Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm tìm ra các lực tác dụng lên hệ thống lái và sự thay đổi của nó trong quá trình lái vòng. Tù đó tìm ra ứng suất, biến dạng của các chi tiết trong hệ thống lái. Kết quả nghiên cứu có thể dùng làm thông số đầu vào cho bài toán tối ưu hệ thống lái, góp phần hoàn thiện hơn nữa máy kéo Bông Sen 20. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ: Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái máy kéo Bông Sen 20

Bé gi¸o dôc vμ ®μo t¹o Bé n«ng nghiÖp vμ pTNT Tr−êng ®¹i häc l©m nghiÖp =====***===== NguyÔn ViÕt Vinh Nghiªn cøu ®éng häc, ®éng lùc häc vμ ®é bÒn hÖ thèng l¸i m¸y kÐo B«ng sen 20 LuËn v¨n th¹c sü chuyªn ngμnh Kü thuËt m¸y vμ thiÕt bÞ c¬ giíi ho¸ n«ng l©m nghiÖp M· sè: Ng−êi h−íng dÉn khoa häc PGS.TS. NguyÔn NHËt chiªu Hμ t©y: 6/2007
1 C¸c ký hiÖu dïng trong luËn v¨n Ký hiÖu Tªn gäi §¬n vÞ Δ §é chôm b¸nh xe dÉn h−íng mm δ Gãc nghiªng ngoμi b¸nh xe dÉn h−íng ®é φ Gãc nghiªng ngang cña trôc ®øng ®é γ Gãc nghiªng däc cña trôc ®øng ®é M M« men c¶n tæng céng trªn mét b¸nh xe dÉn h−íng N.m Mc M« men c¶n tæng céng trªn hai b¸nh xe dÉn h−íng N.m M1 M« men c¶n l¨n N.m M2 M« men c¶n bªn N.m M3 M« men æn ®Þnh N.m f HÖ sè c¶n l¨n a C¸nh tay ®ßn cña lùc c¶n l¨n ®èi víi trôc ®øng mm ϕ HÖ sè b¸m ih Tû sè truyÒn cña hép l¸i m¸y kÐo RVL B¸n kÝnh v« l¨ng l¸i mm ηhtl HiÖu suÊt chung cña hÖ thèng l¸i ηd HiÖu suÊt dÉn ®éng l¸i ηt HiÖu suÊt khíp truyÒn lùc PVL Lùc l¸i cùc ®¹i trªn v« l¨ng N α1 Gãc quay vßng phÝa trong cña b¸nh xe dÉn h−íng ®é Gãc quay vßng phÝa ngoμi cña b¸nh xe dÉn h−íng β1 ®é (theo lý thuyÕt) Gãc quay vßng phÝa ngoμi cña b¸nh xe dÉn h−íng β2 ®é (gãc quay thùc tÕ) L ChiÒu dμi c¬ së cña m¸y kÐo mm
2 Kho¶ng c¸ch t©m hai trôc (chèt) chuyÓn h−íng cña m mm cÇu dÉn h−íng. A ChiÒu réng vÕt lÕt b¸nh xe dÉn h−íng mm Gãc nghiªng cña ®ßn bªn so víi ph−¬ng däc m¸y θ ®é kÐo khi m¸y kÐo ë vÞ trÝ ®i th¼ng l ChiÒu dμi cña ®ßn bªn (®ßn quay) mm d ChiÒu dμi cña ®ßn kÐo ngang mm σy øng suÊt giíi h¹n bÒn cña vËt liÖu N/m2 σe øng suÊt t−¬ng ®−¬ng lín nhÊt N/m2 n HÖ sè an toμn C¸c ch÷ viÕt t¾t trong luËn v¨n ANSYS Analysis Systems MBS Multi Body System ADAMS Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems DMX Displacement max (chuyÓn vÞ lín nhÊt) SMX Stress max (øng suÊt lín nhÊt)
3 Danh môc c¸c h×nh trong luËn v¨n TT Tªn h×nh Trang h×nh 1.1 Biªn giíi gi÷a c¸c phÇn tö 15 1.2 C¸c d¹ng phÇn tö h÷u h¹n 16 1.3 S¬ ®å tÝnh to¸n b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n 17 1.4 C¸c ph−¬ng ph¸p chia l−íi 20 2.1 S¬ ®å nghiªn cøu hÖ thèng l¸i m¸y kÐo B«ng Sen 20 25 3.1 S¬ ®å cÊu t¹o hÖ thèng l¸i m¸y kÐo B«ng Sen 20 27 3.2 M« pháng hÖ thèng l¸i theo lý thuyÕt hÖ nhiÒu vËt 29 3.3 §é chôm b¸nh xe dÉn h−íng 30 3.4 Gãc do·ng cña b¸nh xe dÉn h−íng 31 Gãc nghiªng trôc quay ®øng trong mÆt ph¼ng ngang cña m¸y 3.5 32 kÐo 3.6 Gãc nghiªng trôc quay ®øng trong mÆt ph¼ng däc cña m¸y kÐo 32 3.7 S¬ ®å lùc t¸c dông lªn hÖ thèng l¸i khi m¸y kÐo quay vßng t¹i chç 35 3.8 S¬ ®å quay vßng m¸y kÐo 40 S¬ ®å c¬ cÊu h×nh thang l¸i ë vÞ trÝ m¸y kÐo ®i th¼ng 3.9 42 vμ ë vÞ trÝ ®¸nh l¸i 3.10 §å thÞ ®Æc tÝnh l¸i m¸y kÐo B«ng Sen 20 43 3.11 C¸c chi tiÕt cña hÖ thèng l¸i ®−îc t¹o trong Solidworks-2007 45 3.12 HÖ thèng l¸i m¸y kÐo B«ng Sen 20 46 KÕt qu¶ d¹ng m« h×nh ®éng m« pháng hÖ thèng l¸i m¸y kÐo 3.13 49 B«ng Sen 20 Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp b¸nh xe ph¶i 3.14 50 trong qóa tr×nh l¸i vßng 3.15 Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp b¸nh xe tr¸i trong 50
4 qóa tr×nh l¸i vßng Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp trôc ®øng ph¶i 3.16 51 trong qóa tr×nh l¸i vßng Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp trôc ®øng tr¸i 3.17 51 trong qóa tr×nh l¸i vßng Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp ®ßn ngang - ®ßn 3.18 52 quay tr¸i trong qóa tr×nh l¸i vßng Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp ®ßn ngang - ®ßn 3.19 52 quay ph¶i trong qóa tr×nh l¸i vßng Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp ®ßn kÐo däc - 3.20 53 ®ßn quay trong qóa tr×nh l¸i vßng Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp ®ßn kÐo däc - tay 3.21 53 quay trong qóa tr×nh l¸i vßng Sù thay ®æi c¸c thμnh phÇn ph¶n lùc ë khíp cao cÊp trong qóa 3.22 54 tr×nh l¸i vßng 4.1 CÊu t¹o r«tuyn 57 4.2 Chia l−íi r«tuyn trong ANSYS 58 4.3 ChuyÓn vÞ cña r«tuyn d¹ng ®å ho¹ 60 4.4 øng suÊt t−¬ng ®−¬ng d¹ng ®å ho¹ cña r«tuyn 60 4.5 CÊu t¹o ®ßn quay tr¸i 62 4.6 Chia l−íi ®ßn quay tr¸i trong ANSYS 63 4.7 ChuyÓn vÞ cña ®ßn quay tr¸i d¹ng ®å ho¹ 65 4.8 øng suÊt t−¬ng ®−¬ng d¹ng ®å ho¹ cña ®ßn quay tr¸i 65 4.9 CÊu t¹o ®ßn quay ph¶i 67 4.10 ChuyÓn vÞ cña ®ßn quay ph¶i d¹ng ®å ho¹ 69 4.11 øng suÊt t−¬ng ®−¬ng d¹ng ®å ho¹ cña ®ßn quay ph¶i 69
