactivate. c. Bấm Dismiss để đóng hộp thoại Boundary Condition Manager.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 378/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-40: Hộp thoại Boundary Condition Manager 7.4.7 Chia lưới cho chi tiết Chia lưới cho Metal 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 7-41.

Hình 7-41: Mesh Module 2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 0.02. c. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Coupled Temperature-Displacement. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 379/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện CAX4T: A 4-node axisymmetric thermally coupled quadrilateral … d. Bấm Done để thi hành lệnh. 5. Bấm lên Mesh Part Instance

.

6. Bấm Yes để hoàn tất chia lưới cho chi tiết Metal. Chia lưới cho Die 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Mesh như Hình 7-42.

Hình 7-42: Mesh Module 2. Tạo hạt giống để chia lứới Abaqus cung cấp công cụ tạo hạt (Seed) để làm cơ sở chia lưới, ta làm như sau: a. Bấm lên biểu tượng Seed Part Instance Seed.

, xuất hiện hộp thoại Global

b. Approximate global size: nhập 0.01. c. Bấm OK để hoàn tất tạo hạt cho chi tiết. 3. Trên menu Mesh chọn Element Type

.

a. Quét chọn toàn bộ chi tiết. b. Bấm Done, hộp thoại Element Type xuất hiện. 4. Trong hộp thoại Element Type, chọn như sau: a. Trong Element Library chọn Standard (mặc định). b. Trong Geometric Order chọn Linear (mặc định). c. Trong Family chọn phần tử Coupled Temperature-Displacement. Ở góc dưới Element Controls bên trái xuất hiện CAX4T: A 4-node axisymmetric thermally coupled quadrilateral … d. Bấm Done để thi hành lệnh. 5. Bấm lên Mesh Part Instance

.

6. Bấm Yes để hoàn tất chia lưới cho chi tiết Die. 7.4.8 Tạo Contact Tiếp xúc giữa Metal với Die là có ma sát, đo đó nhiệt sẽ sinh ra trong quá trình tạo hình. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 380/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Tạo tên gọi nhận diện (geometry set) 1. Từ Module trên thanh công cụ chọn Interaction như Hình 7-43.

Hình 7-43: Interaction Module 2. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Top Film. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh nằm ngang trên cùng của Metal. e. Bấm Done. 3. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Bottom Film. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh nằm ngang dưới cùng của Metal. e. Bấm Done. 4. Từ Model Tree. a. Trải dấu “+” bên trái Assembly. b. Trải dấu “+” bên trái Instances (2). c. Trong Model Tree, bấm lên Die-1. d. Bấm chuột phải > Chọn Hide. Chi tiết Die bị ẩn đi. 5. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Side Film. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Chọn cạnh nằm ngang dưới cùng của Metal. e. Bấm Done.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 381/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

6. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Metal Surface. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn cạnh nằm ngang dưới cùng và cành đứng bên phải của Metal. e. Bấm Done. 7. Từ Model Tree. a. Trong Model Tree, bấm lên Die-1. b. Bấm chuột phải > Chọn Show. Chi tiết Die được hiển thị. 8. Từ Model Tree. a. Trong Model Tree, bấm lên Metal-1. b. Bấm chuột phải > Chọn Hide. Chi tiết Metal bị ẩn đi. 9. Từ thanh Menu chọn Tools > Surface > Create. Xuất hiện hộp thoại Create Surface. a. Trong ô Name đặt tên bề mặt là Die Surface. b. Type chọn Geometry. c. Bấm Continue. d. Nhấn giữ phím Shift + Chọn tất cả các cạnh nằm bên trái của Die như Hình 7-44. 10. Từ Model Tree. a. Trong Model Tree, bấm lên Metal-1. b. Bấm chuột phải > Chọn Show. Chi tiết Metal được hiển thị.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 382/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-44: Chọn tất cả các cạnh phía bên trái của Die Tạo đặc tính tương tác (Interaction Properties) 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction Properties trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction Properties. a. Ô Name đặt tên là Friction. b. Bên dưới Type chọn Contact. 2. Bấm Continue, hộp thoại Edit Contact Property xuất hiện. a. Mechanical > Tangent Behavior. b. Friction formulation chọn Penalty. c. Friction Coeff nhập 0.1. d. Thermal > Heat Generation. Chấp nhận mặc định. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong đặc tính tương tác có ma sát và sinh nhiệt. Tạo tương tác (Interaction) 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Metal_Die. b. Step chọn Initial. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface to Surface Contact (Standard). d. Bấm Continue. e. Chọn mặt master surface bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Die Surface. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 383/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

