Giới thiệu tài liệu
Chương này trình bày nền tảng lý thuyết cho Phương pháp Phần tử hữu hạn (PTHH), bao gồm các nguyên lý năng lượng, phương pháp biến phân và các bước phân tích cơ bản của PTHH, đặc biệt là khái niệm hàm xấp xỉ và quy trình ghép nối phần tử.
Đối tượng sử dụng
Tài liệu này hướng tới sinh viên, kỹ sư, và nhà nghiên cứu trong các lĩnh vực cơ học kết cấu, cơ học vật rắn biến dạng, kỹ thuật xây dựng và kỹ thuật cơ khí, những người cần nắm vững các nguyên lý cơ bản và quy trình ứng dụng của Phương pháp Phần tử hữu hạn.
Nội dung tóm tắt
Chương 2 của tài liệu này cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện về các cơ sở lý thuyết quan trọng của Phương pháp Phần tử hữu hạn (PTHH). Phần đầu tiên tập trung vào các nguyên lý năng lượng, bao gồm Nguyên lý Công khả dĩ, Nguyên lý Thế năng toàn phần và Nguyên lý Thế năng bù, là nền tảng để xây dựng các phương pháp biến phân. Đặc biệt, Phương pháp Rayleigh-Ritz được giới thiệu chi tiết như một công cụ mạnh mẽ để giải các bài toán kỹ thuật bằng cách tối thiểu hóa biểu thức năng lượng. Phần thứ hai trình bày các khái niệm và quy trình phân tích của PTHH, bao gồm định nghĩa PTHH như một phương pháp số để tìm nghiệm gần đúng, quá trình rời rạc hóa miền, và tầm quan trọng của việc lựa chọn hàm xấp xỉ, thường là các đa thức, cùng với phép nội suy và khái niệm hàm dạng (shape functions). Cuối cùng, chương đi sâu vào các bước phân tích cụ thể của PTHH, từ việc thiết lập ma trận độ cứng và vectơ tải cho từng phần tử đến quá trình ghép nối các phần tử để hình thành hệ phương trình tổng thể, áp dụng điều kiện biên và các khái niệm liên quan như chuyển vị, biến dạng, ứng suất trong phần tử, và phép chuyển trục tọa độ. Mục tiêu là trang bị cho người đọc kiến thức nền tảng vững chắc để hiểu và áp dụng PTHH trong phân tích kết cấu.