Luận văn Khảo sát biến dạng thân máy tiện bằng phương pháp phần tử hữu hạn

gồm: + Các kiểu phần tử. + Các hằng số đặc trưng. + Các tính chất của vật liệu Kiểu phần tử: - Chọn kiểu phần tử là một bước quan trọng, nó xác định những đặc trưng dưới đây của phần tử: + Bậc tự do. Ví dụ: một kiểu phần tử nhiệt có một dof: nhiệt độ trong khi một kiểu phần tử kết cấu có thể có tới 6 dof: UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ (ba thành phần chuyển vị dài theo 3 trục, ba thành phần chuyển vị góc quay quanh 3 trục). + Dạng phần tử: Hình lục diện, hình tứ diện, hính tứ giác, tam giác… + Không gian: 2D (chỉ có trong mặt phẳng XY) hoặc 3D. + Dạng giả thiết của trường chuyển vị: bậc nhất hoặc bậc hai. - ANSYS có một thư viện gồm hơn 150 kiểu phần tử để người dùng lựa chọn. Cách lựa chọn kiểu phần tử “chuẩn xác” sẽ được mô tả chi tiết sau. Trước hết ta đi xét cho một kiểu phần tử. Phân loại phần tử: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 82 - Các loại phần mềm đưa ra nhiều loại phần tử khác nhau. Các phần tử thông dụng bao gồm: + Các phần tử một chiều + Các phần tử vỏ. + Các phần tử khối 2D + Các phần tử khối 3D. - Phần tử 1 chiều: + Các phần tử dầm được dùng để mô hình hóa kết cấu ghép bulông, kết cấu dạng ống, thép hình hoặc bất kỳ kết cấu dài mảnh mà ta chỉ quan tâm tới ứng suất màng và uốn. + Các phần tử thanh được sử dụng để mô hình hóa lò xo, kết cấu ghép bulông dự ứng lực, và hệ giàn thanh. + Các phần tử lò xo được sử dụng để mô hình hóa lò xo, kết cấu ghép bulông, kết cấu dài mảnh, hoặc để thay thế các phần tử phức tạp bằng độ cứng tương đương. - Phần tử vỏ: + Dùng để tạo mô hình những bản mỏng hoặc những mặt cong. + Khái niệm “mỏng” phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể, thường thì các kích thước lớn của vỏ ít nhất cũng phải gấp 10 lần chiều dày của nó. - Phần tử 2D: + Dùng để tạo mô hình mặt cắt ngang của những đối tượng khối 3D. + Phải được mô hình hóa trong mặt phẳng XY của hệ tọa độ đề các tổng thể. + Tất cả các tải đều nằm trong mặt phẳng XY, và các ứng xử (các chuyển vị) cũng nằm trong mặt phẳng XY. + Ứng xử của phần tử có thể thuộc một trong các bài toán sau: Ứng suất phẳng Biến dạng phẳng Đối xứng trục Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 83 Điều hòa đối xứng trục - Ứng suất phẳng là trạng thái với giả thiết các thành phần ứng suất liên quan đến phưong Z đều bằng 0. + Giả thiết này hợp lý cho các chi tiết có kích thước theo phương Z nhỏ hơn nhiều so với các kích thước theo phương X và phương Y. + Biến dạng theo phương Z khác 0. + Phần tử hữu hạn cho phép lựa chọn chiều dày (theo phương Z). + Dùng cho các kết cấu tấm phẳng chịu tải trong mặt phẳng, hoặc đĩa mỏng chịu áp suất hoặc lực li tâm. - Biến dạng phẳng là trạng thái với giả thiết các thành phần biến dạng liên quan đến phương Z đều bằng 0. + Giả thiết này hợp lý cho các chi tiết có các kích thước theo phương Z lớn hơn nhiều so với các kích thước theo phương X và phương Y. + Ứng suất theo phương Z khác 0 + Dùng cho các kết cấu dài có mặt cắt ngang không đổi, ví dụ như kết cầu dầm chịu lực. - Đối xứng trục là bài toán với giả thiết là mô hình 3D và các tải áp đặt vào nó có thể tạo ra bằng cách quay một tiết diện 2D quanh trục Y một góc 3600. + Trục đối xứng phải trùng với trục Y tổng thể. + Không cho phép tọa độ X có giá trị âm. + Hướng Y là trục, hướng X là hướng kinh, Z là hướng chu vi (vòng). + Chuyển vị bằng 0; Biến dạng vòng và ứng suất vòng thường rất lớn. + Dùng cho bình chịu áp, ống thẳng, trục quay… - Điều hòa đối xứng trục: là một trường hợp đặc biệt của bài toán đỗi xứng trục khi tải có thể không đối xứng trục. + Tải không đối xứng trục được tách thành những thành phầ n của chuỗi Fourier, áp đặt điều kiện biên và giải một cách độc lập, và sau đó kết hợp lại. Không cho phép tính xấp xỉ nào được giới thiệu cho trường hợp đơn giản hóa này. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 84 + Dùng cho các tải không đối xứng trục, ví dụ như mô men xoắn trên một trục. - Phần tử khối 3D: + Dùng cho những kết cấu mà do mô hình hình học, vật liệu, tải, hoặc do yêu cầu kết quả chi tiết không thể mô hình hóa bằng những phần tử đơn giản hơn. + Cũng được dùng khi mô hình hình học được nhập từ các hệ CAD 3D, mà nếu chuyển sang mô hình 2D hoặc vỏ thì sẽ mất rất hiều thời gian và công sức. - Bậc của phần tử là bậc đa thức hàm dạng (hàm nội suy) của phần tử. + Nó là một hàm toán học đưa ra “dạng” của các kết quả bên trong phần tử. Bởi vì FAE chỉ cung cấp kết quả cho các biến nút, hàm dạng sẽ nội suy kết quả cho các điểm nằm trong phần tử. + Hàm dạng mô tả ứng xử giả định cho mỗi phần tử xác định. + Độ phù hợp của hàm dạng phần tử với ứng xử thật ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của lời giải. - Khi chọn một kiểu phần tử, người dùng đã ngầm chọn và chấp nhận hàm dạng dành cho kiểu phần tử đó. Bởi vậy cần kiểm tra thông tin về hàm dạng trước khi chọn một kiểu phần tử. - Thông thường một phần tử tuyến tính chỉ có các nút ở góc, còn một phần tử bậc hai có các nút ở giữa cạnh. Phần tử tuyến tính - Chỉ hỗ trợ biến đổi tuyến tính của chuyển vị nên ứng suất là hằng bên trong một phần tử. - Rất nhạy với độ vặn của phần tử. - Độ chính xác chấp nhận được nếu ta chỉ quan tâm đến các kết quả ứng suất danh định. - Cần dùng nhiều phần tử để giải quyết các gradient ứng suất lớn. Phần tử bậc hai - Có thể hỗ trợ biến đổi bậc hai của chuyển vị nên ứng suất có thể thay đổi tuyến tính bên trong một phần tử. - Có thể mô tả được các cạnh cong và các bề mặt chính xác hơn các phần tử tuyến tính. Ít nhạy với độ vặn của phần tử. - Nên dùng nếu ta đồi hỏi trường ứng suất với độ chính xác cao. - Đưa ra kết quả tốt hơn so với phần tử tuyến tính trong nhiều trườn hợp, với số phần tử và tổng số DOF ít hơn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 85 - Chú ý rằng: + Đối với các mô hình tấm vỏ, sự khác biệt khi sử dụng các phần tử tuyến tính và phi tuyến không lớn hơn như mô hình khối. Do đó người ta thường dùng phần tử vỏ tuyến tính. + Ngoài các phần tử tuyến