g. Bấm Continue. h. Chọn mặt Slave Surface bằng cách bấm lên Surface. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. i. Bên dưới Name chọn Metal Surface. j. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. k. List box bên phải Discretization method chọn Node to surface. l. Trên Contact Interaction Property chọn Friction. m. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác của Die và Metal. 2. Từ Menu, chọn Interaction > Manager. Xuất hiện hộp thoại Interaction Manager. a. Chọn như Hình 7-45.

Hình 7-45: Hộp thoại Interaction Manager b. Bấm Edit. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. c. Cuối hộp thoại Edit Interaction bỏ dấu tích của Active in this step. d. Bấm OK để thoát hộp thoại Edit Interaction. e. Bấm Dismiss để thoát hộp thoại Interaction Manager. Tạo trao đổi nhiệt đối lưu 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Surface Film Bottom. b. Step chọn Step 4-Let Workpiece Cool Down. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface film condition. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 384/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

d. Bấm Continue. e. Chọn bề mặt bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Bottom Film. g. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. h. Film coeficient nhập 10. i. Sink temperature nhập 20. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác truyền nhiệt đối lưu. 2. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Surface Film Top. b. Step chọn Step 4-Let Workpiece Cool Down. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface film condition. d. Bấm Continue. e. Chọn bề mặt bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Top Film. g. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. h. Film coeficient nhập 10. i. Sink temperature nhập 20. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác truyền nhiệt đối lưu. 3. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Interaction trong Model Tree, xuất hiện hộp thoại Create Interaction. a. Ô Name đặt tên là Surface Film Side. b. Step chọn Step 4-Let Workpiece Cool Down. c. Bên dưới Type for Selected Step chọn Surface film condition. d. Bấm Continue. e. Chọn bề mặt bằng cách bấm lên Surfaces bên dưới góc phải màn hình đồ họa. Xuất hiện hộp thoại Region Selection. f. Bên dưới Name chọn Side Film. g. Bấm Continue. Xuất hiện hộp thoại Edit Interaction. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 385/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

h. Film coeficient nhập 10. i. Sink temperature nhập 20. j. Bấm OK. Chúng ta đã tạo xong tương tác truyền nhiệt đối lưu. 7.4.9 Tạo, kiểm tra và chạy một tác vụ 1. Bấm chuột kép (hoặc chuột phải > Create) lên Jobs trong Model Tree. a. Ô Name đặt tên là Extrusion và chấp nhận model vừa đặt tên là Model-1 b. Bấm Continue. Hộp thoại Edit Job xuất hiện. c. Chấp nhận mặc định, bấm OK. Trước khi chạy phân tích chúng ta sẽ kiểm tra thông số đầu vào xem là các thông số đầu vào đã đúng chưa. 2. Bấm chuột phải lên Extrusion và chọn Data Check. Chờ một lúc tới khi thấy bên dưới Jobs (1) xuất hiện Extrusion (Check Completed). Việc kiểm tra cho biết mô hình đã đã đầy đủ thông số và đặc tính đầu vào. 3. Bấm chuột phải lên Extrusion > Submit. Sau khi bấm Submit sẽ xuất hiện thông báo > Bấm OK. 4. Bấm chuột phải lên Extrusion > Monitor để theo dõi quá trình phân tích. 7.4.10 Lưu mô hình phân tích Chi tiết đã được phân tích xong. Bây giờ chúng ta lưu lại bằng cách bấm lên biểu tượng

.

7.4.11 Quan sát kết quả 1. Bấm chuột phải lên Extrusion (Completed) và chọn Results. Nếu các chú thích trên màn hình kết quả hiển thị quá nhỏ, chúng ta có thể điều chỉnh kích cỡ chữ và số bằng cách: 2. Viewport > Viewport Annotation Option, xuất hiện hộp thoại Viewport Annotation Options > Bấm vào Set Font xuất hiện hộp thoại Select Font. 3. Trong hộp thoại Select Font, chọn như sau: a. Chọn Size = 12. b. Đánh dấu chọn Triad. c. Đánh dấu chọn Title block. d. Đánh dấu chọn State block. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 386/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

4. Bấm OK để đóng hộp thoại Select Font > Bấm OK để đóng hộp thoại Viewport Annotation Options. 5. Để xem mô hình biến dạng như thế nào bạn lần lượt bấm vào các biểu tượng hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Deformed Shape. b. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Undeformed Shape. c. Từ thanh Menu, Plot > Contours > On Both Shapes. 6. Để xem kết quả mô phỏng động bấm lần lượt vào ba nút có biểu tượng Animate rồi quan sát kết quả.