5 Danh môc c¸c b¶ng trong luËn v¨n TT Tªn c¸c b¶ng Trang b¶ng 3.1 C¸c th«ng sè cña m¸y kÐo B«ng Sen 20 33 3.2 Gãc quay vßng b¸nh trong, b¸nh ngoμi cña m¸y kÐo 41 3.3 Gãc quay vßng thùc tÕ b¸nh trong, b¸nh ngoμi cña m¸y kÐo 43 C¸c th«ng sè hÖ thèng cña hÖ thèng l¸i m¸y kÐo B«ng Sen 3.4 47 20 Gi¸ trÞ tÝnh to¸n ph¶n lùc t¹i c¸c khíp liªn kÕt trong hÖ 3.5 thèng l¸i m¸y kÐo B«ng Sen 20 ë vÞ trÝ ®¸nh hÕt l¸i vÒ bªn 55 ph¶i
6 ®Æt vÊn ®Ò M¸y kÐo lμ nguån ®éng lùc ®−îc dïng rÊt phæ biÕn trong s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp. Nã cã kh¶ n¨ng c¬ ®éng cao, kh¶ n¨ng thÝch nghi víi nhiÒu c«ng viÖc nh− vËn chuyÓn, lμm ®Êt, gÆt ®Ëp, tuèt lóa, t−íi tiªu, ... V× vËy, viÖc ¸p dông khoa häc c«ng nghÖ míi vμo nh÷ng nghiªn cøu chuyªn s©u vÒ nã lμ mét c«ng viÖc lu«n ®−îc c¸c nhμ khoa häc quan t©m. C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu tr−íc ®©y cña c¸c t¸c gi¶ trong vμ ngoμi n−íc chñ yÕu tËp trung vμo gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò vÒ kh¶ n¨ng kÐo, b¸m, æn ®Þnh ®éng lùc häc, hiÖn t−îng tuÇn hoμn c«ng suÊt cña m¸y kÐo khi lμm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn kh¸c nhau. Trªn m¸y kÐo hÖ thèng l¸i dïng ®Ó thay ®æi h−íng chuyÓn ®éng hoÆc gi÷ cho m¸y kÐo chuyÓn ®éng æn ®Þnh theo h−íng ®· ®Þnh. ChÊt l−îng hÖ thèng l¸i cã mét vÞ trÝ quan träng trong qu¸ tr×nh sö dông, nã ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn vÊn ®Ò an toμn vμ æn ®Þnh cña m¸y. §· cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ hÖ thèng l¸i, tuy nhiªn c¸c t¸c gi¶ chñ yÕu sö dông ph−¬ng ph¸p ®å thÞ, nghiªn cøu tõng phÇn tö riªng lÎ hoÆc b»ng ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch, c¸c ph−¬ng ph¸p nμy cã nh−îc ®iÓm lμ ®¬n gi¶n ho¸ c¬ cÊu nhiÒu ®Ó m« t¶ c¬ hÖ nªn ®é chÝnh x¸c kh«ng cao. Ngμy nay, víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña ngμnh c¬ tin, ®· t¹o ®iÒu kiÖn cho sù ph¸t triÓn c¸c ph−¬ng ph¸p míi vμ ®· ®−îc øng dông réng r·i trong thùc tÕ. §Æc biÖt ph−¬ng ph¸p ®éng lùc häc hÖ nhiÒu vËt víi phÇn mÒm ADAMS, ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n víi phÇn mÒm ANSYS, ®ang ®−îc øng dông vμ ph¸t triÓn rÊt m¹nh. Víi nh÷ng thμnh tùu míi nμy cho phÐp nhμ nghiªn cøu cã thÓ nghiªn cøu ®Æc tÝnh ®éng häc, ®éng lùc häc vμ ®é bÒn hÖ thèng l¸i m¸y kÐo ë møc ®é cao. Nã cho phÐp ta x¸c ®Þnh ®−îc c¸c th«ng sè, c¸c mèi quan hÖ cña hÖ thèng, ®iÒu kiÖn lμm viÖc cña c¸c chi tiÕt vμ ®−a ra nh÷ng th«ng sè tèi −u nhÊt, tõ ®ã lμm c¬ së khoa häc cho viÖc hoμn thiÖn thiÕt kÕ, sö dông hÖ thèng l¸i. ë n−íc ta ngμnh chÕ t¹o m¸y kÐo vÉn cßn non trÎ, c¸c c«ng ty s¶n xuÊt m¸y kÐo chñ yÕu ®ang trong giai ®o¹n l¾p r¸p, thö nghiÖm vμ cung cÊp c¸c s¶n
7 phÈm cña m×nh trong thÞ tr−êng néi ®Þa. Míi ®©y, C«ng ty m¸y kÐo vμ m¸y n«ng nghiÖp Hμ §«ng - Hμ T©y ®· cho ra ®êi lo¹i m¸y kÐo B«ng Sen 20 (BS20). §Ó s¶n phÈm cã chÊt l−îng cao vμ tÝnh c¹nh tranh m¹nh, ph¶i tiÕn hμnh ®ång thêi nghiªn cøu ®Æc tÝnh lμm viÖc cña c¸c hÖ thèng trªn m¸y kÐo, qua ®ã ®−a ra nh÷ng th«ng sè tèi −u lμm c¬ së khoa häc cho viÖc hoμn thiÖn c¸c hÖ thèng. Trong qu¸ tr×nh sö dông ®· cã rÊt nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu thiÕt kÕ vμ c¶i tiÕn c¸c bé phËn c«ng t¸c phôc vô s¶n xuÊt n«ng l©m nghiÖp. VÊn ®Ò nghiªn cøu s©u nh»m c¶i tiÕn kÕt cÊu, tèi −u ho¸ hÖ thèng l¸i m¸y kÐo B«ng Sen 20 lμ rÊt cÇn thiÕt, cã ý nghÜa thùc tÕ lín. Tuy nhiªn, ch−a cã c«ng tr×nh nμo nghiªn cøu vÒ nã, xuÊt ph¸t tõ lý do trªn t«i tiÕn hμnh ®Ò tμi “Nghiªn cøu ®éng häc, ®éng lùc häc vμ ®é bÒn hÖ thèng l¸i m¸y kÐo B«ng Sen 20”. Môc ®Ých nghiªn cøu lμ t×m ra c¸c lùc t¸c dông lªn hÖ thèng l¸i vμ sù thay ®æi cña nã trong qu¸ tr×nh l¸i vßng. Tõ ®ã t×m ra øng suÊt, biÕn d¹ng cña c¸c chi tiÕt trong hÖ thèng l¸i. KÕt qu¶ nghiªn cøu cã thÓ dïng lμm th«ng sè ®Çu vμo cho bμi to¸n tèi −u hÖ thèng l¸i, gãp phÇn hoμn thiÖn h¬n n÷u m¸y kÐo B«ng Sen 20.