tính và bậc 2 ra, còn có một loại nữa gọi là phần tử phải, phần tử phải có thể hỗ trợ biến đổi, từ bậc 2 đến bậc 8, của chuyển vị trong một phần tử, và bao gồm cả điều khiển tự động hội tụ lời giải. Mật độ lưới: - Nguyên tắc cơ bản của FEM là khi số phần tử (mật độ lưới) tăng lên, thì lời giải FEM càng tiến gần đến lời giải chính xác. - Tuy nhiên, khi số phần tử tăng lên thì thời gian tính toán và nhu cầu về tài nguyên máy tính cũng tăng lên một cách khủng khiếp. - Các mục tiêu của bài toán sẽ quyết định là thanh trượt dưới đây sẽ dịch chuyển về phía nào. - Nếu cần giá trị chính xác của ứng suất: + Sẽ cần một lưới chia mịn, không bỏ qua các chi tiết hình học tại các vị trí quan trọng của kết cấu. + Chứng minh được sự hội tụ của ứng suất. + Đơn giản hóa mô hình tại bất kì vị trí nào cũng có thể dẫn đến sai số đáng kể. Nếu chỉ quan tâm đến chuyển vị (độ võng chẳng hạn) hoặc ứng suất danh định: + Một lưới chia tương đối thô là đủ. + Các chi tiết hình học nhỏ có thể bỏ qua. - Nếu quan tâm đến dạng thức dao động (phân tích modal): + Các chi tiết nhỏ thường được bỏ qua. + Những dạng thức dao động đơn giản có thể nhận được bằng lưới chia tương đối thô. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 86 + Những dạng thức dao động phức tạp đòi hỏi lưới chia tương đối mịn. - Phân tích nhiệt: + Các chi tiết nhỏ thường có thể được bỏ qua. Tuy nhiên phân tích nhiệt nhiều khi đòi hỏi cả phân tích ứng suất sau đó, khi đó nhu cầu về độ chính xác của trường ứng suất sẽ quyết định độ mịn của mô hình. + Mật độ chia lưới thường được xác định bởi độ lớn của gradient nhiệt. Các gradient nhiệt cao đòi hỏi một lưới mịn, còn các gradient nhiệt thấp chỉ cần một lưới thô. Các hằng số đặc trưng - Hằng số đặc trưng được dùng để bổ sung các đặc trưng hình học cho hình học của phần tử. Ví dụ: + Một phần tử dầm được định nghĩa bởi một đường nối hai nút. Như vậy nó chỉ xác định được chiều dài của dầm. Để xác định các đặc trưng hình học mặt cắt ngang của dầm, ví dụ diện tích và mô men quán tính, ta cần sử dụng các hằng số đặc trưng. + Một phần tử vỏ được định nghĩa bởi một tứ giác hoặc tam giác. Như vậy nó chỉ xác định được diện tích bề mặt của tấm vỏ. Để định nghĩa chiều dày, ta cần sử dụng hằng số đặc trưng. + Hầu hết các phần tử khối 3D không đòi hỏi hằng số đặc trưng vì hình học phần tử được định nghĩa đầy đủ bởi các nút của nó. - Kiểu phần tử khác nhau đòi hỏi các hằng số đặc trưng khác nhau, và có một số phần tử không cần hằng số đặc trưng nào. Thuộc tính vật liệu: - Mỗi phân tích đòi hỏi nhập vào một vài thuộc tính vật liệu: Môđun đàn hồi Ex đối với những phần tử kết cấu, độ dẫn nhiệt Kxx đối với những phần tử nhiệt… 2.11.3. Các thuộc tính kết hợp của phần tử. - Hầu hết các mô hình FEM đều có nhiều thuộc tính. Ví dụ, kết cấu silo ở đây có 2 kiểu phần tử, 3 bộ hằng số đặc trưng, và 2 loại vật liệu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 87 - Mỗi khi có nhiều kiểu phần tử, nhiều hằng số đặc trưng và nhiều loại vật liệu, cần đẩm bảo là mỗi phần tử được ấn định cho những thuộc tính thích hợp. Có ba cách để thực hiện việc này: + Ấn định thuộc tính cho mô hình trước khi chia lưới. + Ấn định “tổng thể” cho vật liệu, kiểu phần tử, và hắng số đặc trưng trước khi chia lưới. + Thay đổi thuộc tính phần tử sai khi chia lưới. - Nếu không có một ấn định nào được thực hiện, ANSYS sử dụng các giá trị mặc định: MAT = 1, TYPE=1, và REAL = 1 cho tất cả các phần tử trong mô hình. Chú ý: Các TYPE, REAL,MAT kích hoạt hiện thời sẽ điều khiển quá trình chia lưới. 2.11.4. Điều khiển mật độ lưới. - FEM cung cấp nhiều công cụ để điều khiển mật độ lưới, nằm ở hai mức: Tổng thể là cục bộ: + Điều khiển tổng thể: Kích thước thông minh. Kích thước phần tử tổng thể. Kích thước mặc định. + Điều khiển địa phương: Kích thước điểm. Kích thước đường. Kích thước diện tích. - Xác định kích thước phần tử bằng cách ấn định các khoảng chia trên tất cả các đường có tính đến độ cong, vị trí lân cận lỗ và các đặc tính khác, và bậc phần tử. - Chức năng kích thước thông minh để tắt theo mặc định, tuy nhiên nó có thể dùng trong chia lưới tự do. Nó không có tác dụng chia cho lưới có quy tắc. 2.12. Đặt tải. 2.12.1. Định nghĩa tải. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 88 + Những ràng buộc DOF: áp đặt bằng DOF, ví dụ như chuyển vị trong một phân tích ứng suất, hoặc nhiệt độ trong một phân tích nhiệt. + Tải tập trung: Tải đặt vào điểm, ví dụ như lực hoặc tiêu thụ dòng nhiệt. + Tải bề mặt: Tải phân bố trên toàn bộ bề mặt, ví dụ như áp suất hoặc đối lưu. + Tải vật thể: Tải thể tích hoặc tải trường, ví dụ nhiệt độ (gây nên giãn nở nhiệt) hoặc sự sinh nhiệt bên trong. + Tải quán tính: Tải khối lượng kết cấu hoặc tải quán tính, ví dụ trọng lực hoặc vận tốc quay. - Có thể đặt tải trên mô hình hình học hoặc trực tiếp trên mô hình FEM (các nút là các phần tử). + Đặt tải trên mô hình hình học dễ hơn vì phải chọn ít thực thể hơn. + Hơn nữa, tải đặt trên mô hình hình học không phụ thuộc vào lưới (mesh). Do đó không cần đặt tải khi thay đổi mesh. - Dù cho cách đặt tải như thế nào, thì FEM cũng cần có tải trên mô hình phần tử hữu hạn. Vì thế, tải đặt trên mô hình hình học sẽ được tự động chuyển đổi đến các nút và phần tử trong quá trình giải. 2.12.2. Hệ toạ độ nút (Nodal Coordinate System - NCS) - Tất cả các lực, chuyển vị và các đại lượng nút phụ thuộc vào hướng khác được biểu diễn trong hệ tọa độ nút NCS. + Các đại lượng nhập vào: - Lực và mômen: FX, FY, FZ, MX, MY, MZ. - Các ràng buộc về chuyển vị: UX, UY, UZ, ROT(X), ROT(Y), ROT(Z). - Các phương trình tương tác và ràng buộc. + Các đại lượng đưa ra: - Các chuyển vị: UX, UY, UZ, ROT(X), ROT(Y), ROT(Z). - Các phản lực: FX, FY, FZ, MX, MY, MZ. - Một hệ tọa độ nút được gắn với mỗi nút trong mô hình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 89 - Mặc định, NCS song song với các hệ tọa độ tổng thể, có nghĩa là tất cả các lực và chuyển vị áp đặt được biểu diễn trong hệ tọa độ Đề các tổng thể theo mặc định. - Nếu cần ta có thể quay NCS sang một hướng khác. Ví dụ: + Để mô phỏng ổ đỡ bi đặt nghiêng + Để đặt lực hướng kính. + Để đặt các ràng buộc hướng kính. 2.12.3. Các ràng buộc chuyển vị. - Các ràng buộc chuyển vị cũng dùng để áp đặt các BC đối xứng hoặc phản đối xứng + Điều kiện biên đối xứng: Chuyển vị dài ngoài mặt phẳng và chuyển vị góc trong mặt phẳng được cố định. + Điều kiện biên phản đối xứng: Chuyển vị dài trong mặt phẳng và chuyển vị góc ngoài mặt phẳng được cố định. 2.12.4. Lực tập trung. - Lực là một tải tập trung (hoặc “tải điểm”) mà có thể đặt nó ở một nút hoặc một điểm. - Tải điểm thích hợp cho các mô hình phần tử đường như dầm, thanh, lò xo. Trong các mô hình khối và vỏ, tải điểm th ường gây ra suy biến ứng suất, nhưng có thể chấp nhận được nếu ta bỏ qua các ứng suất trong vùng lân cận. Nhớ rằng ta có thể dùng Select logic để “bỏ qua” các phần tử trong vùng lân cận của tải điểm. 2.12.5. Kiểm tra các kết quả. - Luôn cần tiến hành “kiểm tra bản chất vật lý” để đảm bảo rằng lời giải là khả dĩ. - Những thông số cần kiểm tra phụ thuộc vào kiểu bài toán, chẳng hạn một vài câu hỏi cần phải trả lời là: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 90 - Lời giải FAE có phù hợp với kết quả tính tay hay kết quả thực nghiệm không? - Lời giải cho trường chuyển vị có đúng không? Trước hết cần kiểm tra lời giải chuyển vị FEM vì trường ứng suất FEM là các kết quả dẫn suất. - Các phản lực có cân bằng với tải áp đặt không? - Ứng suất lớn nhất nằm ở vị trí nào? + Nếu nó ở một vị trí không xác định, ví dụ như điểm đặt tải hoặc một góc lõm, thì giá trị thường là vô nghĩa. - Giá trị ứng suất có vượt quá giới hạn đàn hồi hay không? + Nếu vậy thì có thể cường độ tải bị sai, hoặc có thể cần thực hiện phân tích phi tuyến. - Lưới FEM có phù hợp không? + Đây luôn là một vấn đề được tranh luận, nhưng ít nhất là ta có thể tin tưởng vào lưới chia bằng cách sử dụng giá trị ước lượng lỗi chia lưới của phần mềm. + Các cách khác để kiểm tra tính phù hợp của lưới: • Hiển thị lời giải phần tử (ứng suất không bị trung bình hóa) và xác định những phần tử có gradient ứng suất cao. Những vùng này sẽ cần chia lưới mịn hơn. • Nếu có một sự khác biệt đáng kể giữa các đường đồng mức ứng suất nút (được trung bình hóa) và các đương đồng mức ứng suất phần tử thì có thể là lưới đã được chia quá thô. • Nếu có một sự khác biệt đáng kể giữa đồ họa Power và đồ họa đầy đủ của ứng suất thì có thể là lưới được chia qua thô. • Chia lại lưới với gấp đôi số phần tử, tính lại và so sánh kết quả. (Không phải lúc nào cũng ứng dụng được). Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 91 CHƯƠNG III : MÔ HÌNH HÌNH HỌC VÀ MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN CỦA BÀI TOÁN THÂN MÁY TIỆN 3.1. Xây dựng mô hình hình học thân máy * Máy tiện T616 * Sơ đồ tính toán thân máy tiện. 3.1.1. Cụm thân máy. 3.1.1.1. Các dạng thân máy chủ yếu. Cụm thân máy bao gồm các bộ phận không chuyển động như thân máy,truh máy, khung xà, giá đỡ... và các bộ phận chuyển động như bàn máy, bàn dao, bàn quay... yêu cầu đối với các chi tiết của cụm thân máy phải có độ cứng vững cao, có khả năng chống lại rung động. Giữ được độ chính xác, có tính công nghệ trong kết cấu, có thể giảm được trọng lượng mà vẫn đảm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 92 bảo ổn định của máy, thuận lợi bố trí các bộ phận của máy, có nơi chứa được dầu bôi trơn, dung dịch làm mát, các trang thiết bị điện. Thân máy là chi tiết quan trọng trong các chi tiết của cụm thân máynó được dùng làm chuẩn để tổ hợp các bộ phận của máy tạo thành bố trí chung của máy. Thân máy có thể nằm ngang, trụ đứng hay hình khung. Thân máy nằm ngang có thể có đế là các bệ máy hoặc đế làm liền thành một khối. Thân máy có đế là bệ thường được dùng cho các máy để gia công các chi tiết dài với lực cắt không lớn lắm. Thân máy có đế làm liền thành một khối dùng khi lực cắt lớn, đường kính gia công lớn và khi cần bố trí bên trong thân máy các cơ cấu và các tổ hợp cần thiết khác nữa. Thân máy hình khung thường sử dụng đối với các mày gia công nhiều dao (như các máy bào giường, máy phay giường...). Thân máy trụ đứng như thân máy khoan, máy doa, máy phay, máy xọc... Trên thân máy có hệ thống các đường dẫn (các sống dẫn hướng) để dẫn hướng cho sự di chuyển của các bàn máy, bàn dao... hoặc sử dụng cho việc lắp đặt các bộ phận máy. 3.1.1.2. Vật liệu làm thân máy. Phần lớn thân máy được đúc từ gang CЧ 21-40 và CЧ 32-52. Trong trường hợp đặc biệt cần thiết sử dụng gang có độ bền cao với cầu hóa. Thân máy làm bằng gang đúc có khả năng chống rung động cao, vì gang có hệ số ma sát trong lớn nên tạo ra khả năng làm tắt các dao động. Cũng có thể chế Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 93 tạo thân máy bằng thép đúc, trọng lượng thân máy có thể giảm 30%. Hoặc sử dụng thân máy bằng thép hàn, khi sử dụng thân máy bằng thép hàn cần chú ý đến kết cấu các thanh giằng sao cho đảm bảo được độ cứng vững và độ chính xác cần thiết về hình dáng. Đối với các máy nặng, không đòi hỏi độ chính xác cao thì thân máy có thể làm bằng bê tông cốt thép. 3.1.1.3. Các kết cấu của thân máy. Kết cấu thân máy rất phức tạp, hình thù khác nhau, là kết cấu thân máy nằm ngang. Thân máy gồm vách dọc (có thể 2 hoặc nhiều hơn) được nối với nhau bằng các vách ngang để tăng độ cứng vững cho thân máy. Các vách ngang này cũng rất đa dạng, có thể là vách ngang chữ nhật, dạng chữ П hay vách chéo. Các vách dọc thường có dạng chữ T, phía trên bố trí sống dẫn hướng . Sống dẫn hướng có thể làm liền vào vách hay làm rời sau đó ghép vào. Số lượng vách ngang phụ thuộc vào chiều dài của thân máy. Khoảng cách giữa các vách ngang với nhau thường bằng chiều rộng của thân máy. Mặt cắt ngang của thân máy có thể có nhiều hình dáng prôfin khác nhau. Có thể la prôfin kín hay prôfin hở. Thân máy có vách nghiêng tạo điều kiện thuận lợi cho việc thoát phoi ra phía sau máy. Các sống dẫn hướng nằm trên cùng một độ cao. Kết cấu này cho độ cứng vững cao và việc lấy phoi cũng thuận tiện. Các thân máy có prôfin kín có độ cứng vững cao hơn so với các thân máy có prôfin hở. 3.1.1.4. Tính toán thân máy theo phương pháp truyền thống. Thân máy là một chi tiết quan trọng trong tất cả các chi tiết của cụm thân máy. Nếu trong quá trình làm việc nó bị biến dạng và rung động sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ độ chính xác của máy. Chỉ tiêu chính để đánh giá khả năng làm việc của thân máy là độ cứng vững. Việc tính toán thiết kế thân máy hiện nay chủ yếu dựa vào kinh nghiệm mà chưa có một trình tự tính toán chính xác. Tính toán thân máy theo độ cứng vững bao gồm một số vấn đề cơ bản sau: 1. Chọn sơ đồ tính toán của thân máy. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 94 Trên cơ sở các dạng điển hình của thân máy sơ đồ tính toán thường được chọn là dầm hay khung. Đối với các máy đơn giản, thân máy nằm ngang được đặt trên hai bệ ta có thể coi là một dầm nằm ngang đặt trên hai gối đỡ, trong đó lt là chiều dài tính toán, được xác định bằng khoảng cách giữa hai chân của máy. Đối với các thân máy đứng (trụ) ta có thể coi là một dầm công xôn với chiều dài tính toán: lt = l1 + l2 còn đối với các thân máy hình cổng thì sơ đồ tính toán ta coi là một khung siêu tĩnh (như các mày phay giường, máy bào giường). 2. Xác định, phân tích các lực tác dụng lên thân máy. Trong quá trình làm việc, thân máy chịu tác dụng của các lực gồm: Lực cắt, trọng lượng của các bộ phận máy và của phôi gia công, lực quán tính. Tùy từng kết cấu và sơ đồ cụ thể ta phân tích các lực theo các thành phần khác nhau để thuận lợi cho quá trình tính toán. Ví dụ : Phân tích lực tác dụng lên thân máy tiện. Giả sử chi tiết gia công trên máy được gá trên hai mũi tâm có đường kính được và trọng lượng G. Lực cắt tác dụng lên ụ trước, ụ sau và bàn dao. Các thành phần của lực cắt là Pz, Py, Px. Gọi A và B là các phản lực nằm trong mặt cắt phẳng vuông góc với trục của chi tiết gia công. Ta có: Trên ụ trước: 2 . GP l bZ zA −= xyA Pl dP l bY 2 . += 22 AA YZA += Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 95 Trên ụ sau: 2 . GP l bZ zB −= xyB Pl dP l bY 2 . −= 22 BB YZB += Lực chiều trục XA tác dụng lên ụ trước bao gồm lực cắt Px, phản lực tại mũi tâm A.tgα (là góc nửa mũi tâm) và lực xiết căng ban đầu của ụ động C o (Co≈ 0,25Px). XA = Px+ Atgα + Co Lực chiều trục tác dụng lên ụ sau XB sẽ thay đổi trong quá trình cắt gọt. Lực cắt Px có xu hướng làm giảm lực căng ban đầu C o. Do vậy để tính toán có thể lấy giá trị lớn nhất của XB. XB = Btgα + Co Lực cắt tác dụng lên bàn dao sẽ làm cho thân máy bị uốn và xoắn. Mô men uốn trong mặt phẳng thẳng đứng của thân máy là: MU = Px.c Và mô men xoắn lớn nhất là: Mx = Py.c Ở đây c là khoảng cách từ đường tâm máy (tâm chi tiết) đến trục của thân máy. Sau khi xác định được các lực tác dụng lên thân máy, ta vẽ được các biểu đồ mô men uốn (MU) trong các mặt phẳng thẳng đứng, nằm ngang và biểu đồ mô men Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 96 xoắn (Mx). Các biểu đồ này cần thiết cho việc tính toán biến dạng của thân máy và các bộ phận khác. 3. Tính biến dạng của thân máy. Việc tính toán biến dạng của thân máy dưới tác dụng của tải trọng là một bài toán phức tạp. Việc tính toán này phụ thuộc nhiều vào tiết diện ngang của thân máy là prôfin kín hay prôfin hở. a. Tính toán biến dạng của thân máy có tiết diện ngang là prôfin kín. Khi tiết diện ngang của thân máy là prôfin kín thì việc tính biến dạng uốn và xoắn theo những phương pháp thông thường trong sức bền vật liệu. Ảnh hưởng của các gân ngang và khoang trống trong thân má y có tiết diện ngang là prôfin kín đến các biến dạng uốn và xoắn không lớn lắm và có thể bỏ qua. Trong trường hợp tiết diện ngang của thân máy thay đổi theo chiều dài thì có thể xác định tiết diện tính toán là tiết diện tại 1/3 chiều dài kể từ phía có tiết diện lớn nhất. Nếu trên các thành máy có các cửa sổ dùng để lắp đặt các cơ cấu khác hoặc các trang bị điện thì sẽ làm giảm độ ckứng vững của thân máy. Cửa sổ đặt trên mặt phẳng thẳng góc với phương của lực tác dụng gây ra uốn và càng xa trục trung hòa của tiết diện tính toán thì càng làm giảm độ cứng vững của thân máy, có thể hạ thập độ cứng vững từ 2 đến 10 tấn. Tính biến dạng xoắn có thể áp dụng công thức tính cho prôfin thành mỏng: ∑= i itx l GF lM δ ϕ . 4 . 2 Trong đó: φ là góc xoắn (rad) G là mô đun đàn hồi trượt (Пa) lt là chiều dài tính toán (m) F là diện tích giới hạn bởi các thành vách tính từ đường trung bình (m3) Mx là mô men xoắn (N.m) li là chiều dài của phần thứ i (m) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 97 δi Là chiều dày thành của phần thứ i (m) Nếu chiều dày của tất cả các thành như nhau thì ta có: ∑ = δδ Cl i i Trong đó: C là chu vi của prôfin mặt cắt theo đường trung bình: δ ϕ 24 .. GF lCM tx= b. Tính toán biến dạng của thân máy có tiết diện ngang là prôfin không kín (hở). Khi mặt cắt ngang của t hân máy là prôfin không kín, trong quá trình tính toán biến dạng của thâm máy ta cần phải kể đến sự ảnh hưởng của các gân ngang nối các thành vách dọc của thân máy. Theo kết quả của nghiên cứu thực nghiệm thì các sườn ngang này ảnh hưởng không lớn lắm khi thân máy bị uốn trong mặt phẳng thẳng đứng. Vì vậy khi tính biến dạng có thể lấy mô men quán tính Jy đối với trục trung hòa Y - Y. Do vậy: để tăng độ cứng vững cho thân máy ở trong mặt phẳng thẳng đứng ta cần làm thêm các thành bên trong (thành kép). Xét t 1 – Z1 z – Z. Nh . Jt = Ku.Jz : : Ku = 0,1-0,2 П: Ku = 0,,3-0,45 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 98 : Ku = 0,4-0,5 . : - : Kx = 0,1 – 0,2 - П: Kx = 0,15 – 0,3 - : Kx = 0,2 – 0,4 . , : tbtLL ..ε=∆ Ở đây: L là chiều dài thân máy (m) Ε là hệ số biến dạng dài (1/oC) ttb là nhiệt độ trung bình (oC) L như sau: H tLX 8 2∆ = ε H tL∆ = εϕ Ở đây: Δt là sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt trên và dưới của thân máy (oC) H là chiều cao thân máy (m) . . . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 99 . δ1 . (ngang) δ2 = Δd2/2 = fu.ng δ3 = φ.c . . δ2 δ3 : fo = fu.ng + φ.c , nó không được vượt quá 5 -10% biến dạng của dụng cụ cắt. Đối với các máy tiện kích thước trung bình thì biến dạng tổng cộng của thân máy thu gọn về dao nằm trong giới hạn: fo = (0,04-0,07)mm. trị số biến dạng fo tỷ lệ với thành phần lực cắt hướng kính Py theo công thức: f o = kPy/E Hệ số thực nghiệm k được xác định theo từng máy: Máy 1A62 - hệ số k = 105;Máy 1K62 - hệ số k = 84; Máy 16K20 - hệ số k = 63. Các thân máy tiện có chiều rộng B bằng chiều cao H, máy ngắn, sườn chéo, prôfin mặt cắt ngang kín sẽ cho độ cứng vững cao. Trong quá trình tính toán thân máy cũng có thể tính một cách đơn giản hóa bằng cách xác định ứng suất lớn nhất phát sinh trong thân máy không được vượt quá 10 - 20Mпa. Trị số thấp của ứng suất cho phép xác định điều kiện bảo toàn độ chính xác chiều dài và qua đó gián tiếp tính độ cứng. 3.1.2. Mô hình hình học với Mechanical Destop * Sơ đồ hoá tính toán Thân máy tiện theo dạng dầm khi sử dụng phần mềm Mechanical Destop 6.0 để kiểm tra biến dạng . Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 100 Vì trong phần mềm Mechanical Destop 6.0 chỉ tồn tại các thư viện mặt cắt ngang: Nhận thấy khi kiểm tra độ bền của chi tiết máy hay bộ phân máy thông qua phần mền Mechanical Destop 6.0, chỉ kiểm tra đối với các mặt cắt ngang có tiết diện được coi là không thay đổi. Vì vậy khi kiểm tra theo phần mềm này biên dạng hình học của đối tượng không được sát với mô hình thực tế. 3.1.3. Mô hình FEM của thân máy. * Mô hình hoá thân máy Tiện tính toán theo phần tử hữu hạn đối tượng khảo sát sát với mô hình thực (tiết diện đối tượng thay đổi, và đã kể ảnh hưởng thành, vách, gân, gờ..) * Sơ đồ tính theo phương pháp phần tử hữu hạn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 101 3.2. Xác định các thông số cơ bản của mô hình hình học 3.2.1. Thông số cơ học của vật liệu. - Chi tiết gia công : Đường kính 320 mm; chiều dài 850 mm - Vật liệu: Thép 45 - HB = 107 - E = 2.107 N/cm2 - γ = 7,8 Kg/dm3 3.2.2. Thông số hình học của mô hình. 300 A A 200 270 450 400 40 300 350 10 1300 320 330 1850 550 B B Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 102 30 50 30 90 340 240 160 70 30 300 120 A-A B-B 3.3. Tính toán bộ tham số ngoại lực tác động tĩnh lên trục chính và thân máy 3.3.1. 3 max1D Chế độ cắt tính toán. - Chiều sâu cắt tính toán t* được xác định theo công thức 3.19 (Thiết kế Dụng cụ cắt) t* = 0,7. = 0,7. 3 240 = 4,35 (mm) Lấy t* = 4,4 (mm) - Lượng chạy dao tính toán S* được xác định theo công thức 3.20 ( Thiết kế Dụng cụ cắt ) S* = 0,4.t* - 0,3 = 0,4. 4,4 – 0,3 = 1,46 (mm/vg) - Tốc độ cắt tính toán V* được xác định theo công thức: V* = vv yx v s.t C . Kv Tra bảng 4.58(2-TK.DCC), ta chọn vật liệu làm dao là thép P 18 , vật liệu gia công là thép các bon có δb = 700 N/mm2. Trong đó: xv= 0.25 - là số mũ xét tới ảnh hưởng của t đến v Cv - để đặc trưng cho chế độ cắt nặng nhọc, khó khăn hơn chế độ cắt gọt hợp lý trên đây. chọn Cv= 31,6 ; Kv= 1,09 ⇒ V* = 66,025,0 46,1.4,4 6,31 1,09 = 18,52 ( m/ph) 3.2.2. Tính lực cắt: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 103 Lực cắt khi tiện được tính theo công thức, theo bảng 9 ( Thiết kế Dụng cụ cắt, Tr 201) + Lực tiếp tuyến : pz = Cpz . txpz . S ypz Cpz = 2000, Xpz = 1, Ypz = 0,75 ⇒ Pz= 2000 .4,41. 1,460.75 =11688,19 (N) + Lực hướng kính: Py =Cpy. txpy.Sypy Cpy =1250, Xpy= 0,9 , Ypy= 0,75 ⇒ Py = 1250 . 4,40.9.1,460,75 = 6299,15(N) + Lực chiều trục : Px = Cpx.txpx. Sypx Cpx =65 0 , Xpx =1,2 , Ypy = 0,65 ⇒ Px =650.4,41,2.1,460,65 = 4912,10(N) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 104 Chương IV: TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH THÂN MÁY TIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRÊN HỆ THỐNG COSMOS/ANSYS 4.1. Sơ đồ tính 4.2. Phân tích hệ thống ngoại lực tác dụng G2G1 G4 G3 PZ Px Py G5 Px Py PZ Trong đó: G1 = 4000 N ( Trọng lượng của Hộp tốc độ) G2 = 1000 N ( Trọng lượng của Ụ động) G3 = 3000 N (Trọng lượng của Hộp chạy dao) G4 = 427,04 N (Trọng lượng của chi tiết gia công) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 105 G5 = 5966,5 N (Trọng lượng của Thân máy) Pz =11688,19 (N) (Lực tiếp tuyến) Py = 6299,15(N) (Lực hướng kính) Px = 4912,10(N) (Lực chiều trục) Phân tích lực tại vị trí khảo sát về Ụ trước và Ụ sau: G2G1 G4 G3 ZA XA YA ZB XB YB MYA MYB G5 PZ Py PxMXA MZBMZA * Lực tác dụng lên Ụ trước: 575,5597 2 04,427 2 19,11688 22 1 =−=−= GPZ zA (N) 496,37271,4912 850 100 2 15,6299 2 . 2 1 =+=+= xyA Pl dPY (N) 926,5724469,3727575,5597 2222 =+=+= AA YZA (N) XA = Px+ Atgα +0,25Px =10022,763 (N) MYA = Pz.0,16 = 4912,1 . 0,16 = 785,936 (Nm) MXA = ZA.0,16 = 575,5597 . 0,16 = 845,612 (Nm) MZA =YA .0,55-XA.0,16 = 446,46(Nm) * Lực tác dụng lên Ụ sau: 575,5597 2 04,427 2 19,11688 22 1 =−=−= GPZ zB (N) 681,25711,4912 850 100 2 15,6299 2 . =−=−= xyB Pl dP l bY (N) 064,6160681,2571575,5597 2222 =+=+= BB YZB (N) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 106 XB = Btgα + 0,25Px= 4929,365 (N) MYB = Px.0,16= 785,936 (Nm) MZB =YB .0,55-XB.0,16= 625,426(Nm) Di chuyển các lực về thân máy ( theo mô hình hình học) ta có: G2 ZB XB YB MYB1 G1 ZA XA YA MXA1 MYA1 G4 G3 Py Mx PZ Px MXB1 G5 MZA MZB MYA1 = XA.0,16 +MYA = 2389,578 (Nm) MXA1 = YA.0,16 = 596,39 (Nm) MX = Py.0,16 = 1007,864 (Nm) MYB1 = XB.0,16 +MYB = 1574,634 (Nm) MXB1 = YB.0,16 = 411,469 (Nm) Rút gọn G2 ZB XB YB MYB1 G1 ZA XA YA MXA1 MYA1 G Py Mx Px MXB1 MZA MZB Ta có G = Pz+G3+G4+G5= 21081,73 (N) Sơ đồ ngoại lực và nội lực tác dụng vào thân máy. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 107 G2=1000 N XB=4929,365 N YB=2571,681 N MYB1=1574,634 Nm ZB=5597,575 N G1=4000 N ZA=5597,575 N XA=10022,763 N YA=3727,469 N MXA1=596,39 Nm MYA1=2389,578 Nm G=21081,73 N Py=6299,15 Mx =1007,864 Nm Px=4912,1 N MXB1=411,469 Nm MZA=446,46 Nm MZB=625,426 Nm Mô hình 3D thân máy tiện. 4.3. Đơn vị tính. - Chiều dài : m - Khối lượng : kg - Thời gian : s - Lực : kg - Áp suất : Pa 4.4. Ứng dụng phần mềm ANSYS/ COSMOSS 4.4.1. Khởi động chương trình Ansys, giao diện Ansys. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 108 4.4.2. Xây dựng mô hình học. 4.4.3. Định hướng bài toán. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 109 4.4.4. Tạo mô hình phần tử hữu hạn. 4.4.5. Khai báo các thuộc tính của vật liệu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 110 4.4.6. Khai báo các điều kiện biên. 4.4.7. Đặt tải trên mô hình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 111 4.4.8. Giải. 4.4.9. Kết quả. 4.4.9.1. Dạng mô hình phần tử nút (gồm 16073 phần tử) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 112 4.4.9.2. Mô hình dạng đánh số điển nút (gồm 29993 nút) 4.4.9.3. Mô hình dạng ứng suất: * Ứng suất theo phương ox: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 113 * Ứng suất theo phương oy: * Ứng suất theo phương oz: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 114 * Trường ứng suất tương đương theo Von Mises 4.4.9.5. Mô hình dạng chuyển vị: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 115 * Theo phương ox. * Theo phương oy. * Theo phương oz. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 116 * Chuyển vị tổng: 4.4.9.6. Mô hình phân bố véc tơ chuyển vị và ứng suất tại các nút. * Phân bố véc tơ chuyển vị tại các nút. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 117 * Phân bố véc tơ ứng suất tại các nút. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 118 4.4.9.7. Mô hình dao động riêng. * Các tần số dao động riêng. ***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE ***** SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 0.41091 1 1 1 2 0.64470 1 2 2 3 0.73091 1 3 3 4 0.79875 1 4 4 5 1.0106 1 5 5 * Mô hình dao động riêng với tần số f1 = 0,42091 (Hz) * Mô hình dao động riêng với tần số f1 = 0,64470 (Hz) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 119 * Mô hình dao động riêng với tần số f1 = 0,73091 (Hz) * Mô hình dao động riêng với tần số f1 = 0,79875 (Hz) Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 120 * Mô hình dao động riêng với tần số f1 = 1,0106 (Hz) 4.5. Kết quả dạng dữ liệu 4.5.1. Ứng suất tương đương theo Von Mises Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 121 Smax = 1,249 Smin = 0,564E-03 4.5.2. Chuyển vị : * Th eo phương ox (Node 3381): Ux = -0.12438E-04 * Th eo phương oy (Node 2865): Uy = -0.46546E-05 * Th eo phương oz (Node 1330): Uz = -0.56923E-05 * Tổng (Node 3381): Usum = 0.12454E-04 4.5.3. Phản lực lớn nhất: * Th eo phương ox: Fx = 259.75 (kG) * Th eo phương oy: Fy = 724.91 (kG) * Th eo phương oz: Fz = 18.130 (kG) 4.6. Đánh giá và kết luận. 4.6.1. Đánh giá. - Công cụ phần mềm dễ thiết kế, gia công, hoạt động của mô hình đáp ứng được những yêu cầu đề ra. - Thao tác đơn giản, không cần tính toán. - Độ chính xác đạt yêu cầu. - Việc lựa chọn phần mềm để kiểm tính toán sức bền dễ dàng, kinh tế. 4.6.2. Kết luận. 4.6.2.1. Kết luận chung - Xây dựng mô hình tính thân máy tiện đầy đủ hơn tính bằng tay. - Sử dụng phương pháp số vào trong quá trình thiết kế. - Ứng dụng phần mền trong thiết kế máy và kết quả sau khi mô phỏng tính toán chấp nhận được. - Các tần số dao động riêng của thân máy không trùng với tần số kích thích của máy. - Việc đưa phần mềm trợ giúp cho quá trình tính toán sức bền là điều hết sức cần thiết. Kết quả của đề tài có thể sử dụng hiệu quả vào giảng dạy môn học “Sức bền vật liệu” và môn “Cơ học kết cấu” dưới các hình thức: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 122 - Sử dụng kết quả của đề tài (quá trình biến dạng và chuyển vị của cơ hệ) làm dữ liệu để xây dựng thiết kế các môn hình phức tạp mà phương pháp truyền thống không thể đáp ứng đươc. - Xác định nhanh và chính xác các kết quả của bài toán (ứng suất, biến dạng), giúp cho quá trình thiết kế rút ngắn thời gian. - Qua đề tài có thể giới thiệu cho sinh viên cách thức giải bài toán sức bền bằng phần mềm ANSYS thông qua hai cách (dùng thanh công cụ hoặc lập trình bằng các câu lệnh). Tạo điều kiện cho người học làm quen với việc ứng dụng công nghệ thông tin trong suốt quá trình học và công tác sau này. - Do các bước giải bài toán bằng phần mềm này ngắn gọn, đơn giản vì vậy Giáo viên có thể đưa việc ứng dụng phần mềm vào các bài giảng ngay trên lớp để kiểm tra độ bền chi tiết. - Qua đây hướng dẫn cho sinh viên có thể thực hiện tính toán một số bài toán cơ bản và làm quen với việc ứng dụng tin học trong học tập, để kiểm tra nhanh và chính xác các kết quả tính toán. - Việc ứng dụng phần mềm không đòi hỏi cần phải có trình độ tin học cao mà vẫn có thể sử dụng có hiệu quả cao trong lĩnh vực chuyên môn. - Tuy nhiên trong khuôn khổ báo cáo khoa học do thời gian còn hạn chế vì vậy những vấn đề khác: Máy móc thiết bị trong công nghiệp nặng, rung động, … 4.6.2.2. Những kiến nghị - Trong báo cáo mới chỉ khảo sát mộ t bài toán cơ bản , còn các bài toán phức tạp hơn cần tiếp tục được nghiên cứu và làm rõ. - Là các phần mềm mạnh, đặc biệt là phần mềm ANSYS với rất nhiều tính năng ưu việt trợ giúp cho việc giảng dạy và nghiên cứu các môn khoa học kỹ thuật. Vì thế phần mềm rất xứng đáng nằm trong sự quan tâm, khai thác ứng dụng trong các lĩnh vực khoa học trong thời đại Tin học hoá. 4.6.2.3. Hướng phát triển của đề tài 1. Nghiên cứu ứng dụng phần mềm vào việc tính toán bền, mô phỏng quá trình biến dạng của các kết cấu không gian, chi tiết máy có hình dáng phức tạp như Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 123 các khuôn có hình dáng phức tạp, các chi ti ết máy làm việc trong các môi trường đặc biệt... 2. Nghiên cứu để áp dụng phần mềm vào các ngành khác: truyền nhiệt, thuỷ lực, điện, địa chất... 3. Xây dựng các bước, chương trình liên kết giữa phần mềm ANSYS với các phần mềm thiết kế mạnh khác: Pro/engineer, CAD, Mechanical Desktop, Catia, Inventer... để thuận lợi cho quá trình dựng mô hình các chi tiết. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phương pháp phần tử hữu hạn tính toán khung và móng công trình làm v iệc đồng thời với nền - Th.s Đặng Tính - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 1999. [2] GS.TS. Nguy ễn Văn Phái, TS. Trương Tích Thiện, Ths. Nguyễn Tường Long, Ths. Nguyễn Định Giang, Giải bài toán cơ kỹ thuật bằng chương trình ANSYS, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Tp. Hồ Chí Minh, 2003. [3] Phương pháp phần tử hữu hạn – Hồ Anh Tuấn [4] Kỷ yếu, Hội thảo toàn quốc về giảng dạy Nguyên lý-Chi tiết máy, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên, 11&12/5/2008. [5]. Đinh Bá Trụ, Hoàng Văn Lợi, Hướng dẫn sử dụng ANSYS, Hà Nội, 2003. [6] PGS. TS Nguyễn Văn V ượng, Sức bền vật liệu, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 2000. [7] Tuyển tập công trình, Hội nghị khoa học toàn quốc, Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 8, Thái Nguyên 25-26/8/2006. [8] Machine Design A Cad Approach - Andrew D. Dimarogonas W. Palm Professor of Mechanical Design Washington University, St. Louis, Missouri, USA [9] . Handbook of machine tool analysis / loan D. Marinescu, Boloc Dan, Constantin lspas. [10] . The Finite Element Method : Volume 1, The Basis (Finite Element Method Ser) (Hardcover) by O . C . Zienkiewicz & R . L . Taylor. [11] . The Finite Element Method : Volume 2, The Basis (Finite Element Method Ser) (Hardcover) by O . C . Zienkiewicz & R . L . Taylor. [12] .The Finite Element Method For Solid and Structural Mechanics , Sixth Edition by O . C . Zienkiewicz [13] . Manufacturing Automation [14] . Computer Aided Manufacturing / Tien Chien Chiang – Prentice Hall – 1998 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 125 [15]. Y. Nakasone, S. Yoshimoto,T. A. Stolarski, Engineering analysis with ANSYS software, 2006. [16]. David V. Hutton, Fundamentals of Finite Element, 2004. [17] Finite Element Method (FEM, The University of Auckland, New Zealand 2005. [18] ://www.//ANSYS\5.HTM [19] ://www.//ANSYS.com [20] .mece.ualberta.ca/tutorials/ansys/CL/CPP/DataPlotting, Copyright University of Alberta. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 126 PHỤ LỤC 1. Phản lực tại các nút. PRINT REACTION SOLUTIONS PER NODE ***** POST1 TOTAL REACTION SOLUTION LISTING ***** LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z SOLUTIONS ARE IN GLOBAL COORDINATES NODE FX FY FZ 416 19.536 -7.5511 -3.4331 420 -9.7650 -1.7349 -26.238 421 -9.8019 -16.715 2.3506 422 -3.1809 -0.91005 -0.19905 423 4.6023 4.8014 4.5732 424 8.3240 6.7958 0.43560 425 25.624 24.861 7.0247 464 -13.037 -6.1698 -4.0611 468 -0.79428 21.726 -13.883 469 0.53745E-01 -18.271 12.284 470 -3.4476 14.132 -8.6326 502 31.420 41.676 0.84142 506 -0.48774 -7.2679 9.2202 507 -1.1017 2.9491 1.8327 508 -10.937 14.307 22.249 509 -16.593 18.798 3.9727 510 -7.7197 28.013 8.6208 648 -9.3052 33.108 14.752 649 -2.3634 -3.7967 -8.7621 650 -2.6690 -21.144 -13.206 681 -36.743 28.570 29.895 685 48.467 38.777 43.509 686 -4.2350 146.55 111.96 687 -1.3647 43.328 50.762 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 127 688 0.21440 125.13 90.736 1102 0.52925E-01-0.35187E-01 0.50383 1103 -50.679 -52.825 23.487 1104 0.72046 -1.7081 0.19519 1105 0.83034 0.23014 0.94110 1106 1.6696 -9.8867 1.0655 1107 0.75761 -1.5411 3.0805 1108 -1.3607 -19.065 4.4580 1109 -0.56888 -4.5725 5.2109 1110 -2.1339 -25.165 9.9246 1111 1.6122 -12.831 1.3361 1112 16.942 -148.62 80.696 1113 1.3168 -2.6769 -0.37539 1114 0.65361 -0.67468 0.29552E-01 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.Ứng suất tại các phần tử và các nút. PRINT S PRIN ELEMENT SOLUTION PER ELEMENT ***** POST1 ELEMENT NODAL STRESS LISTING ***** LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING X,Y,Z VALUES ARE IN GLOBAL COORDINATES ELEMENT = 1 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 12963 0.11686 0.18227E-01-0.61518E-01 0.17838 0.15477 16079 0.41640E-02-0.61735E-01-0.11208 0.11625 0.10097 12511 0.17582 0.30555E-01-0.57466E-01 0.23328 0.20405 12783 -0.13146E-01-0.95803E-01-0.11953 0.10639 0.96730E-01 ELEMENT= 2 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 11154 0.20184E-01 0.67630E-02-0.54661E-01 0.74845E-01 0.69119E-01 11297 0.18108E-02-0.15159E-02-0.81524E-01 0.83335E-01 0.81723E-01 11299 -0.24486E-03-0.70509E-03-0.67396E-01 0.67151E-01 0.66922E-01 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 128 16080 -0.15125E-03-0.37860E-02-0.70606E-01 0.70455E-01 0.68710E-01 ELEMENT= 3 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16081 0.50756E-02 0.40558E-02-0.19324E-01 0.24400E-01 0.23906E-01 11154 0.10935E-01-0.25054E-02-0.61015E-01 0.71950E-01 0.66260E-01 12358 0.11024E-01 0.18661E-02-0.36482E-01 0.47507E-01 0.43654E-01 16082 0.97847E-02-0.49694E-02-0.57910E-01 0.67695E-01 0.61656E-01 ELEMENT= 4 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16080 0.12748E-02-0.18840E-02-0.68208E-01 0.69483E-01 0.67959E-01 16082 0.20038E-01 0.91351E-02-0.46151E-01 0.66189E-01 0.61467E-01 11154 0.63351E-02-0.55688E-02-0.74128E-01 0.80463E-01 0.75221E-01 11297 0.31359E-02 0.28153E-03-0.75688E-01 0.78824E-01 0.77436E-01 ELEMENT= 5 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16083 0.15353 0.15123E-01-0.14614E-01 0.16815 0.15543 16084 0.15091 0.45234E-02-0.33944E-01 0.18486 0.16894 6084 0.24735 0.42405E-01-0.98509E-02 0.25720 0.23546 6083 0.25549 0.45754E-01 0.40700E-02 0.25142 0.23338 ELEMENT= 6 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16085 0.69284E-01-0.13726E-01-0.10110 0.17038 0.14757 5415 0.86537E-01-0.91701E-02-0.17762 0.26416 0.23164 16086 -0.19194E-01-0.36611E-01-0.15623 0.13703 0.12921 16087 0.54696E-01 0.27420E-04-0.12027 0.17497 0.15504 ELEMENT= 7 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16087 0.43762E-01-0.13890E-01-0.12927 0.17303 0.15260 5415 0.76972E-01-0.34516E-01-0.18870 0.26567 0.23107 16086 0.26793E-01-0.15998E-01-0.13998 0.16677 0.15002 6337 0.44880E-01 0.14263E-01-0.12299 0.16787 0.15484 ELEMENT= 8 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 129 16087 0.17408E-01-0.14089E-01-0.13082 0.14823 0.13526 6337 0.10526E-01-0.13112E-01-0.13302 0.14355 0.13331 6321 0.16582E-01-0.19996E-01-0.10695 0.12354 0.10991 5415 0.73221E-01-0.46245E-02-0.18581 0.25903 0.23020 ELEMENT= 9 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16088 0.30770E-03-0.25804E-03-0.10013E-02 0.13090E-02 0.11371E-02 16089 0.59916E-02 0.11535E-02 0.18624E-03 0.58054E-02 0.53873E-02 9801 -0.65880E-03-0.21849E-02-0.28564E-02 