Hình 7-46: Các biểu tượng Animate Hoặc theo trình tự sau: a. Từ thanh Menu chọn Animate > Scale Factor. b. Từ thanh Menu chọn Animate > Time History. c. Từ thanh Menu chọn Animate > Harmonic. 7. Để hiển thị chữ số của node. Từ thanh Menu, chọn Options > Common (hoặc bấm lên biểu tượng

. Hộp thoại Common Plot Options xuất hiện.

a. Chọn thẻ Labels. b. Bật Show node labels. c. Bấm Apply. 8. Để hiển thị chữ số của element. a. Trong thẻ Labels, bật Show element labels. b. Bấm OK. 9. Để thay đổi hệ số phóng to, thu nhỏ. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Deformable Scale Factor bật Uniform, nhập 10 và quan sát màn hình đồ họa. 10. Để hiển thị điều kiện biên, làm theo trình tự sau đây: a. Từ thanh Menu, chọn View > ODB Display Options, xuất hiện hộp thoại ODB Display Options. Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 387/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

b. Trong thẻ Entity Display đánh dấu chọn vào Show boundary conditions. c. Bấm Apply. 11. Để xem kết quả chỉ có mã màu mà không có ô lưới. a. Từ thanh Menu, chọn Options > Common, xuất hiện hộp thoại Common Options. b. Trong thẻ Basic, bên dưới Visible Edges bấm chọn No edges. 12. Để xem kết quả ứng suất hoặc chuyển vị ta lựa chọn S hoặc U như Hình 7-22.

Hình 7-47: Chọn xem ứng suất Kết quả ứng suất và chuyển vị lần lượt như Hình 7-23 và Hình 7-24.

Hình 7-48: Kết quả ứng suất Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 388/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 7-49: Kết quả chuyển vị 7.4.12 Tài liệu tham khảo Lý thuyết và bài tập phần này được tham khảo từ [21]. Cụ thể như sau: [1]

Abaqus Example Problems Manual 6.12, Section 1.3.5 Extrusion of a Cylindrical Metal Bar with Frictional Heat Generation.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 389/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

8

ĐIỂM TÍCH PHÂN ĐẦY ĐỦ, ĐIỂM TÍCH PHÂN SUY GIẢM VÀ PHẦN TỬ KIỂU KHÔNG TƯƠNG THÍCH

8.1

Điểm tích phân (integration point)

8.1.1 Định nghĩa Abaqus sử dụng phương pháp số để lấy một lượng lớn tích phân thông qua thể tích của mỗi phần tử. Sử dụng phương pháp cầu phương Gauss cho hầu hết các phần tử. Abaqus đánh giá đáp ứng của vật liệu tại mỗi điểm tích phân của mỗi phần tử. Một vài phần tử trong Abaqus có thể dùng Full Integration Point hay Reduced Integration Point. Lựa chọn có thể ảnh hưởng quan trọng lên tính chính xác của phần tử khi giải bài toán phân tích. 8.1.2 Ký hiệu Abaqus sử dụng ký tự “R” ở cuối tên của phần tử để phân biệt các phần tử có điểm tích phân suy giảm (Reduced Integration) hay điểm tích phân đầy đủ (Full Integration). Ví dụ: Phần tử CAX4 là phần tử khối đặc tuyến tính có 4 node, sử dụng điểm tích phân đầy đủ (full integration) và phần tử CAX4R là phần tử khối đặc tuyến tính 4 node, điểm tích phân suy giảm (reduced integration). 8.2