8 Ch−¬ng 1 Tæng quan vÊn ®Ò nghiªn cøu 1.1. T×nh h×nh nghiªn cøu vÒ hÖ thèng l¸i «t« m¸y kÐo trªn thÕ giíi C¸c vÊn ®Ò liªn quan ®Õn hÖ thèng l¸i, trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®· cã hμng tr¨m c«ng tr×nh khoa häc nghiªn cøu c«ng nghÖ ®−îc c«ng bè. C¸c c«ng tr×nh chñ yÕu tËp trung trong lÜnh vùc ®éng häc vμ ®éng lùc häc cña hÖ thèng l¸i bèn b¸nh nh»m t¨ng tÝnh c¬ ®éng vμ hoμn thiÖn tÝnh ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng l¸i «t«, m¸y kÐo. C«ng tr×nh cña gi¸o s− V.F Ro®ionov vμ M.Fitterman - Maxc¬va, 1980, sö dông hai ph−¬ng ph¸p ®å thÞ vμ ph−¬ng ph¸p ®¹i sè ®Ó nghiªn cøu x¸c ®Þnh ®éng häc hÖ thèng l¸i. Gi¸o s− ®· sö dông c¸c th«ng sè h×nh häc chän lùa cña hÖ thèng l¸i vμ hÖ thèng treo phÝa tr−íc cÇn ph¶i phï hîp trong quan hÖ víi sù biÕn ®æi cña gãc nghiªng däc cña trôc ®øng, cña gãc nghiªng ngoμi cña b¸nh xe, cña gãc chôm b¸nh xe vμ ®é chuyÓn dÞch ngang cña ®iÓm tiÕp xóc b¸nh xe víi mÆt ®−êng, còng nh− trong quan hÖ phô thuéc vμo gãc quay b¸nh xe ngoμi ®èi víi gãc quay b¸nh xe trong. Ngoμi ra cßn tÝnh ®Õn c¶ gãc nghiªng ngang cña trôc ®øng, nã cã ý nghÜa ®¸ng kÓ ®èi víi ®é æn ®Þnh chuyÓn ®éng cña «t«, v× sù thay ®æi cña nã t−¬ng øng gÇn chÝnh x¸c víi sù thay ®æi gãc nghiªng ngoμi cña b¸nh xe [12]. N¨m 1972, trong c«ng tr×nh khoa häc cña m×nh gi¸o s− L−xèp – Maxc¬va sö dông ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm ®Ó nghiªn cøu x¸c ®Þnh ®éng häc, ®éng lùc häc hÖ thèng l¸i, gi¸o s− ®· sö dông c¸c thiÕt bÞ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh trªn mét hÖ thèng l¸i cô thÓ ®Ó ®¸nh gi¸ c¸c th«ng sè hÖ thèng l¸i nh− ®é nh¹y nhÑ cña c¬ cÊu l¸i, gåm c¸c lùc trªn vμnh tay l¸i, lùc trong c¸c phÇn tö dÉn ®éng l¸i, lùc c¶n quay vßng cña b¸nh xe dÉn ®éng l¸i, x¸c ®Þnh ma s¸t vμ hÖ sè hiÖu dông, x¸c ®Þnh c¬ cÊu l¸i vÒ ®é mßn, ®é bÒn mái, … [13].
9 T¸c gi¶ Samkar Moam, ng−êi Mü, th¸ng 6 n¨m 2000 ®· c«ng bè trong c«ng tr×nh vÒ lo¹i xe cã hÖ thèng l¸i ë c¶ 4 b¸nh. NhiÒu nhμ khoa häc §øc còng ®· tËp trung nghiªn cøu cho c¸c lo¹i xe cã hÖ thèng l¸i c¶ ë 4 b¸nh [15]. Xu thÕ chung cña c¸c Trung t©m c«ng nghiÖp «t« m¸y kÐo lín trªn thÕ giíi lμ nghiªn cøu hÖ thèng l¸i tÝch cùc nh»m sö dông c¸c thμnh tùu vÒ ®iÖn, ®iÖn tö øng dông, c¸c thμnh tùu vÒ tin häc ®Ó kiÓm so¸t ®−îc c¸c tÝnh n¨ng cña hÖ thèng l¸i vμ ®¶m b¶o c¸c chÕ ®é ho¹t ®éng cña chóng ë chÕ ®é tèi −u. Nh− vËy, cã thÓ thÊy r»ng hÖ thèng l¸i hiÖn nay ®ang ®−îc c¸c nhμ khoa häc tËp trung nghiªn cøu vμo c¸c néi dung sau: - Nghiªn cøu ®éng häc hÖ thèng l¸i th«ng qua mèi t−¬ng quan h×nh häc c¸c kh©u ®éc lËp tõ ®ã x¸c ®Þnh sù thay ®æi ®éng häc c¸c kh©u, kÕt luËn kh¶ n¨ng sö dông hÖ thèng l¸i trªn xe. - X¸c ®Þnh lùc t¸c dông lªn vμnh tay l¸i ®Ó tÝnh to¸n kÕt luËn kh¶ n¨ng sö dông ®èi víi hÖ thèng l¸i. - X©y dùng c¸c m« h×nh ®éng häc hÖ thèng l¸i trong nh÷ng gi¶ thiÕt c¬ häc cho s¸t víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ tõ ®ã nghiªn cøu tÝnh n¨ng ®iÒu khiÓn «t«, m¸y kÐo. 1.2. T×nh h×nh nghiªn cøu vÒ hÖ thèng l¸i «t« m¸y kÐo ë ViÖt Nam ViÖt Nam chóng ta ®ang trong thêi kú x©y dùng nÒn c«ng nghiÖp «t« m¸y kÐo ë giai ®o¹n l¾p r¸p vμ tiÕn hμnh ch−¬ng tr×nh néi ®Þa ho¸ c¸c côm chi tiÕt vμ phô tïng «t« m¸y kÐo. Trong c«ng t¸c nghiªn cøu, nh÷ng n¨m gÇn ®©y còng ®· cã mét sè c¸n bé khoa häc c«ng nghÖ ®i s©u nghiªn cøu c¸c hÖ thèng trªn «t« m¸y kÐo ®Æc biÖt lμ hÖ thèng l¸i vμ hÖ thèng phanh. Nhãm c¸n bé nghiªn cøu cña c¸c tr−êng §¹i häc còng ®· cã nhiÒu nç lùc øng dông c¸c phÇn mÒm chuyªn dông nh− Alaska 2.3, Sap2000, Matlab Simulink,... trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu «t« m¸y kÐo. Gi¸o s− tiÕn sÜ khoa häc §ç Sanh còng l·nh ®¹o mét nhãm nghiªn cøu vÒ ®éng häc quay vßng xe ë tèc ®é cao [12].
10 TiÕn sÜ NguyÔn Kh¾c Trai trong luËn ¸n cña m×nh còng nghiªn cøu s©u vÒ lý thuyÕt quay vßng. Th¹c sÜ NguyÔn Xu©n Ch©u ®· b¶o vÖ thμnh c«ng luËn ¸n th¹c sÜ víi ®Ò tμi c¬ cÊu l¸i ®Æc biÖt cho ng−êi tμn tËt. TiÕn sÜ NguyÔn Xu©n ThiÖn cïng nghiªn cøu sinh Lª Hång Qu©n trong khu©n khæ ®Ò tμi Nhμ n−íc KHCN - 05 - 09 ®· thö nghiÖm thμnh c«ng bé trî lùc l¸i thuû lùc do ViÖt Nam chÕ t¹o ¸p dông cho xe xÝch TC55. Häc viÖn kü thuËt qu©n sù - nhãm nghiªn cøu vÒ ®éng häc chuyÓn ®éng xe trªn ®−êng qu©n sù víi nhiÒu nç lùc trong nghiªn cøu hÖ thèng ®iÒu khiÓn. N¨m 1999, t¸c gi¶ Lª Hång Qu©n, Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hμ Néi [12], ®· thùc hiÖn ®Ò tμi “Sö dông phÇn mÒm ALASKA 2.3 ®Ó m« pháng ®éng häc vμ tÝnh to¸n ®éng lùc häc cña bé trî lùc l¸i xe Mekong Star 95 do ViÖt Nam l¾p r¸p”. B»ng ph−¬ng ph¸p x©y dùng m« h×nh trªn phÇn mÒm ALASKA 2.3 ®Ó m« t¶ c¸c ®Æc tÝnh ®éng häc, ®éng lùc häc cña hÖ thèng nghiªn cøu, t¸c gi¶ ®· tÝnh ®−îc c¸c th«ng sè cô thÓ cña c¸c vËt trong hÖ thèng. §ång thêi qua ®ã cho biÕt qu¸ tr×nh lμm viÖc cña c¬ cÊu, cña c¸c chi tiÕt trong c¬ cÊu, lùc t¸c dông lªn c¸c chi tiÕt cña c¬ cÊu vμ cña c¬ hÖ. Víi ®Ò tμi “Nghiªn cøu ®éng häc, ®éng häc vμ ®é bÒn hÖ thèng l¸i trªn xe MEKONG” LuËn ¸n tiÕn sÜ kÜ thuËt cña NguyÔn Thanh Quang [13], t¹i tr−êng §¹i häc B¸ch khoa Hμ Néi n¨m 2001, trong luËn ¸n t¸c gi¶ ®· sö dông phÇn mÒm ALASKA 2.3 ®Ó tÝnh to¸n ®éng häc vμ ph¶n lùc c¸c khíp cña hÖ thèng l¸i «t« MEKONG STAR l¾p r¸p t¹i ViÖt Nam. KÕt qu¶ m« pháng ®éng häc, ®éng lùc häc hÖ thèng l¸i b»ng phÇn mÒm ALASKA 2.3 ®−îc dïng lμm th«ng sè ®Çu vμo cho bμi to¸n tÝnh bÒn trong SAP 90. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho thÊy lùc l¸i trªn vμnh tay l¸i xe «t« MEKONG STAR phï hîp víi yªu cÇu cña hÖ thèng l¸i, ®éng häc hÖ thèng l¸i ®¶m b¶o. TÝnh to¸n ®é bÒn hÖ thèng l¸i cho thÊy, c¸c khíp r«tuyn lμ chi tiÕt chÞu t¶i träng lín nhÊt - r«tuyn ®ñ bÒn nh−ng hÖ sè an toμn thÊp vμ c¸c chi tiÕt kh¸c trong hÖ thèng l¸i ®ñ ®é bÒn.