0.21976E-02 0.19505E-02 16090 0.31446E-02 0.36759E-03-0.16719E-02 0.48165E-02 0.41875E-02 ELEMENT= 10 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16088 0.63849E-03 0.40352E-04-0.11994E-02 0.18378E-02 0.16236E-02 10060 0.66113E-03-0.81605E-04-0.48206E-02 0.54817E-02 0.51507E-02 9828 -0.43902E-04-0.28915E-02-0.75733E-02 0.75294E-02 0.65849E-02 9814 0.99362E-04-0.20597E-02-0.52392E-02 0.53385E-02 0.46514E-02 ELEMENT= 11 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16088 0.66575E-03 0.43026E-03-0.10742E-02 0.17399E-02 0.16350E-02 10060 0.34807E-03-0.23645E-03-0.50401E-02 0.53882E-02 0.51210E-02 9823 -0.11286E-04-0.31464E-02-0.57429E-02 0.57316E-02 0.49710E-02 9828 -0.67097E-04-0.28717E-02-0.75635E-02 0.74964E-02 0.65603E-02 ELEMENT= 12 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16088 -0.10524E-03-0.10150E-02-0.18435E-02 0.17383E-02 0.15060E-02 9813 0.40308E-03-0.26578E-02-0.33649E-02 0.37680E-02 0.34689E-02 9801 0.58691E-04-0.37523E-03-0.14751E-02 0.15338E-02 0.13694E-02 9814 -0.26411E-04-0.14589E-02-0.47446E-02 0.47182E-02 0.41899E-02 ELEMENT= 13 SOLID92 NODE S1 S2 S3 SINT SEQV 16088 0.10483E-02 0.14292E-03-0.90577E-03 0.19540E-02 0.16938E-02 9802 0.73328E-04-0.13035E-02-0.48339E-02 0.49072E-02 0.43840E-02 9813 -0.71952E-04-0.28853E-02-0.38581E-02 0.37862E-02 0.34056E-02 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 130 9823 -0.52083E-03-0.36529E-02-0.62829E-02 0.57620E-02 0.49964E-02 . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . 3. Chuyển vị theo các phương ox, oy, oz và chuyển vị tổng tại các nút. PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE ***** POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING ***** LOAD STEP= 1 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN GLOBAL COORDINATES NODE UX UY UZ USUM 1 0.35643E-06 0.38843E-08-0.36695E-06 0.51158E-06 2 0.45181E-06-0.29453E-06-0.34808E-06 0.64190E-06 3 0.37837E-06-0.71094E-07-0.36794E-06 0.53254E-06 4 0.39944E-06-0.13989E-06-0.36037E-06 0.55587E-06 5 0.42305E-06-0.21062E-06-0.35370E-06 0.59028E-06 6 0.27766E-06 0.31157E-06-0.24268E-06 0.48277E-06 7 0.33489E-06 0.25524E-07-0.28620E-06 0.44126E-06 8 0.31947E-06 0.32000E-07-0.23196E-06 0.39610E-06 9 0.30296E-06 0.36987E-07-0.19822E-06 0.36393E-06 10 0.28444E-06 0.42591E-07-0.17319E-06 0.33573E-06 11 0.26757E-06 0.44536E-07-0.15898E-06 0.31441E-06 12 0.25158E-06 0.46516E-07-0.14853E-06 0.29584E-06 13 0.23855E-06 0.49069E-07-0.14055E-06 0.28119E-06 14 0.22752E-06 0.51807E-07-0.13507E-06 0.26962E-06 15 0.21844E-06 0.54419E-07-0.13205E-06 0.26098E-06 16 0.21123E-06 0.57402E-07-0.13038E-06 0.25478E-06 17 0.20672E-06 0.61645E-07-0.12929E-06 0.25150E-06 18 0.20406E-06 0.67244E-07-0.12943E-06 0.25083E-06 19 0.20340E-06 0.75784E-07-0.13095E-06 0.25350E-06 20 0.20437E-06 0.86059E-07-0.13366E-06 0.25892E-06 21 0.20830E-06 0.99518E-07-0.13652E-06 0.26820E-06 22 0.21560E-06 0.11669E-06-0.14098E-06 0.28280E-06 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 131 23 0.22504E-06 0.14633E-06-0.15480E-06 0.30986E-06 24 0.23779E-06 0.18062E-06-0.17275E-06 0.34498E-06 25 0.25933E-06 0.22947E-06-0.20440E-06 0.40210E-06 26 0.17089E-06 0.16100E-06-0.29331E-06 0.37571E-06 27 0.24865E-06 0.26504E-06-0.25958E-06 0.44660E-06 28 0.22366E-06 0.22769E-06-0.27185E-06 0.41925E-06 29 0.19870E-06 0.19402E-06-0.28358E-06 0.39692E-06 30 0.18590E-06 0.86015E-07-0.22625E-06 0.30520E-06 31 0.19971E-06 0.47430E-07-0.18267E-06 0.27478E-06 32 0.20313E-06 0.23509E-07-0.15918E-06 0.25914E-06 33 0.20244E-06 0.32868E-08-0.14352E-06 0.24817E-06 34 0.20219E-06-0.97174E-08-0.13859E-06 0.24532E-06 35 0.20184E-06-0.20909E-07-0.13668E-06 0.24466E-06 36 0.20315E-06-0.30905E-07-0.13700E-06 0.24697E-06 37 0.20580E-06-0.39687E-07-0.13953E-06 0.25179E-06 38 0.21011E-06-0.47443E-07-0.14402E-06 0.25911E-06 39 0.21613E-06-0.54725E-07-0.15001E-06 0.26872E-06 40 0.22487E-06-0.62319E-07-0.15726E-06 0.28139E-06 41 0.23575E-06-0.70319E-07-0.16611E-06 0.29684E-06 42 0.24921E-06-0.81010E-07-0.17632E-06 0.31584E-06 43 0.26504E-06-0.92600E-07-0.18811E-06 0.33795E-06 44 0.28529E-06-0.10687E-06-0.20145E-06 0.36523E-06 45 0.30950E-06-0.12378E-06-0.21701E-06 0.39775E-06 46 0.33710E-06-0.15117E-06-0.24076E-06 0.44097E-06 47 0.36829E-06-0.18082E-06-0.26808E-06 0.49010E-06 48 0.41152E-06-0.22331E-06-0.30679E-06 0.55976E-06 49 0.36708E-06-0.84511E-07-0.28031E-06 0.46954E-06 50 0.22293E-06 0.13956E-06-0.19899E-06 0.32981E-06 51 0.22343E-06 0.12458E-06-0.17564E-06 0.31030E-06 52 0.23062E-06 0.19048E-06-0.23266E-06 0.37894E-06 53 0.23857E-06 0.17186E-06-0.17907E-06 0.34426E-06 54 0.25355E-06 0.22374E-06-0.21873E-06 0.40273E-06 55 0.21581E-06 0.10115E-06-0.17393E-06 0.29506E-06 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 132 56 0.20383E-06 0.80909E-07-0.18943E-06 0.28979E-06 57 0.21805E-06 0.16191E-06-0.23020E-06 0.35603E-06 58 0.19553E-06 0.12851E-06-0.23936E-06 0.33472E-06 59 0.34168E-06-0.52344E-07-0.24456E-06 0.42343E-06 60 0.33569E-06-0.52291E-08-0.25484E-06 0.42149E-06 61 0.37767E-06-0.84390E-07-0.31373E-06 0.49818E-06 62 0.35784E-06-0.21013E-07-0.31634E-06 0.47808E-06 63 0.35133E-06-0.88483E-07-0.25139E-06 0.44097E-06 64 0.39032E-06-0.12890E-06-0.32012E-06 0.52100E-06 65 0.37592E-06-0.15291E-06-0.26864E-06 0.48669E-06 66 0.41375E-06-0.19234E-06-0.31462E-06 0.55423E-06 67 0.30055E-06-0.43127E-07-0.19751E-06 0.36222E-06 68 0.25937E-06-0.23231E-07-0.16668E-06 0.30919E-06 69 0.23153E-06-0.95417E-08-0.14914E-06 0.27557E-06 70 0.21363E-06 0.19599E-08-0.13858E-06 0.25465E-06 71 0.20487E-06 0.15053E-07-0.13300E-06 0.24472E-06 72 0.20367E-06 0.34158E-07-0.13326E-06 0.24578E-06 73 0.20995E-06 0.66096E-07-0.14395E-06 0.26300E-06 74 0.20873E-06 0.69963E-07-0.16746E-06 0.27660E-06 75 0.20747E-06 0.46435E-07-0.15026E-06 0.26035E-06 76 0.20437E-06 0.26525E-07-0.14017E-06 0.24924E-06 77 0.20291E-06 0.12990E-07-0.13630E-06 0.24479E-06 78 0.20253E-06 0.15910E-08-0.13464E-06 0.24321E-06 79 0.20380E-06-0.77837E-08-0.13517E-06 0.24468E-06 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .