SOLID WORKS-COSMOS Works phần 1

Chia sẻ: Nguyễn Hà Mỹ Ngọc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

192
lượt xem 49
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* A. Cơ sở của các phân tích Phần này cung cấp các cơ sở lý thuyết cần thiết để sử dụng COSMOSWorks, giải thích về công việc phân tích, những giả thiết cơ sở và dự đoán kết quả. Phần này cũng mô tả tóm tắt cách thức thực hiện các phân tích. Bạn không nên quyết định các vấn đề về thiết kế mà chỉ dựa đơn thuần vào các kết quả tính toán của COSMOSWorks. ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: SOLID WORKS-COSMOS Works phần 1

[Year] SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL*
2 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* A. Cơ sở của các phân tích Phần này cung cấp các cơ sở lý thuyết cần thiết để sử dụng COSMOSWorks, giải thích về công việc phân tích, những giả thiết cơ sở và dự đoán kết quả. Phần này cũng mô tả tóm tắt cách thức thực hiện các phân tích. Bạn không nên quyết định các vấn đề về thiết kế mà chỉ dựa đơn thuần vào các kết quả tính toán của COSMOSWorks. Hãy dùng các kết quả này kết hợp với dữ liệu thực nghiệm và kinh nghiệm thực tiễn. Chỉ có thực nghiệm mới làm cho thiết kế của bạn có hiệu lực. COSMOSWorks giúp bạn tiết kiệm thời gian và chi phí bằng cách giảm số lượng thực nghiệm chứ không loại bỏ thực nghiệm. Chúng ta sẽ thảo luận về những vấn đề sau: Phân tích tĩnh tuyến tính Khi ngoại lực tác động lên một vật, vật này sẽ bị biến dạng và lực sẽ truyền qua toàn bộ vật. Ngoại lực sẽ làm sinh ra ứng lực và phản lực để đưa vật trở lại trạng thái cân bằng. Các nghiên cứu tĩnh tuyến tính sẽ tính toán các chuyển vị, sức căng, ứng suất và phản lực dưới tác động của ngoại lực. Các nghiên cứu tĩnh tuyến tính thực hiện dựa trên các giả thiết sau: Giả thiết tĩnh: Tất cả các lực tác động chậm và tăng dần cho tới khi đạt đủ cường độ. Sau khi đạt đủ cường độ, lực sẽ giữ không đổi theo thời gian. Giả thiết này cho phép ta bỏ qua các lực quán tính và giảm chấn do khi gia tốc và vận tốc nhỏ thì các lực này là không đáng kể. Trường hợp các lực tác động thay đổi theo thời gian, có thể gây nên các lực quán tính hoặc giảm chấn lớn, ta phải tính toán trong các phân tích động. Các tải động thay đổi theo thời gian và trong nhiều trường hợp gây nên các lực quán tính hoặc giảm chấn lớn không thể bỏ qua thì không áp dụng giả thiết tĩnh được. Lưu ý: Việc xác định tải có áp dụng theo giả thiết tĩnh được hay không là rất quan trọng, • lý do là một tải động có thể sinh ra ứng suất lớn gấp 1/(2x) lần tải tĩnh với cùng cường độ, ở đây, x là hệ số giảm chấn. Với cấu trúc ít giảm chấn, ví dụ với 5% giảm chấn, ứng suất động sẽ lớn gấp 10 lần ứng suất tĩnh. Trường hợp xấu nhất là cộng hưởng. [1] Bạn có thể dùng các phân tích tĩnh để tính toán phản ứng của cấu trúc một vật • quay với tốc độ không đổi hoặc di chuyển thẳng với gia tốc không đổi, do lực quán tính sinh ra không đổi theo thời gian.
3 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* Bạn có thể dùng các modul phân tích Dynamic Response hoặc Nonlinear • Dynamic, có trong các sản phẩm COSMOS khác, để tính toán các cấu trúc chịu tải động. Các tải động gồm có các lực giao động, va chạm và ngẫu nhiên. COSMOSWorks 2006 không có những modul này. Giả thiết tuyến tính: Quan hệ giữa tải và các đáp ứng sinh ra (chuyển vị, sức căng và ứng suất) là tuyến tính. Ví dụ, nếu bạn tăng tải gấp đôi, thì các đáp ứng của mô hình cũng tăng gấp đôi. Bạn có thể thực hiện các phân tích theo giả thiết tuyến tính nếu: Tất cả các vật liệu trong mô hình tuân theo định luật Hooke, rằng ứng suất tỷ lệ • bậc nhất với sức căng. (Ta biết rằng thực tế thì ứng suất không tỷ lệ bậc nhất với sức căng, mà chỉ gần đúng như vậy. Giả thiết này nhằm đơn giản hóa tính toán và kết quả không sai lệch đáng kể với thực nghiệm). Các chuyển vị sinh ra là đủ nhỏ để bỏ qua sự thay đổi độ cứng do tải. (Độ cứng • của một cấu trúc phụ thuộc vào hình dạng của cấu trúc đó. Khi cấu trúc chịu tải thì hình dạng của nó sẽ thay đổi, thể hiện qua chuyển vị, độ võng và góc xoay. Như vậy, nhìn chung là độ cứng của cấu trúc sẽ thay đổi khi chịu tải. Nhưng nếu tính toán chi tiết đến như vậy thì bài toán trở nên phức tạp. Giả thiết này nhằm đơn giản hóa bài toán đối với những trường hợp cấu trúc chỉ có những chuyển vị nhỏ dưới tác động ngoại lực). Các điều kiện biên không thay đổi trong quá trình chịu tải. Tải phải bằng hằng số • về cường độ, hướng và phân bố. Chúng không thay đổi khi mô hình bị biến dạng. (Điều kiện biên bao gồm tải trọng và các ràng buộc đối với cấu trúc, như bản lề, ngàm, nhiệt độ... Giả thiết này cũng nhằm đơn giản hóa tính toán chứ thực tế không bao giờ như vậy, chúng phải thay đổi khi mô hình biến dạng.) Như vậy, ta chỉ áp dụng phân tích tĩnh tuyến tính nếu cấu trúc có vật liệu là tuyến tính và tải chỉ gây biến dạng nhỏ cho cấu trúc đó. May thay, phần lớn các bài toán sức bền trên thực tế đều thỏa mãn 2 điều kiện này và ta có thể áp dụng để tính toán cho phần lớn kết cấu. Một số định nghĩa cơ bản Các ứng lực bên trong vật sẽ thay đổi từ điểm này đến điểm khác. Thông qua một diện tích nhỏ bất kỳ, lực tác động từ bên này sang bên kia diện tích này. Ứng suất là đại lượng xác định cường độ ứng lực này (lực trên đơn vị diện tích). Stress (Ứng suất). Trong một vật thể liên tục, bạn có thể tính toán ứng suất tại • một điểm như sau: o Tưởng tượng một mặt phẳng tùy ý cắt qua vật thể tại điểm cần tính ứng suất, o Xét một diện tích vô cùng nhỏ DeltaA bao quanh điểm đó trên mặt phẳng này, (sao không cho phép chèn ký tự Hy lạp nhỉ?)
4 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* Gọi cường độ lực truyền qua DeltaA theo một hướng nào đó là DeltaF, o Ứng suất theo hướng này được tính bằng DeltaF/DeltaA khi DeltaA tiến o tới 0. o Strain (sức căng).Sức căng là tỷ lệ thay đổi chiều dài d L trên chiều dài ban đầu L. Sức căng là đại lượng không thứ nguyên. Chuỗi tính toán Cho một mô hình lưới, với một tập hợp các chuyển vị bắt buộc • và tải, chương trình phân tích tĩnh tuyến tính sẽ tiến hành như sau: 1. Chương trình sẽ xây dựng và giải một hệ các phương trình cân bằng của phần tử hữu hạn tuyến tính để có được chuyển vị tại mỗi nút. 2. Sau đó, chương trình sẽ dùng các kết quả chuyển vị này để tính toán các thành phần sức căng. 3. Cuối cùng, chương trình sử dụng các kết quả sức căng và quan hệ ứng suất- sức căng để tính toán các ứng suất. Tính toán ứng suất Ứng suất trước tiên được tính toán tại các điểm đặc biệt, gọi là các điểm Gauss hoặc Quadrature, nằm trong từng phần tử. Những điểm này được lựa chọn để cho số lượng kết quả tối ưu. Chương trình sẽ tính ứng suất tại các nút của mỗi phần tử bằng cách ngoại suy các kết quả có sẵn tại các điểm Gauss. Sau khi chạy phân tích thành công, các kết quả ứng suất nút tại mỗi nút của mọi phần tử đã có trong cơ sở dữ liệu. Các nút chung của hai hoặc nhiều phần tử sẽ có nhiều kết quả. Nói chung, các kết quả này thường không giống nhau do phương pháp phần tử hữu hạn chỉ là một phương pháp gần đúng. Ví dụ, nếu một nút là chung cho ba phần tử, có thể có ba giá trị ứng suất hơi khác nhau cho mỗi thành phần của ứng suất tại nút này. Khi xem các kết quả ứng suất, bạn có thể cần biết các ứng suất phần tử hoặc các ứng suất nút. Để tính toán các ứng suất phần tử, chương trình sẽ tính trung bình các giá trị ứng suất của các nút trong phần tử này. Để tính toán các ứng suất nút, chương trình sẽ tính trung bình các kết quả tương ứng của tất cả các phần tử có chung nút đó.
5 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* ----------------------------------------------------- [1] Có thể hiểu cấu trúc ít giảm chấn là cấu trúc có độ cứng vững cao và ít chịu biến dạng dưới tác động của ngoại lực. Cấu trúc này rất dễ bị tổn thương dưới tác động của tải trọng động dù nhỏ. Ví dụ: mặt bàn kính rất dễ vỡ nếu bị một vật cứng khác khá nhẹ rơi vào, khi đó, tải trọng động có thể lớn gấp hàng chục lần trọng lượng tĩnh của vật cứng, nên đủ sức làm vỡ mặt bàn. B. Thực hiện các phân tích tĩnh học 1. Để truy cập hộp thoại Study, right-click[1] biểu tượng trên cùng của cây COSMOSWorks Manager và chọn Study. Hãy xác định các thuộc tính của nghiên cứu này. Click nhãn Adaptive để kích hoạt phương pháp h- hoặc p-adaptive nhằm tự động nâng cao độ chính xác của các kết quả. Ta sẽ thấy các thư mục như sau ở panel bên trái:
6 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* 2. Gán vật liệu cho từng solid[2] và shell[3]: right-click biểu tượng của từng đối tượng và chọn Define/Edit Material[4]. 3. Right-click thư mục Load/Restraint[5], chọn Define để xác định các ràng buộc. Hãy tạo đầy đủ các ràng buộc cho từng vật thể hoặc thông qua các điều kiện tiếp xúc và kết nối để liên kết chúng với các đối tượng khác hay với nền.
7 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* 4. Xác định các tải. Bạn phải xác định ít nhất một tải. 5. Với các tổ hợp hoặc mô hình đa khối, hãy dùng các thiết lập điều kiện tiếp xúc chung, thành phần và cục bộ để giả lập sự hoạt động của mô hình. 6. Tạo lưới cho mô hình và chạy nghiên cứu. Trước khi chạy nghiên cứu, bạn có thể dùng các tùy chọn kết quả Result Options để yêu cầu tự động tạo ra các biểu đồ cho toàn bộ hình dạng mô hình. Lu ý: Nếu bạn chạy một nghiên cứu trước khi tạo lưới cho mô hình, chương trình sẽ tự động tạo lưới rồi mới chạy nghiên cứu. Bạn cũng có thể yêu cầu chạy nghiên cứu bằng cách kiểm Run analysis after meshing trong bảng thuộc tính Meshing. 7. Xem các kết quả: Xem biểu đồ chuyển vị. • Xem biểu đồ sức căng. • Xem biểu đồ ứng suất. • Xem biểu đồ phản lực. • Để tạo báo cáo, right-click thư mục Report và chọn Define. • Dùng công cụ kết quả. • Nếu bạn đã xác định một phương pháp adaptive, bạn có thể tạo biểu đồ kết quả. • [1] Click nút chuột phải. [2] Solid: mô hình khối đặc. [3] Shell: mô hình vỏ mỏng. [4] Define/Edit Material: xác định/sửa đổi các đặc tính vật liệu. [5] Load/Restraint: Tải trọng và ràng buộc C. Đầu vào cho các phân tích tĩnh tuyến tính Để thực hiện các phân tích tĩnh, bạn cần lần lượt thực hiện 4 thủ tục sau đây: 1. Tạo lưới cho mô hình. Bạn phải tạo lưới cho mô hình trước khi chạy phân tích. Các điều kiện tiếp xúc phải được xác định trước khi tạo lưới. Mỗi sự thay đổi hình dạng, điều kiện tiếp xúc hoặc tùy chọn lưới đều cần tạo lưới lại. 2. Các thuộc tính vật liệu. Bạn phải xác định Modul đàn hồi Young’s Modulus EX. • Hệ số Poisson (NUXY) sẽ được coi là bằng không, nếu không được xác định. • Thêm vào đó, bạn cũng cần xác định khối lượng riêng (DENS) nếu muốn xem • xét tác động của trọng trường và/hoặc lực ly tâm • cũng như hệ số giãn nhiệt (ALPX) nếu quan tâm đến tải do nhiệt độ.
8 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* Khi bạn chọn một vật liệu từ các thư viện vật liệu của SolidWorks hoặc COSMOSWorks, các thuộc tính này sẽ được đưa vào tự động. Giá trị mặc định của modul cắt Shear (GXY) được tự động tính toán bằng GXY = EX/2(1+NUXY). Độ bền chảy, độ bền nén và độ bền kéo được dùng làm tiêu chuẩn để đánh giá độ bền của kết cấu. Chúng không được dùng để tính toán ứng suất. Với các vật liệu dị hướng[1], bạn có thể xác định riêng các modul đàn hồi, modul cắt, hệ số Poisson và/hoặc giãn nhiệt theo các hướng khác nhau. 3. Các ràng buộc. Là các khống chế đầy đủ để ngăn không cho vật chuyển động cứng tự do. Nếu mô hình không được ràng buộc thích hợp, hãy dùng tùy chọn Use soft springs to stabilize the model trong hộp thoại Static[2]. Khi nhập tải từ COSMOSMotion, hãy kiểm tùy chọn Use inertial relief. Những tùy chọn này khả dụng cho các giải thuật Direct Sparse và FFEPlus. 4. Tải. Phải có ít nhất một trong những kiểu tải sau: Lực tập trung • Áp suất • Các chuyển vị bắt buộc khác không • Các lực tự thân (trọng lực và/hoặc ly tâm) • Nhiệt (xác định nhiệt độ hoặc lấy các profile từ các phân tích nhiệt) • Các tải nhập từ COSMOSMotion • Nhiệt độ và áp suất nhập từ COSMOSFloWorks • Lưu ý: Khi bạn tạo một nghiên cứu, hãy click Properties trong hộp thoại Study để đặt các tùy chọn thích hợp. Để sửa đổi các thuộc tính của một nghiên cứu có sẵn, right- click thuộc tính đó trong COSMOSWorks Manager và click Properties. [1] Ví dụ, các dầm beton có cốt thép chủ yếu đặt dọc theo chiều dài. Khả năng chịu tải theo các hướng của những kiểu kết cấu này thường không giống nhau. [2] Ví dụ, khảo sát một thanh thẳng chịu kéo, ta nghĩ chỉ cần đặt 2 lực ở hai đầu, có cường độ bằng nhau nhưng ngược chiều là đủ. Sau khi chạy xong phân tích, ta giật mình vì không thấy mô hình đâu cả. Nó đã chạy tít ra đến tận rìa thiên hà rồi! Đó gọi là chuyển động cứng tự do. Sao vậy nhỉ? Bởi vì đây là chương trình tính toán gần đúng, nó sẽ tính ra là có một chênh lệch nhỏ giữa hai lực ở hai đầu thanh. Chênh lệch rất nhỏ này cũng đủ để một thanh lơ lửng trong chân không (môi trường không gian điện toán mà) chạy tít mù khơi. Nhưng ta không thể ràng buộc được thanh này vào đâu được cả, thực tế nó chỉ chịu có lực kéo mà thôi. Để tránh những kết quả nực cười đó, ta phải dùng tùy chọn Use soft springs to stabilize the model, tức là neo tạm nó bằng những cái lò xo mềm, có tác dụng bù lại những lệch lạc nhỏ, nhằm giữ nó không chạy lung tung trong phép tính gần đúng này. D. Kết quả của các phân tích tĩnh tuyến tính Theo mặc định, các hướng X, Y và Z được xác định theo hệ tọa độ chung. Nếu bạn chọn một tham chiếu khác, những hướng này sẽ theo đối tượng tham chiếu được chọn.
9 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* 1. Các thành phần chuyển vị UX = Chuyển vị theo hướng X • UY = Chuyển vị theo hướng Y • UZ = Chuyển vị theo hướng Z • URES = Chuyển vị tổng hợp • RFX = Phản lực theo hướng X • RFY = Phản lực theo hướng Y • RFZ = Phản lực theo hướng Z • RFRES = Phản lực tổng hợp • 2. Các thành phần ứng suất EPSX = Ứng suất pháp X • EPSY = Ứng suất pháp Y • EPSZ = Ứng suất pháp Z • GMXY = Sức căng tiếp theo hướng Y trong mặt phẳng YZ • GMXZ = Sức căng tiếp theo hướng Z trong mặt phẳng YZ • GMYZ = Sức căng tiếp theo hướng Z trong mặt phẳng XZ • ESTRN = Sức căng tương đương • SEDENS = Mật độ năng lượng sức căng • ENERGY = Tổng năng lượng sức căng • E1 = Sức căng pháp trong hướng chính thứ nhất • E2 = Sức căng pháp trong hướng chính thứ hai • E3 = Sức căng pháp trong hướng chính thứ ba • Sức căng tương đương (ESTRN) được xác định: 3.Các ứng suất phần tử và nút SX = Ứng suất pháp X • SY = Ứng suất pháp Y • SZ = Ứng suất pháp Z •
10 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* TXY = Ứng suất tiếp theo hướng Y trong mặt phẳng YZ • TXZ = Ứng suất tiếp theo hướng Z trong mặt phẳng YZ • TYZ = Ứng suất tiếp theo hướng Z trong mặt phẳng XZ • 4. Các thông số dưới đây không dùng tham chiếu: P1 = ứng suất chính thứ nhất (lớn nhất) • P2 = ứng suất chính thứ 2 • P3 = ứng suất chính thứ 3 • VON = ứng suất von Mises • INT = Cường độ ứng suất = P1 - P3 • ERR = Lỗi tiêu chuẩn năng lượng (chỉ có với ứng suất phần tử) • CP = Áp suất tiếp xúc • Các ứng suất chính Các thành phần ứng suất phụ thuộc vào hướng mà chúng được tính toán. Với một số trục tọa độ quay nào đó, các ứng suất tiếp (cắt) có thể bằng không. Các ứng suất pháp còn lại được gọi là các ứng suất chính. Các hướng liên kết với các ứng suất chính được gọi là các hướng chính. Các ứng suất Von Mises hoặc các ứng suất tương đương Ứng suất von Mises hoặc tương đương là một ứng suất được tính toán từ các ứng suất thành phần. Mặc dù ứng suất von Mises tại một nút không xác định duy nhất trạng thái ứng suất tại nút này, nhưng nó mang lại thông tin thích hợp để đánh giá mức độ an toàn của thiết kế với nhiều loại kim loại dẻo. Không như các ứng suất thành phần, ứng suất von Mises không có hướng. Nó chỉ đơn thuần xác định cường độ ứng suất. Ứng suất von Mises được dùng để đánh giá khả năng bị phá hủy của các kim loại dẻo. Ứng suất von Mises được tính toán từ sáu thành phần ứng suất như sau: VON = {0.5 [(SX -SY)^2 + (SX-SZ)^2 + (SY-SZ)^2] + 3(TXY^2 + TXZ^2 + TYZ^2)}^(1/2) Hoặc tương đương, từ ba ứng suất chính, VON = {0.5 [(P1 - P2)^2 + (P1 - P3)^2 + (P2 - P3)^2]}^(1/2) E. Tạo lưới
11 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* I. Cơ sở của việc tạo lưới Phép phân tích phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis - FEA) cung cấp một kỹ thuật số hóa đáng tin cậy để phân tích các thiết kế kỹ thuật. Quá trình này được bắt đầu với việc mô phỏng hình dạng hình học của mô hình. Sau đó, chương trình sẽ chia mô hình thành những phần nhỏ có hình dạng đơn giản (gọi là các phần tử) liên kết với nhau tại các nút (còn gọi là node). Các chương trình phân tích phần tử hữu hạn xem mô hình như một mạng lưới các phần tử riêng rẽ được liên kết với nhau. Phương pháp phần tử hữu hạn (The Finite Element Method - FEM) sẽ dự đoán phản ứng của mô hình bằng cách kết hợp thông tin có được từ tất cả các phần tử tạo nên mô hình này. Tạo lưới là một bước có tính quyết định trong các phân tích thiết kế. Quá trình tạo lưới tự động trong COSMOSWorks sinh ra lưới dựa trên kích cỡ phần tử chung, mức sai lệch và các đặc điểm kiểm soát lưới. Việc kiểm soát lưới cho phép bạn xác định cỡ các phần tử cho các chi tiết máy, các bề mặt, cạnh và đỉnh. COSMOSWorks ước lượng cỡ phần tử chung cho mô hình với sự lưu tâm tới thể tích, diện tích bề mặt và các yếu tố hình học khác. Cỡ của lưới được tạo ra (số nút và phần tử) tùy thuộc vào hình dạng và kích thước mô hình, cỡ phần tử, dung sai lưới, chế độ kiểm soát lưới và điều kiện tiếp xúc. Ở giai đoạn đầu của phân tích thiết kế, khi mà các kết quả gần đúng là tạm chấp nhận được, bạn có thể xác định một cỡ phần tử lớn hơn để tính toán nhanh. Với những bài toán cần có độ chính xác cao, có thể cần tới cỡ phần tử nhỏ hơn. Việc tạo lưới sinh ra các phần tử tứ diện 3D solid và các phần tử tam giác 2D shell. Bạn có thể sử dụng kết hợp cả hai kiểu lưới này. Các phần tử shell đương nhiên là phù hợp với những mô hình mỏng (chi tiết tấm mỏng). II. Lưới Solid Trong việc tạo lưới một mô hình part hoặc assembly bằng các phần tử solid, COSMOSWorks tạo ra một trong các kiểu phần tử sau, dựa trên các tùy chọn lưới được kích hoạt: Draft quality mesh. Tự động tạo ra lưới gồm các phần tử solid tứ • diện có các cạnh thẳng.
12 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* High quality mesh. Tự động tạo ra lưới gồm các phần tử solid tứ diện • có các cạnh parabol. Các phần tử cạnh thẳng còn được gọi là các phần tử bậc nhất, hoặc các phần tử bậc thấp. Các phần tử cạnh parabol còn được gọi là các phần tử bậc hai, hoặc các phần tử bậc cao. Các phần tử tứ diện cạnh thẳng được xác định bởi bốn điểm góc và nối với nhau bằng sáu cạnh thẳng. Các phần tử tứ diện cạnh parabol được xác định bởi bốn điểm góc, sáu trung điểm cạnh và sáu cạnh. Hình minh họa này cho thấy hình dạng của các phần tử tứ diện solid cạnh thẳng và cạnh parabol. Nói chung, với cùng mật độ lưới (cùng số phần tử), các phần tử cạnh parabol cho các kết quả tốt hơn các phần tử cạnh thẳng, vì chúng mô tả các đường biên cong chính xác hơn và chúng tạo ra các xấp xỉ toán học tốt hơn. Tuy nhiên, các phần tử parabol đòi hỏi nhiều tài nguyên của máy tính hơn. Với các bài toán về cấu trúc, mỗi nút trong một phần tử solid có ba bậc tự do, được hình dung là ba chuyển động theo các hướng vuông góc. COSMOSWorks dùng các hướng X, Y, và Z của hệ tọa độ Đề Các (Cartesian) để giải bài toán này. Với các bài toán về nhiệt, mỗi nút chỉ có một bậc tự do là nhiệt độ.
13 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* Chú ý: Lưới chất lượng cao chỉ cần cho những phân tích cuối cùng. III. Lưới Shell Khái niệm Khi dùng các phần tử shell, COSMOSWorks tạo ra một trong những kiểu phần tử sau đây, tùy thuộc vào các tùy chọn được kích hoạt trong hộp thoại Mesh Options: Draft quality mesh. Tự động tạo ra các phần tử shell tam giác cạnh • thẳng. High quality mesh. Tự động tạo ra các phần tử shell tam giác cạnh • parabol. Một phần tử shell tam giác cạnh thẳng được xác định bởi ba điểm ở góc (nút) và được nối với nhau bằng các cạnh thẳng. Một phần tử shell tam giác cạnh parabol được xác định bởi ba điểm ở góc, ba điểm giữa các cạnh và ba cạnh parabol. Với những nghiên cứu được thiết lập với tùy chọn Shell mesh using mid-surface, chiều dày của phần tử được tự động lấy ra từ chiều dày của mô hình. Để đặt các tùy chọn thích hợp, right-click thư mục Mesh và chọn Options. Các phần tử Shell là những phần tử 2D có khả năng chống lại các tải trọng căng và uốn.
14 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* COSMOSWorks cung cấp hai tùy chọn khi tạo các nghiên cứu shell: Shell mesh using mid-surfaces. Dùng tùy chọn này cho các chi tiết • tấm kim loại mỏng và các chi tiết chỉ có một chiều dày và vật liệu đồng nhất. Trong khi tạo lưới, COSMOSWorks tạo ra các phần tử shell trên các mặt trung hòa. Chiều dày của các phần tử được tự động tính trên cơ sở chiều dày của chi tiết. Tùy chọn này không dùng được với các mô hình assembly và các mô hình surface, cũng có thể mắc lỗi khi tạo lưới cho các mô hình part phức tạp và các mô hình part giao nhau. Hãy xem xét kỹ lưới để đảm bảo nó mô tả đúng mô hình trước khi giải.
15 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* Shell mesh using surface. Tùy chọn này để bạn toàn quyền lựa chọn • các bề mặt nào mà trên đó sẽ tạo lưới cũng như chiều dày và vật liệu dùng cho từng mặt. Tùy chọn này có thể dùng cho các mô hình solid part, assembly và mô hình surface. Các phần tử shell được đặt trên những bề mặt được chọn và chiều dày được tính đều sang hai phía của những bề mặt này. Lưu ý: Bạn có thể tạo các nghiên cứu solid và shell đồng thời trong cùng một tài liệu bằng cách chọn kiểu Mixed mesh khi tạo nghiên cứu này. Nói chung, kết quả tính toán bằng lưới chất lượng thấp và lưới chất lượng cao thường xấp xỉ nhau nếu có cùng số lượng phần tử. Sự khác biệt chỉ rõ ràng khi mô hình có những hình dạng cong. F. Mô hình lưới Bạn có thể tạo lưới cho mô hình solid bất kỳ với các phần tử tứ diện. Tuy nhiên, tạo lưới cho những mô hình mỏng bằng các phần tử solid sẽ sinh ra một số lượng rất lớn các phần tử, do bạn phải dùng các phần tử cỡ nhỏ. Việc dùng các phần tử cỡ lớn sẽ làm giảm chất lượng lưới và dẫn đến sai lệch các kết quả. Lưới shell là sự lựa chọn tất yếu cho các chi tiết vỏ mỏng và tấm kim loại. Các mô hình surface cũng chỉ có thể được tạo lưới với các phần tử shell. COSMOSWorks tạo ra một lưới liên tục trên các cạnh chung giữa các bề mặt (toàn bộ hoặc cục bộ). Ví dụ, hãy xem xét hai mô hình shell trong hình minh họa:
16 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* Phần mềm tạo ra một lưới tương thích dọc theo cạnh chung và tự động hợp nhất các nút, không quan tâm đến các chế độ kiểm soát lưới và thiết lập điều kiện độ tiếp xúc. Nếu đã áp dụng chế độ kiểm soát lưới với những cỡ phần tử khác nhau, COSMOSWorks sẽ dùng cỡ nhỏ nhất.
17 SOLIDWORKS-COSMOSWorks *ĐÀO CHI LĂNG-DCL* I. Các vấn đề về mô hình lưới Khi bạn tạo một nghiên cứu, bạn sẽ xác định kiểu lưới là solid, shell hoặc hỗn hợp trên cơ sở hình dạng hình học của mô hình. 1. Các nghiên cứu thuần shell: Shell mesh using mid-surfaces. Tùy chọn này chỉ khả dụng với các • tài liệu solid part, không dùng được cho các assembly. Khi dùng tùy chọn này, chương trình sẽ tự động chích xuất ra mặt trung hòa và gán chiều dày. Chỉ một loại vật liệu duy nhất được gán cho mô hình part này. Mặt trung hòa của phần tử shell được sinh ra trùng với mặt trung hòa được chích xuất. Hãy dùng tùy chọn này cho các chi tiết làm từ tấm kim loại mỏng hoặc những chi tiết chỉ có một chiều dày. Shell mesh using surfaces. Tùy chọn này cho phép bạn chọn các bề • mặt để tạo lưới, đồng thời cho phép bạn gán các chiều dày và vật liệu khác nhau cho mỗi bề mặt. Bạn có thể lặp lại thủ tục này nhiều lần. Các shell liền kề được tự động gắn chặt với nhau. Mặt trung hòa của phần tử shell được sinh ra trùng với bề mặt tương ứng được chọn. Để tạo ra các shell, hãy chọn (các) bề mặt hoặc surface thích hợp và chọn Define By Selected Surfaces. Để tạo một shell chung cho tất cả các bề mặt hoặc surface trong mô hình, right-click thư mục Shells và chọn Define by All Ref Surfaces. Mỗi lần bạn tạo được một shell, bạn chỉ có thể chọn các bề mặt thuộc cùng một chi tiết máy để tạo ra một shell. 2. Các nghiên cứu lưới hỗn hợp: Nếu bạn chọn kiểu Mixed mesh khi tạo nghiên cứu, bạn có thể phối hợp các phần tử solid (tứ diện) với các phần tử shell trong cùng một nghiên cứu. II. Tạo một nghiên cứu lưới hỗn hợp với các mô hình solid part: 1. Tạo một nghiên cứu với Mesh type đặt là Mixed mesh. Các thư mục Solids và Shells xuất hiện trên cây. 2. Tạo tất cả các shell thích hợp bằng cách right-click thư mục ShellsDefine by Selected Surfaces. và chọn 3. Xác định vật liệu, chiều dày và công thức cho từng shell. 4. Tạo lưới và chạy nghiên cứu rồi xem các kết quả như bình thường. III. Gán các vật liệu