11 1.3. C¸c ph−¬ng ph¸p vμ phÇn mÒm øng dông ®Ó nghiªn cøu hÖ thèng l¸i Tr−íc ®©y do ch−a cã sù trî gióp m¹nh mÏ cña m¸y tÝnh ®iÖn tö, nghiªn cøu hÖ thèng l¸i ®−îc x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p ®å thÞ, nghiªn cøu tõng phÇn tö riªng lÎ hoÆc b»ng ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch. Ph−¬ng ph¸p ®å thÞ râ rμng, trùc quan, nh−ng rÊt tèn c«ng søc vμ do ®ã ®é chÝnh x¸c cña c¸c kÕt qu¶ thu ®−îc phô thuéc vμo sù cÈn thËn khi thùc hiÖn vμ c¸c thiÕt bÞ vÏ hiÖn cã. V× vËy, ph−¬ng ph¸p ®å thÞ chØ dïng trong c¸c s¬ ®å ®éng häc ®¬n gi¶n vμ x¸c ®Þnh nh÷ng phô thuéc riªng lÎ. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu tõng phÇn tö, hÖ thèng l¸i ®−îc nghiªn cøu ®éc lËp tõng phÇn tö riªng biÖt sau ®ã kÕt qu¶ ®−îc ghÐp nèi víi nhau ®Ó øng dông cho toμn bé hÖ thèng. Ph−¬ng ph¸p nμy cã nh÷ng h¹n chÕ lín nh− vÊn ®Ò c©n b»ng khèi l−îng cña hÖ khã kh¨n lμm cho kÕt qu¶ bμi to¸n cã nh÷ng sai sè lín. Ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch ®−îc sö dông ®Æc biÖt hîp lý khi cã sù trî gióp cña m¸y tÝnh ®iÖn tö. Ngμy nay, nhê cã sù ph¸t triÓn cña ngμnh tin häc, ®Æc biÖt lμ ngμnh c¬ - tin ®ang ph¸t triÓn rÊt m¹nh vμ cã kh¶ n¨ng øng dông tèt trong kü thuËt ®Ó gi¶i c¸c bμi to¸n ®éng häc vμ ®éng lùc häc hÖ nhiÒu vËt, bμi to¸n tÝnh to¸n hÖ thèng l¸i ®−îc xem lμ mét hÖ kÕt cÊu c¬ häc gåm nhiÒu c¸c phÇn tö nèi ghÐp víi nhau vμ ®−îc nghiªn cøu nh− mét hÖ c¬ häc ®ång bé. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n còng cho phÐp ta tÝnh to¸n tõng phÇn tö riªng biÖt cã c¸c h×nh d¹ng bÊt kú trong nh÷ng ®iÒu kiÖn t¶i träng kh¸c nhau. HiÖn nay, c¸c phÇn mÒm míi víi c¸c ch−¬ng tr×nh m¹nh, hiÖn ®¹i ®· ®−îc ra ®êi ®Ó tÝnh c¸c kÕt cÊu vμ m« pháng ®éng häc hÖ nhiÒu vËt cña hÖ c¬ khÝ. C¸c ch−¬ng tr×nh tÝnh phÇn lín dùa trªn hai c¬ së to¸n häc lμ: ph−¬ng ph¸p ®éng lùc häc hÖ nhiÒu vËt vμ ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n. Ph−¬ng ph¸p ®éng lùc häc hÖ nhiÒu vËt nghiªn cøu c¸c chuyÓn ®éng cña c¬ hÖ, cßn ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷a h¹n nghiªn cøu biÕn d¹ng c¸c phÇn tö cña hÖ vËt.
12 1.3.1. Ph−¬ng ph¸p ®éng lùc häc hÖ nhiÒu vËt vμ phÇn mÒm øng dông Ph−¬ng ph¸p ®éng lùc häc hÖ nhiÒu vËt (Multi Body System - MBS) ®−îc sö dông ®Ó nghiªn cøu c¸c hÖ c¬ häc kh¸c nhau. HÖ nhiÒu vËt lμ tËp hîp h÷u h¹n c¸c vËt r¾n cã thÓ chuyÓn ®éng trong kh«ng gian ba chiÒu. C¸c vËt nμy ®−îc liªn kÕt víi nhau d−íi d¹ng vËt lý/ h×nh häc víi nhau hoÆc víi vËt r¾n nÒn th«ng qua c¸c khíp gäi lμ khíp liªn kÕt. ý nghÜa h×nh häc cña liªn kÕt lμ c¸c ®èi t−îng h×nh häc cña c¸c vËt ®−îc nèi cÆp trïng khÝt nhau (khíp lý t−ëng). ý nghÜa vËt lý lμ t¸c ®éng gi÷a c¸c vËt b»ng c¸c ngo¹i lùc vμ c¸c m«men. ViÖc x¸c ®Þnh m« h×nh thÝch hîp cña mét hÖ nhiÒu vËt ph¶n ¸nh ®Çy ®ñ c¸c ®Æc tÝnh cña hÖ thùc lμ yªu cÇu ®Çu tiªn vμ quan träng trong bμi to¸n hÖ nhiÒu vËt. M« h×nh c¬ häc theo ph−¬ng ph¸p MBS, hÖ thèng l¸i ®−îc m« t¶ lμ hÖ nhiÒu vËt gåm c¸c thanh (vËt) liªn kÕt víi nhau bëi c¸c khíp ®éng häc. Cã thÓ giíi thiÖu mét sè phÇn mÒm sö dông ph−¬ng ph¸p ®éng häc hÖ nhiÒu vËt nh− phÇn mÒm Alaska, phÇn mÒm ADAMS. PhÇn mÒm Alaska do Céng hoμ liªn bang §øc s¶n xuÊt dïng ®Ó m« pháng ®éng lùc häc hÖ nhiÒu vËt. C¸c phiªn b¶n cña Alaska t¹i ViÖt Nam gåm: phiªn b¶n ®Çu tiªn lμ Alaska demo gi¶i c¸c bμi to¸n c¬ häc vËt r¾n kh«ng qu¸ 16 bËc tù do, chñ yÕu dïng lμm c«ng cô gi¶ng d¹y trong c¸c nhμ tr−êng. Phiªn b¶n thø hai lμ Alaska 2.1 cã thÓ gi¶i c¸c bμi to¸n c¬ häc kh«ng qu¸ 100 bËc tù do. Phiªn b¶n thø ba lμ Alaska 2.3 cã thÓ gi¶i c¸c bμi to¸n kh«ng qu¸ 200 bËc tù do vμ cã kh¶ n¨ng nghiªn cøu ®éng lùc häc lèp xe, ma s¸t trong c¸c khíp liªn kÕt. C¸c phiªn b¶n sau sÏ ®−a vμo ¶nh h−ëng cña dßng ®iÖn, n−íc, kh«ng khÝ,... ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) lμ mét phÇn mÒm m¹nh, chuyªn dïng ®Ó m« pháng ®éng lùc häc c¬ hÖ nhiÒu vËt, ®Æc biÖt trong lÜnh vùc ®éng lùc häc xe m¸y, va ch¹m, ng−êi m¸y, c«ng nghÖ vò trô,... Ch−¬ng tr×nh nμy gióp ng−êi sö dông gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò
13 nghiªn cøu khoa häc cña m×nh mμ kh«ng cÇn biÕt s©u vÒ c¸c thuËt to¸n sö dông trong ADAMS. ADAMS cho phÐp nhËp m« h×nh h×nh häc tõ hÇu hÕt c¸c ch−¬ng tr×nh CAD, ADAMS sÏ chuyÓn c¸c d÷ liÖu tõ c¸c file nμy vμo c¸c file d÷ liÖu h×nh häc chuÈn trong ADAMS. ý nghÜa cña viÖc nhËp m« h×nh nμy lμ trong thùc tÕ cã nhiÒu m« h×nh cÇn m« pháng rÊt phøc t¹p v× thÕ nÕu x©y dùng chóng trùc tiÕp trong ADAMS th× sÏ mÊt rÊt nhiÒu thêi gian v× ®©y kh«ng ph¶i lμ phÇm mÒm chuyªn vÒ CAD. Do vËy, ®èi víi c¸c m« h×nh phøc t¹p th−êng ®−îc x©y dùng trªn c¸c phÇn mÒm chuyªn vÒ CAD nh− Solidworks, Catia, ProEngineer,... Sau khi x©y dùng xong, m« h×nh nμy ®−îc xuÊt ra c¸c file cã mét trong c¸c ®Þnh d¹ng trªn (IGBS, STEP, DXF/DWG hoÆc Parasolid) vμ ®−îc nhËp vμo ADAMS ®Ó tiÕn hμnh c¸c b−íc tiÕp theo. Th− viÖn réng lín vÒ khíp nèi vμ c¸c rμng buéc cã s½n trong ADAMS cho phÐp ng−êi sö dông t¹o ®−îc c¸c khíp nèi ®éng häc cña c¬ hÖ. Khi m« h×nh ®· thiÕt lËp xong, ADAMS kiÓm tra l¹i m« h×nh vμ ch¹y m« pháng b»ng c¸ch gi¶i c¸c ph−¬ng tr×nh ®éng lùc häc. KÕt qu¶ tÝnh to¸n cã thÓ lÊy ra d−íi d¹ng ®å thÞ, b¶ng d÷ liÖu, c¸c b¸o c¸o,... Ng−êi sö dông cã thÓ dïng c¸c kÕt qña nμy (ch¼ng h¹n nh− c¸c ph¶n lùc ë c¸c khíp) ®Ó cung cÊp cho c¸c ch−¬ng tr×nh ph©n tÝch phÇn tö h÷u h¹n (nh− ANSYS, Nastran,…) ®Ó tèi −u ho¸ kÕt cÊu. Cô thÓ trong ADAMS cho phÐp chóng ta cã thÓ thùc hiÖn c¸c c«ng viÖc sau: + T¹o c¸c b¶n vÏ chi tiÕt, + ChØnh söa c¸c b¶n vÏ chi tiÕt, + Liªn kÕt c¸c chi tiÕt thμnh m« h×nh, + lμm viÖc víi c¸c khíp, + ¸p ®Æt chuyÓn ®éng cho m« h×nh, + §Æt c¸c lùc vμo m« h×nh, + Lμm viÖc víi c¸c lùc tiÕp xóc, + L−u tr÷ vμ lÊy d÷ liÖu,
14 + Sö dông c¸c phÇn tö hÖ thèng ®Ó t¨ng thªm sù c©n b»ng, + ChØnh söa c¸c ®èi t−îng trong m« h×nh, + §Æt vμ quay ®èi t−îng, + Ch¹y m« pháng m« h×nh, + LÊy c¸c kÕt qu¶. 1.3.2. Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n vμ phÇn mÒm øng dông Ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n: Trong ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n, vËt thÓ liªn tôc ®−îc thay thÕ b»ng mét sè h÷u h¹n c¸c phÇn tö rêi r¹c cã h×nh d¹ng ®¬n gi¶n, nèi víi nhau ë mét sè ®iÓm ®−îc quy ®Þnh gäi lμ nót. C¸c phÇn tö nμy gi÷ nguyªn tÝnh chÊt liªn tôc trong ph¹m vi cña mçi phÇn tö, nh−ng do cã h×nh d¹ng ®¬n gi¶n vμ kÝch th−íc bÐ nªn cho phÐp nghiªn cøu nã dÔ dμng h¬n trªn c¬ së c¸c quy luËt vÒ ph©n bè chuyÓn vÞ vμ néi lùc. VÝ dô nh− trong khi nghiªn cøu kÕt cÊu theo m« h×nh chuyÓn vÞ, khi ph©n tÝch phÇn tö h÷u h¹n th−êng chän mét sè hμm ®¬n gi¶n cßn gäi lμ hμm d¸ng ®Ó xÊp xØ ®−êng cong chuyÓn vÞ trong phÇn tö theo chuyÓn vÞ t¹i nót cña nã. BiÕn d¹ng vμ øng suÊt bªn trong phÇn tö còng ®−îc biÓu diÔn theo chuyÓn vÞ nót. V× vËy cã thÓ dïng nguyªn lý chuyÓn vÞ kh¶ dÜ hoÆc nguyªn lý cùc tiÓu thÕ n¨ng ®Ó ®−a ra ph−¬ng tr×nh c©n b»ng cho phÇn tö víi c¸c chuyÓn vÞ nót lμ Èn sè. C¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña mçi phÇn tö ®−îc x¸c ®Þnh vμ m« t¶ d−íi d¹ng c¸c ma trËn ®é cøng cña c¸c phÇn tö. C¸c ma trËn nμy ®−îc sö dông ®Ó ghÐp c¸c phÇn tö thμnh mét m« h×nh rêi r¹c ho¸ cña kÕt cÊu thùc còng d−íi d¹ng mét ma trËn ®é cøng cña c¶ kÕt cÊu. C¸c t¸c ®éng ngoμi g©y ra néi lùc vμ chuyÓn vÞ cña kÕt cÊu ®−îc quy ®æi vÒ c¸c øng lùc t¹i nót vμ ®−îc m« t¶ trong ma trËn t¶i träng nót t−¬ng ®−¬ng. C¸c Èn sè cÇn t×m lμ c¸c chuyÓn vÞ nót (hoÆc néi lùc t¹i c¸c nót) ®−îc x¸c ®Þnh trong ma trËn chuyÓn vÞ nót hoÆc ma trËn néi lùc nót.
