BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG ĐẠI VIỆT SÀI GÒN
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: MÔ PHỎNG Ô TÔ NGÀNH:
CÔNG NGHỆ Ô TÔ
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
( Lưu hành nội bộ)
Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. ĐẶC ĐIỂM CỦA PHẦN MỀM
Nastran hay Abaqus có khả năng tính toán rất lớn, nhưng
chúng có nhược điểm là khả năng xây dựng mô hình hình học và
phân chia mạng lưới phần tử tương đối kém, nhất là các loại mô
hình phần tử hữu hạn (PTHH) phức tạp.
Để giúp cho Nastran hay Abaqus hoặc một phần mềm phân
tích PTHH khác trong vấn đề phân chia mạng lưới phần tử,
HyperMesh là giải pháp mang lại hiệu quả cao, do khả năng phân
chia và sửa chữa mạng lưới phần tử rất lớn. Trong HyperMesh cũng
đã tích hợp sẵn khả năng trao đổi với các phần mềm phân tích
PTHH phổ biến trên thế giới (như hình1.1). Sau khi phân chia mạng
lưới phần tử trong HyperMesh có thể chuyển sang các phần mềm
phân tích PTHH trong hình1.1để tính toán.
5
Hình 1.1: Khả năng trao đổi của HyperMesh với các phần mềm
khác
1.2. LÝ THUYẾT VỀPHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
(PPPTHH)
Phương pháp phần tử hữu hạn(PPPTHH) là phương pháp số
đặc biệt có hiệu quả để tìm dạng gần đúng của một hàm chưa biết
trong miền xác định V.
PPPTHH không tìm dạng xấp xỉ của hàm trên toàn miền xác định
V mà chỉ trong những miền con Ve (phần tử) thuộc miền xác định
của hàm. Trong PPPTHH miền V được chia thành một số hữu hạn
các miền con, gọi là phần tử. Các miền này liên kết với nhau tại các
điểm định trước trên biên của phần tử được gọi là nút. Các hàm xấp
xỉ này được biểu diễn qua các giá trị của hàm (hoặc giá trị của đạo
hàm) tại các điểm nút trên phần tử. Các giá trị này được gọi là các
bậc tự do của phần tử và được xem là ẩn số cần tìm của bài toán.
6
Phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) là phương pháp rất
tổng quát và hữu hiệu cho lời giải số nhiều lớp bài toán kỹ thuật
khác nhau, từ việc phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng trong các
kết cấu cơ khí, các chi tiết trong ô tô, máy bay, tàu thuỷ, khung nhà
cao tầng, dầm cầu, v.v, đến những bài toán của lý thuyết trường như:
lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thuỷ đàn hồi, khí đàn hồi,
điện từ trường, v.v. Với sự trợ giúp của ngành Công nghệ thông tin
và hệ thống CAD, nhiều kết cấu phức tạp cũng đã được tính toán và
thiết kế chi tiết một cách dễ dàng. Quy tắc chia miền thành các
phần tử
Việc chia miền V thành các phần tử Ve phải thoả mãn hai quy
tắc sau: -Hai phần tử khác nhau chỉ có thể có những điểm chung
nằm trên biên của chúng. Điều này loại trừ khả năng giao nhau giữa
hai phần tử. Biên giới giữa các phần tử có thể là các điểm, đường
hay mặt (Hình1.2).
-Tập hợp tất cả các phần tử Ve phải tạo thành miền càng gần
với miền V cho trước càng tốt. Tránh không được tạo lỗ hổng giữa
các phần tử.
Hình 1.2:Các dạng biên chung giữa các phần tử
Các dạng phần tử hữu hạn
Có nhiều dạng phần tử hữu hạn: phần tử một chiều, hai chiều
và ba chiều. Trong mỗi dạng đó, đại lượng khảo sát có thể biến
thiên
7
bậc nhất (gọi là phần tử bậc nhất), bậc hai hoặc bậc ba, v.v. Mộtsố
dạng phần tử hữu hạn hay gặp:
฀ Phần tử mộtchiều
Phần tử bậc nhất. Phần tử bậc hai. Phần tử
bậc ba.
฀ Phần tử hai chiều
Phần tử bậc nhất. Phần tử bậc hai.
Phần tử bậc ba.
฀ Phần tử ba chiều
• Phần tử tứ diện
Phần tử bậc nhất. Phần tử bậc hai. Phần tử