Lựa chọn kiểu điểm lấy tích phân

8.2.1 Điểm tích phân đầy đủ (full integration point) Full integration liên quan đến số điểm lấy tích phân yêu cầu đề lấy tích phân phần tử đa thức trong ma trận độ cứng một cách chính xác khi phần tử là lục diện (hexahedral) và phần tử tứ giác (quadrilateral). Đối với phần tử tuyến tính sử dụng điểm tích phân đầy đủ, phần tử khó biến dạng uốn hơn do hiện tượng khóa trượt (shear locking). Và chuyển vị thu được rất kém. Đối với phần tử bậc 2 sử dụng điểm tích phân đầy đủ, phần tử dễ biến dạng uốn hơn do phần tử bậc hai linh hoạt hơn và vẫn có thể xảy ra hiện tượng khóa trượt. Chuyển vị thu được sẽ tốt hơn và rất hữu ích trong việc xem xét tập trung ứng suất cục bộ.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 390/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Hình 8-1: Phần tử tứ giác 2D sử dụng điểm tích phân đầy đủ 8.2.2 Điểm tích phân suy giảm (reduced integration) Việc sử dụng Reduced Integration Point chỉ áp dụng cho phần tử lục diện (hexahedral) và phần tử tứ giác (quadrilateral). Phần tử sử dụng điểm tích phân suy giảm sử dụng ít điểm tích phân hơn phần tử sử dụng điểm tích phân đầy đủ.

Hình 8-2: Phần tử tứ giác sử dụng điểm tích phân suy giảm Việc sử dụng điểm tích phân suy giảm của phần tử tuyến tính sẽ cho kết quả tiến gần đến phạm vi cho phép hơn nếu sử dụng lưới mịn hợp lý nhưng sử dụng lưới càng mịn sẽ làm tăng mức độ méo lưới. Việc sử dụng điểm tích phân suy giảm của phần tử bậc 2 sẽ cho kết quả càng chính xác nếu lưới càng mịn và cũng hiếm khi lưới bị méo. Do đó nó là lựa chọn tốt nhất cho hầu hết các mô phỏng ứng suất-chuyển vị. 8.3

Phần tử kiểu không tương thích (incompatible mode) Sử dụng phần tử kiểu này để khắc phục hện tượng khóa trượt (shear locking) của kiểu phẩn tử điểm tích phân đầy đủ bậc nhất (tuyến tính). Phần tử incompatible mode cho kết quả trong bài toán uốn tốt khi so sánh với phần tử bậc 2 và thời gian tính toán ít hơn nhiều so với phần tử bậc 2. Tuy nhiên phần tử

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 391/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

kiểm incompatible mode dễ nhạy với méo dạng phần tử và sẽ gặp khó khăn trong việc chia lưới có hình học phức tạp. 8.4

Tài liệu tham khảo Lý thuyết phần này được tham khảo từ [22]. Cụ thể như sau: [1]

Getting Start with Abaqus: Interative Edition, 4.1 Element Formulation and Integration.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 392/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

PHỤ LỤC 1 SƠ LƯỢC VỀ BIẾN DẠNG TUYẾN TÍNH VÀ PHI TUYẾN

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 393/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

TÍNH DẺO CỦA VẬT LIỆU DẺO Ứng xử tuyến tính của vật liệu ([16], Section 10.2.2) Nhiều kim loại có ứng xử gần như đàn hồi tuyến tính khi biến dạng tương đối ít, độ cứng của vật liệu là môđun đàn hồi (Young’s Modulus hay Elastic Modulus) lúc này là một hằng số.

Hình A-1: Ứng xử ứng suất-biến dạng của vật liệu đàn hồi tuyến tính (thép) Ở ứng suất (và biến dạng) cao hơn, kim loại bắt đầu có ứng xử không tuyến tính (phi tuyến), hiện tượng này gọi là hiện tượng chảy dẻo.

Hình A-2: Ứng xử ứng suất-biến dạng của vật liệu đàn-dẻo trong thí nghiệm kéo

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 394/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

XỬ LÝ ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG TƯƠNG ĐỐI TRONG THÍ NGHIỆM KÉO Lý thuyết về biến dạng tương đối thực Biến dạng tương đối được định nghĩa:  

l dl  l l

1 

l1  lo l l ;  2  2 1 ; l1 lo

 3 

l3  l2 l l ;  n  n n1 l2 ln1

Nói rõ hơn là,

Sau mỗi lần gia tải biến dạng tương đối lại tích lũy thêm một lượng là  i , với i=0 tới n được gọi là biến dạng tương đối thực, ký hiệu là  trueo   o ,  true1   o  1 ,

 true   true   2 ,  true   true   3 ,  true   true   n . 2

1

3

2

n 1

n

Bảng A-1: Bảng tóm tắt biến dạng tương đối thực khi gia tải Tải trọng kéo

Bước gia tải

Độ thay đổi biến dạng tương đối

Biến dạng tương đối thực

Fo

0

o

 true   o

F1  Fo  F

F

1

 true   true  1

F2  F1  F

F

 2

 true   true   2

F3  F2  F

F

 3

 true   true   3

Fn  Fn1  F

F

 n

 true   true   n

o

1

2

3

n

o

1

2

n 1

Biến dạng tương đối thông thường được định nghĩa như sau:

 nom  i

li  lo lo

Giữa biến dạng tương đối thông thường và chiều dài có mối quan hệ: l l l  nomi  i o  li  lo 1   nomi  i  1   nomi lo lo





Gọi biến dạng tương đối thực là  true Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 395/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Theo lý thuyết: i l l dl   i    ln i  ln 1   nomi l lo i o li lo

n

 true

i

l

Vậy:

 true  ln 1   nom Mối quan hệ giữa ứng suất thực và biến dạng tương đối thông thường Ứng suất kéo thông thường được tính theo công thức sau:

 nom 

F F   nomi  i Ao Ao

Giả sử vật liệu không có tính nén (thể tích vật liệu không đổi hay khối lượng riêng không đổi). Do đó ta có mối quan hệ sau:

lo Ao  li Ai Nên,

Ai 

lo Ao li

Thay A vào định nghĩa công thức tính ứng suất kéo.

 true  i

Fi Fi li l    nomi i Ai Ao lo lo

Vậy:

 true   nom 1   nom  Những công thức trên được áp dụng khi vật liệu chưa đạt tới trạng thái thắt cổ chai (chuẩn bị đứt).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 396/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Mối quan hệ giữa biến dạng dẻo với biến dạng tương đối thực và ứng suất thực

Hình A-3: Phân ứng suất thực thành các thành phần đàn hồi và dẻo  pl   t   el   t 

 true E

Trong đó,  pl

gọi là biến dạng tương đối dẻo thực

t

gọi là biến dạng tương đối thực tổng cộng

 el

gọi là biến dạng tương đối đàn hồi thực

 true

gọi là ứng suất thực

E

gọi là môđun đàn hồi

Ứng dụng Sau khi thu được biến dạng tương đối (biến dạng tương đối thông thường) trong thí nghiệm kéo phải chuyển đổi qua biến dạng tương đối thực để sử dụng. Sau khi thu được ứng suất thông thường trong thí nghiệm kéo phải chuyển đổi qua ứng suất thực để sử dụng. Như vậy đường cong ứng suất thực – biến dạng tương đối thực sẽ được sử dụng để nhập vào phần mềm phân tích FEA. Đường cong ứng suất thực – biến dạng thực gồm các cặp điểm (  pl ,  true ).

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 397/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

MỘT SỐ DẠNG ĐƯỜNG CONG ỨNG SUẤT – BIẾN DẠNG THỰC TRONG FEA Bài toán vật liệu tuyến tính và biến dạng tuyến tính Trong bài toán ứng xử đàn hồi của vật liệu, đường cong ứng suất vật liệu chỉ cần yêu cầu nhập môđun đàn hồi (Young’s Modulus hay Elastic Modulus). Đường cong có dạng như sau:

Hình A-4: Đường cong ứng suất – biến dạng thực tuyến tính Bài toán vật liệu phi tuyến và biến dạng phi tuyến Có nhiều dạng đường cong ứng suất – biến dạng tương đối thường hay được sử dụng trong phân tích FEA. Sau đây xin giới thiệu một dạng đường cong ứng suất – biến dạng tương đối thường gặp. Đường cong song tuyến tính (Bilinear) giản hóa

Hình A-5: Đường cong song tuyến tính ứng suất – biến dạng

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 398/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Để xác định được đường cong gần đúng nhất là một vấn đề khá phức tạp, để đơn giản hóa cho người sử dụng, trong tài liệu này ta cần xác định hai điểm:  Điểm 1 có tọa độ (biến dạng tương đối vùng đàn hồi, giới hạn chảy). Ký hiệu tọa độ cho điểm 1:  Y , SMYS  Trong đó,

Y

gọi là biến dạng tương đối vùng đàn hồi

Y 

SMYS E

SMYS

gọi là giới hạn chảy của vật liệu

E

gọi là môđun đàn hồi của vật liệu

 Điểm 2 có tọa độ (biến dạng tương đối vùng dẻo, giới hạn kéo). Ký hiệu tọa độ cho điểm 2:  T , SMTS  Trong đó,

T

gọi là giới hạn biến dạng tương đối vùng dẻo

T   E E

gọi là giới hạn độ giãn dài tương đối (elongation limit), thường  E =18%÷22%, hay chọn  E =20%

SMTS

gọi là giới hạn kéo của vật liệu

Đường cong Ramber-Osgood Đường cong ứng suất – biến dạng thực theo Ramber-Osgood ([1], công thức 2-72, trang 172) có dạng:       r Y   E E  Y  

n

Trong đó,



biến dạng tương đối thực tại ứng suất thực 



ứng suất tương thực ứng với biến dạng tương đối thực 

E

môđun đàn hồi của vật liệu

r

hệ số tùy thuộc vào vật liệu

Y

gọi là giới hạn kéo của vật liệu đã tính ảnh hưởng của nhiệt độ, (xem Phụ Lục 2 để biết cách tính)

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 399/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

 SMYS

n

số mũ tùy thuộc vào vật liệu

Tìm hệ số  r và số mũ n cho đường cong ứng suất biến dạng theo RamberOsgood Đầu tiên ta phải chọn hai thông số biến dạng tương đối ở hai trạng thái tới hạn: trạng thái chảy và chảy dẻo cuối cùng. Ký hiệu lần lượt là  Y và  T . Trong đó,

Y

gọi là biến dạng tương đối vùng đàn hồi, đối với thép thường 0.4% ≤  Y ≤0.6%. Thường chọn Y  0.5%

T

gọi là giới hạn biến dạng tương đối vùng dẻo tới hạn (elongation limit), thường  T   E =18%÷22%, thông thường chọn  T  20%

Tại trạng thái ứng suất  Y (SMYS), vật liệu có biến dạng tương đối  Y , thay vào công thức Ramber-Osgood, ta có: Y 

Y E

 r 

 r

Y E

Y E 1 Y

Tại trạng thái ứng suất  T (SMTS), vật liệu có biến dạng tương đối  T , thay vào công thức Ramber-Osgood, ta có:    T   r Y  T  E E  Y  T

 E  T    Y  1 Y E  Y  E

T

n

 T     Y 

n

 E     T    Y  1 Y  T  E  Y  E  Y 

T

      T    Y  Y   T  E  E   Y  T

T 

T

E   T      Y  Y   Y  E Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

n

n

n

Trang 400/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

T   T  E ln    Y  Y E n    ln  T   Y 

    

Ứng dụng Nếu yêu cầu chính xác đường cong ứng suất thực – biến dạng thực thì ta sẽ sử dụng đường cong Ramber-Osgood.

Hình A-6: Đường cong ứng suất – biến dạng theo Ramber-Osgood Đường cong ứng suất – biến dạng theo ASME VIII – Section 2 [12] Thông số đầu vào Môđun đàn hồi

Ey

Hệ số poisson



Sức bền chảy đã trừ đi lượng suy giảm do nhiệt

 ys

Sức bền kéo đã trừ đi lượng suy giảm do nhiệt

 uts

Biến dạng offset kỹ thuật (thường lấy = 0.2%):

 ys

Hệ số hiệu chỉnh đường cong ứng suất – biến dạng tương đối

p

(tra

Bảng

3.D.1, [12]) Ứng suất thực khi chịu biến dạng thực được đánh giá

t

Trình tự tính toán Tỉ số sức bền chảy và sức bền kéo.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 401/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

R

 ys  uts

Thông số vật liệu cho mô hình đường cong ứng suất – biến dạng. K  1.5R1.5  0.5R2.5  R3.5

Số mũ điều chỉnh đường cong cho đường cong ứng suất – biến dạng tương đối bằng với biến dạng tương đối thực ở giới hạn tỷ lệ thuận và hệ số biến cứng biến dạng tương đối trong vùng biến dạng tương đối lớn. m1 

   ln 1   p    ln   ln 1   ys    

ln  R    p   ys

Hằng số hiệu chỉnh cho vùng đàn hồi của đường cong ứng suất – biến dạng tương đối. A1 

 ys 1   p 



ln 1   ys



m1

Biến dạng dẻo thực trong vùng biến dạng micro của đường cong ứng suất – biến dạng tương đối. 1

   m1 1   t   A1 

Số mũ điều chỉnh đường cong cho đường cong ứng suất – biến dạng tương đối bằng với biến dạng tương đối thực tại sức bền kéo thực (Bảng 3.D.1, [12]). m2  0.6  1  R 

Thông số hiệu chỉnh đường cong ứng suất – biến dạng tương đối.





 t   ys   K   uts   ys     H  2  K   uts   ys





Biến dạng thực trong vùng biến dạng tương đối micro của đường cong ứng suất – biến dạng tương đối. 1 

1 2

1  tanh  H  

Hằng số hiệu chỉnh cho vùng dẻo của đường cong ứng suất – biến dạng tương đối. A2  Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

 ts  em2 m2m2 Trang 402/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

Biến dạng dẻo thực trong vùng biến dạng macro của đường cong ứng suất – biến dạng tương đối. 1 m  t  2

2  

  A2 

Biến dạng thực trong vùng biến dạng tương đối macro của đường cong ứng suất – biến dạng tương đối. 1 

2 2

1  tanh  H  

Biến dạng tương đối thực tổng. t 

t Ey

 1   2

Ứng suất kéo thực tại biến dạng tương đối thực.  utst   uts  em2

Đường cong ứng suất, biến dạng được xác định nhờ các cặp điểm:  t

 ,  t  , điểm 2  t ,  uts t    Ey 

Điểm 1 

Hình A- 7: Đường cong ứng suất – biến dạng theo ASME VIII – Section 2

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 403/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

PHỤ LỤC 2 ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU THÉP THAY ĐỔI THEO NHIỆT ĐỘ

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 404/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

SỰ GIẢM SỨC BỀN CHẢY VÀ SỨC BỀN KÉO THEO NHIỆT ĐỘ Sự giảm sức bền chảy và sức bền kéo của vật liệu thép được xác định theo DNVOS-F101 ([14], Hình 2, Phần 5, Trang 69). Tham chiếu Hình A-8 dưới đây.

Hình A-8: Giá trị giảm sức bền chảy và sức bền kéo của thép C-Mn và DSS Đường nét đứt trong Hình A-8 thường được sử dụng để tính lượng giảm sức bền theo nhiệt độ của thép (C-Mn). Từ đường nét đứt, ta có công thức tính giá trị sức bền bị giảm:   0 khi t  50o C  t-50  f de-rating =  ×30 khi 50o C  t  100o C  100-50 t-100  o o 30+ 200-100 ×40 khi 100 C  t  200 C

Trong đó,

fde-rating

gọi là giá trị sức bền bị giảm theo nhiệt độ.

Công thức trên dùng để tính lượng giảm sức bền cho cả sức bền chảy và sức bền kéo.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 405/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

SỰ GIẢM MÔĐUN ĐÀN HỒI THEO NHIỆT ĐỘ Khi vật liệu thép chịu nhiệt độ, thì môđun đàn hồi được tính theo công thức sau đây ([17], công thức (1) ).

 E 20 khi t  20o C  E t= =  t   t  o o ×ln    khi 20 C  t  600 C E 20 1+  1100    2000  Trong đó,

E 20

là môđun đàn hồi của vật liệu ở 20oC

t

là nhiệt độ mà vật liệu đang chịu

Et

là môđun đàn hồi của vật liệu nhiệt độ t

Ứng dụng Nhiều bài toán đòi hỏi phải nhập giá trị của môđun đàn hồi thay đổi theo nhiệt độ.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 406/407

PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN

BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS

SỰ TĂNG HỆ SỐ GIÃN NỞ NHIỆT THEO NHIỆT ĐỘ Khi vật liệu thép chịu nhiệt độ, hệ số giãn nở nhiệt tăng lên và được tính theo công thức sau đây ([18], Hình 3.5).

  1.17×10-5 if 20o C  t  -6  -5 1×10 α t =  1.17×10 + if 20oC  t  100oC t-20  -6  -5 1×10 if 100o C  t  150o C 1.27×10 + t-100  Trong đó,

αt

là hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu ở 20oC

t

là nhiệt độ mà vật liệu đang chịu

Ứng dụng Nhiều bài toán đòi hỏi phải nhập giá trị của hệ số giãn nở nhiệt thay đổi theo nhiệt độ.

Tập 1: Phân tích tĩnh và truyền nhiệt bình ổn

Trang 407/407