15 XÊp xØ b»ng phÇn tö h÷u h¹n: Gi¶ sö V lμ miÒn x¸c ®Þnh cña mét ®¹i l−îng cÇn kh¶o s¸t nμo ®ã (chuyÓn vÞ, øng suÊt, biÕn d¹ng,..) ta chia V ra thμnh nhiÒu miÒn con ve cã kÝch th−íc vμ bËc tù do h÷u h¹n. §¹i l−îng xÊp xØ cña ®¹i l−îng trªn sÏ ®−îc tÝnh trong tËp hîp c¸c miÒn ve. Ph−¬ng ph¸p xÊp xØ nhê c¸c miÒn con ve ®−îc gäi lμ ph−¬ng ph¸p xÊp xØ b»ng c¸c phÇn tö h÷u h¹n, nã cã mét sè ®Æc ®iÓm sau: XÊp xØ nót trªn mçi miÒn con ve chØ liªn quan ®Õn nh÷ng biÕn nót g¾n vμo nót cña ve vμ biªn cña nã. C¸c hμm xÊp xØ trong mçi miÒn con ve ®−îc x©y dùng sao cho chóng liªn tôc trªn ve vμ ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn liªn tôc gi÷a c¸c miÒn con kh¸c nhau.C¸c miÒn con ve ®−îc gäi lμ c¸c phÇn tö h÷u h¹n. Nót h×nh häc: Nót h×nh häc lμ tËp hîp n ®iÓm trªn miÒn V ®Ó x¸c ®Þnh h×nh häc c¸c phÇn tö h÷u h¹n. Chia miÒn V theo c¸c nót trªn, råi thay miÒn V b»ng mét tËp hîp c¸c phÇn tö ve cã d¹ng ®¬n gi¶n h¬n. Mçi phÇn tö ve cÇn chän sao cho nã ®−îc x¸c ®Þnh gi¶i tÝch duy nhÊt theo c¸c to¹ ®é nót h×nh häc cña phÇn tö ®ã, cã nghÜa lμ c¸c to¹ ®é n»m trong ve hoÆc trªn biªn cña nã. Quy t¾c chia miÒn thμnh c¸c phÇn tö: ViÖc chia miÒn V thμnh c¸c phÇn tö ve ph¶i tho¶ m·n hai quy t¾c sau: + Hai phÇn tö kh¸c nhau chØ cã thÓ cã nh÷ng ®iÓm chung n»m trªn biªn cña chóng. §iÒu nμy lo¹i trõ kh¶ n¨ng giao nhau gi÷a hai phÇn tö. Biªn giíi gi÷a c¸c phÇn tö cã thÓ lμ c¸c ®iÓm, ®−êng hay mÆt. v1 v2 2 v v 1 v2 v1 a. b. c. Biªn giíi Biªn giíi Biªn giíi H×nh 1.1 Biªn giíi gi÷a c¸c phÇn tö a. §iÓm; b. §−êng; c. MÆt.
16 + TËp hîp tÊt c¶ c¸c phÇn tö ve ph¶i t¹o thμnh mét miÒn cμng gÇn víi miÒn V cho tr−íc cμng tèt. Tr¸nh kh«ng ®−îc t¹o lç hæng gi÷a c¸c phÇn tö. C¸c d¹ng phÇn tö h÷u h¹n: Cã nhiÒu d¹ng phÇn tö h÷u h¹n: PhÇn tö mét chiÒu, phÇn tö hai chiÒu vμ phÇn tö ba chiÒu. Trong mçi lo¹i ®ã ®¹i l−îng kh¶o s¸t cã thÓ biÕn thiªn bËc nhÊt (gäi lμ phÇn tö bËc nhÊt), bËc hai hoÆc bËc ba,... Mét sè phÇn tö h÷u h¹n hay gÆp ®−îc tr×nh bμy trong h×nh vÏ 1.2. (a) PhÇn tö bËc nhÊt PhÇn tö bËc hai PhÇn tö bËc ba (b) PhÇn tö bËc nhÊt PhÇn tö bËc hai PhÇn tö bËc ba (c). PhÇn tö ba chiÒu * PhÇn tö lôc diÖn PhÇn tö bËc nhÊt PhÇn tö bËc hai PhÇn tö bËc ba * PhÇn tö l¨ng trô PhÇn tö bËc nhÊt PhÇn tö bËc hai PhÇn tö bËc ba H×nh 1.2 C¸c d¹ng phÇn tö h÷u h¹n a. PhÇn tö mét chiÒu; b. PhÇn tö hai chiÒu; c. PhÇn tö ba chiÒu. Mét ch−¬ng tr×nh tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n th−êng gåm c¸c khèi sau:
17 + Khèi 1: §äc, kiÓm tra, tæ chøc c¸c d÷ liÖu m« t¶ nót vμ phÇn tö (l−íi phÇn tö), c¸c th«ng sè vËt lý (m« ®un ®μn håi, hÖ sè dÉn nhiÖt), t¶i träng t¸c dông vμ ®iÒu kiÖn biªn. + Khèi 2: X©y dùng ma trËn ®é cøng phÇn tö k vμ vÐc t¬ lùc nót phÇn tö f, sau ®ã x©y dùng ma trËn ®é cøng K vμ vÐc t¬ lùc nót F chung cho c¶ hÖ. + Khèi 3: NhËp ®iÒu kiÖn biªn vμ gi¶i ph−¬ng tr×nh phÇn tö h÷u h¹n. + Khèi 4: TÝnh to¸n c¸c ®¹i l−îng kh¸c (øng suÊt, biÕn d¹ng, gradiªn nhiÖt, ...) vμ in kÕt qu¶. S¬ ®å tÝnh b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh vÏ 1.3. §äc, kiÓm tra, tæ chøc d÷ liÖu §äc vμ in - To¹ ®é nót - T¶i träng t¸c dông - Th«ng tin ghÐp nèi c¸c phÇn tö - §iÒu kiÖn biªn X©y dùng ma trËn ®é cøng K vμ vÐc t¬ lùc chung F - Víi mçi phÇn tö: * TrÝch nh÷ng th«ng tin liªn quan ®Õn phÇn tö * X©y dùng ma trËn k vμ vÐc t¬ f. - X©y dùng ma trËn K vμ vÐc t¬ lùc F cho c¶ hÖ Gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh KQ = F - NhËp ®iÒu kiÖn biªn (biÕn ®æi K vμ F) - Gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh phÇn tö h÷u h¹n ®Ó t×m Q In kÕt qu¶ - TÝnh to¸n c¸c ®¹i l−îng kh¸c (øng suÊt, biÕn d¹ng,...) - In kÕt qu¶ (b¶ng sè, ®å thÞ,...) H×nh 1.3 S¬ ®å tÝnh to¸n b»ng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n
18 PhÇn mÒm dïng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n: Cã thÓ giíi thiÖu mét sè ch−¬ng tr×nh dïng ph−¬ng ph¸p phÇn tö h÷u h¹n ®· næi tiÕng nh−: MicroFEAP - II P1 Module - Vesion 3.0 vμ XETTAPS - 95 thuéc viÖn c«ng nghÖ Ch©u ¸ - AIT Th¸i Lan sö dông hÖ thèng l−íi kh«ng gian ®Ó tÝnh to¸n c¸c hÖ khung vμ lâi chÞu lùc. HÖ thèng STRAND cña óc lμ bé ch−¬ng tr×nh ph©n tÝch kÕt cÊu. HÖ thèng LUSAS cña Anh lμ bé ch−¬ng tr×nh tÝch ph©n tÝnh kÕt cÊu tÜnh vμ ®éng häc, tuyÕn tÝnh vμ phi tuyÕn. HÖ thèng STAAD-III cña Mü gi¶i quyÕt c¸c bμi to¸n tÜnh vμ ®éng ®Æc biÖt trî gióp thªm phÇn thiÕt kÕ vμ vÏ tiÖn lîi ®èi víi nh÷ng c«ng tr×nh lín. Ch−¬ng tr×nh SAP dïng ®Ó tÝnh kÕt cÊu næi tiÕng thÕ giíi ®−îc khëi th¶o tõ nh÷ng n¨m 1970 t¹i Mü. SAP2000 cã kh¶ n¨ng m¹nh gi¶i quyÕt c¸c bμi to¸n kÕt cÊu kh«ng gian trong thùc tÕ. PhÇn mÒm ANSYS (Analysis Systems): ANSYS lμ mét gãi phÇn mÒm FEA (Finite Element Analysis) hoμn chØnh dïng ®Ó m« pháng, tÝnh to¸n thiÕt kÕ trong c«ng nghiÖp, ANSYS ®· vμ ®ang ®−îc sö dông réng r·i trªn toμn thÕ giíi trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc nh−: kÕt cÊu, nhiÖt, dßng ch¶y, ®iÖn, ®iÖn tõ, tÜnh ®iÖn, t−¬ng t¸c gi÷a c¸c m«i tr−êng vμ c¸c hÖ vËt lý. KÕt cÊu phÇn mÒm ANSYS: VÒ mÆt cÊu tróc, phÇn mÒm ANSYS ®−îc chia ra thμnh ba m« ®un chÝnh lμ m« ®un tiÒn xö lý (Preprocessing); m« ®un gi¶i (Solution); m« ®un hËu xö lý (Postprocessing). (1) M« ®un tiÒn xö lý (Preprocessing): M« ®un nμy cho phÐp ng−êi dïng cã thÓ chuÈn bÞ nh÷ng thao t¸c ®Ó cho qu¸ tr×nh gi¶i, bao gåm x©y dùng m« h×nh h×nh häc, ®Þnh kiÓu phÇn tö, lùa chän m« h×nh vËt liÖu, chia l−íi phÇn tö h÷u h¹n, ®Æt t¶i,... X©y dùng m« h×nh h×nh häc: Dùng m« h×nh h×nh häc trong ANSYS cã thÓ theo hai kh¶ n¨ng: x©y dùng trùc tiÕp vμ x©y dùng gi¸n tiÕp. Ph−¬ng ph¸p thø nhÊt lμ cã kh¶ n¨ng x©y dùng trùc tiÕp m« h×nh h×nh häc trªn giao diÖn ®å ho¹ cña ANSYS th«ng qua c¸c lÖnh m« h×nh. NÕu m« h×nh bao gåm c¸c khèi
19 ®¬n gi¶n th× cã thÓ dùng trùc tiÕp m« h×nh b»ng c¸c khèi c¬ së råi sö dông c¸c phÐp to¸n l«gÝc ®Ó cã thÓ t¹o ®−îc c¸c m« h×nh phøc t¹p h¬n. NÕu m« h×nh phøc t¹p th× thao t¸c b¾t ®Çu tõ c¸c ®iÓm, råi tõ ®ã dùng thμnh ®−êng, miÒn vμ khèi th«ng qua c¸c lÖnh xö lý vÒ ®å ho¹ trong ANSYS. Ph−¬ng ph¸p nμy cã −u ®iÓm lμ toμn bé d÷ liÖu cña m« h×nh h×nh häc cña bμi to¸n ®−îc ®−a vμo trùc tiÕp nªn kh«ng cã sai lÖch khi chuyÓn ®æi d÷ liÖu. Ph−¬ng ph¸p thø hai lμ x©y dùng m« h×nh tõ nh÷ng phÇn mÒm thiÕt kÕ m¹nh nh− Solidworks, Catia,... råi liªn kÕt víi ANSYS ®Ó ®−a m« h×nh h×nh häc vμo. ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nμy lμ cã thÓ dùng ®−îc nh÷ng m« h×nh rÊt phøc t¹p. §Þnh kiÓu phÇn tö: Chän kiÓu phÇn tö lμ mét b−íc quan träng, nã x¸c ®Þnh nh÷ng ®Æc tr−ng d−íi ®©y cña phÇn tö: + BËc tù do (Degree of Freedom): vÝ dô mét phÇn tö nhiÖt cã mét bËc tù do, trong khi mét phÇn tö kÕt cÊu cã s¸u bËc tù do. + D¹ng phÇn tö: h×nh lôc diÖn, h×nh tø diÖn, h×nh tø gi¸c, h×nh tam gi¸c,.... kh«ng gian 2D hoÆc 3D. + D¹ng gi¶ thiÕt cña tr−êng chuyÓn vÞ: bËc nhÊt hoÆc bËc hai. ANSYS cã mét th− viÖn gåm 150 kiÓu phÇn tö ®Ó ng−êi dïng lùa chän. Ph©n lo¹i phÇn tö: C¸c phÇn tö gåm cã; phÇn tö thanh (Spar), phÇn tö dÇm (Beam), phÇn tö lß xo (Spring), c¸c phÇn tö vá, c¸c phÇn tö khèi 2D, c¸c phÇn tö khèi 3D, mét sè d¹ng phÇn tö ®Æc biÖt. ANSYS cßn cã kh¶ n¨ng cho phÐp ng−êi dïng ®Þnh nghÜa phÇn tö riªng tuú tõng tr−êng hîp cô thÓ. Ngoμi ra ®èi víi tõng bμi to¸n ANSYS ph©n chia thμnh c¸c líp phÇn tö riªng nh− líp phÇn tö dïng cho bμi to¸n cÊu tróc, líp phÇn tö dïng cho bμi to¸n ph©n tÝch dßng ch¶y, líp bμi to¸n dïng cho bμi to¸n ph©n tÝch nhiÖt,.... PhÇn tö dïng trong mçi líp bμi to¸n cã nh÷ng yªu cÇu riªng còng nh− c¸c th«ng sè ®Çu vμo vμ ®Çu ra kh¸c nhau.