[CAE] Linear Static ( Bài toán tĩnh học tuyến tính) - Nguyễn Ngoc

[Hồng Sơn]

Linear Static:


1. Định nghĩa: Bài toán về phân tích tĩnh học tuyến tính, là khi phản ứng của hệ (Deformation, Strain, stress..) tỷ lệ tuyến tính với tải trọng (Pressure, Force, monen, temperature..) phân tích này dựa trên 2 giả thiết: Giả thiết tĩnh và giả thiết tuyến tính.
- Giả thiết tĩnh: Ngoại lực tác động với giá trị từ 0 đến giá trị xác định với vận tốc đủ chậm để bỏ qua lực quán tính.
- Giả thiết tuyến tính: Khi có ngoại lực tác động thì vật sẽ biến dạng, mức độ biến dạng tỉ lệ bậc nhất với cường độ ngoại lực.

2. Điều kiện:
- Đặc tính vật liệu: Modun đàn hồi E, MAT (Cấu trúc của vật liệu)
- Ràng buộc (Contraint): Fix, Translation, Rotation, nếu không có ràng buộc bài toán chuyển thành dạng bài toán Inertia Relief ( Phân tích hiệu ứng quán tính)
- Ngoại lực (Load) : Pressure, Force, Momen, Temperature,..

3. Áp dụng:
- Trong các bài toán biến dạng, chuyển vị nhỏ nằm trong miền đàn hồi. (Tuân thủ định luật Hook và hệ quay về trạng thái ban đầu khi không tác dụng lực) Biến dạng nhỏ thường được coi là <0.05.

[Dương Trần]

Ví dụ về toán tính Khung chịu lực với Solidworks Simulation:



1. Mô hình bài toán (như hình)
- Hệ khung đỡ thùng nước (thùng được hiển thị bằng tấm đáy)
- Hệ khung gồm các thanh thép thiết diện I và H được hàn với nhau.
- Chân của hệ được hàn bản mã kèm gân, sử dụng bulong móng hóa chất để cố định xuống nền.

2. Điều kiện biên bài toán (như hình)
- Ràng buộc: Cố định dạng khớp ở tại Node ở các chân.
- Quy bài toán là hệ khung không gian (Do hàn là dạng liên kết cứng).
- Lực tác dụng: Gỉa sử lực phân bố tác dụng đều được quy về các Node.

3. Kết quả
- Sau khi chạy mô phỏng và chia lưới được kết quả như hình:

Hình 2: Chuyển vị ngang trên các thanh dầm

Hình 3: Ứng suất trên hệ

[Dương Trần]

Một số yêu cầu thiết kế kết cấu thép, dựa trên tiêu chuẩn 5575:2012

1. Kết cấu thép phải được tính toán với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất, kể cả tải trọng theo thời gian và mọi yếu tố tác động khác. Việc xác định nội lực có thể được theo phương pháp phân tích đàn hồi hoặc phân tích dẻo.
- Trong phương pháp đàn hồi, các cấu kiện thép được giả thiết là luôn đàn hồi dưới tác dụng của tải trọng tính toán, sơ đồ kết cấu là sơ đồ ban đầu không biến dạng.
- Trong phương pháp phân tích dẻo, cho phép kể đến biến dạng không đàn hồi của thép trong một bộ phận hay toàn bộ kết cấu, nếu thỏa mãn các điều kiện sau:

• Giới hạn chảy của mác thép tính toán không được lớn quá 450 MPa, có vùng chảy dẻo rõ rệt
  
  
• Kết cấu chịu tải trọng tác dụng tĩnh (không có tải trọng động lực hoặc va chạm hoặc tải trọng lặp gây mỏi)
  
  
• Kết cấu có sử dụng thép cán nóng, có tiết diện đối xứng
  

2. Các cấu kiện thép hình phải được chọn theo tiết diện nhỏ nhất, thỏa mãn các yêu cầu của Tiêu chuẩn này. Tiết diện của cấu kiện tổ hợp được thiết lập theo tính toán sao cho ứng suất không lớn hơn 95% cường độ tính toán của vật liệu. .