Thạc Sĩ Khảo sát biến dạng thân máy tiện bằng phương pháp phần tử hữu hạn

MỞ ĐẦU



Phương pháp phần tử hữu hạn đã được ứng dụng vào cơ học từ rất lâu, nó thường được sử dụng để khảo sát các mô hình có những đặc điểm cơ học phức tạp. Do đặc điểm quản lý thông tin về nút (lực nút, chuyển vị nút) nên khối lượng tính toán sơ cấp rất lớn. Phương pháp phần tử hữu hạn chỉ thực sự có ý nghĩa khi được ứng dụng máy tính.
Ngày nay với sự phát triể n của kỹ thuật gia công và các phần mền hỗ trợ thiết kế. Trong thực tế xuất hiện rất nhiều các loại chi tiết không thuộc kiểu chi tiết truyền thống (Trục, dầm, thanh) điều này điều này đòi hỏi phải có công cụ tính mới. Bên cạnh đó các hệ vật phức tạp khi tính toán sức bền được ứng dụng Phương pháp phần tử hữu hạn cho hiệu quả kinh tế và kỹ thuật tốt nhất.
Xuất phát từ tình hình nói trên, việc hệ thống hoá các kiểu phần tử trong bài toán cơ học và xây dựng các mô hình tính cho một số chi tiết phức tạp trong chế tạo máy đang là một vấn đề cấp bách. Vì vậy đòi hỏi phải đầu tư nghiên cứu sâu.
Tuy nhiên, mặc dù có cố gắng nhiều trong việc xây dựng ý tưởng mô hình nhưng nội dung của luận văn còn nhiều thiếu sót và còn nhiều những điểm mới cần được đề xuất và trao đổi, thảo luận thêm. Tác giả rất mong và trân trọng mọi sự đóng góp, phê bình của các thầy giáo và đồng nghiệp đối với luận văn.
Em xin trân trọng cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Đào tạo sau Đại học Trường Đại học KTCN, Ban Giám hiệu và Ban Chủ nhiệm Khoa Kỹ thuật Công nghiệp Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã hết sức tạo điều khiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.
Xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo trong Hội đồng bảo vệ Đề cương luận văn Thạc sỹ đã góp ý, chỉnh sửa và phê duyệt đề cương để luận văn của em được hoàn thành với nội dung tốt nhất.
Đặc biệt, em xin trân trọng cảm ơn PGS TS Trần Vệ Quốc, Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Nghề kỹ thuật Thiết bị Y tế - Hà Nội đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình xây dựng ý tưởng mô hình và hoàn thành nội dung luận văn.

Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, các cộng tác viên đã giúp đỡ, thảo luận và đề xuất những giải pháp tốt nhất trong quá trình viết luận văn và xây dựng mô hình thiết bị thử nghiệm.
Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên, cổ vũ về tinh thần và

vật chất cho bản thân trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.




THÁI NGUYÊN 2009


MỤC LỤC

Trang
Mở đầu 7
Chương I: CÁC DẠNG KẾT CẤU HIỆN ĐẠI CỦA THÂN MÁY TIỆN . 9
Chương II: CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 12
2.1 Các phương pháp tính sức bền trong cơ học 12
2.1.1 Phương pháp nhân bểi u đồ Veresaghin kết hợp với phương trình vi phân đường đàn hồi 12
2.1.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 13
2.2 Các dạng đối tượng của bài toán sức bền trong thiết kế hiện đại . 23
2.2.1. Chi tiết dạng thanh . 23
2.2.2 Chi tiết dạng dầm 23
2.2.3 Chi tiết dạng khối. 23
2.3. Các kiểu phần tử của bài toán phần tử hữu hạn và sử dụng . 24
2.3.1. Phần tử kiểu đường 24
2.3.2. Phần tử kiểu đa giác 24
2.3.3. Phần tử kiểu tứ diện . 25
2.3.4. Các kiểu khác . 25
2.4. Các bước thực hiện bài toán phần tử hữu hạn 25
2.5. Các bài toán ứng dụng phương phần tử hữu hạn . 27
2.5.1. Bài toán cơ học . 27
2.5.2. Bài toán truyền nhiệt . 29
2.5.3. Bài toán dòng chất lưu . 33
2.5.4. Giới hạn nghiên cứu của đề tài . 33
2.6. Các mô hình toán học của phương pháp phần tử hữu hạn 34
2.6.1. Phương trình mô tả chuyển vị 34
2.6.2. Phương trình mô tả lực nút 34
2.6.3. Phương trình vi phân đường đàn hồi . 34
2.7. Giới thiệu một số phần mền tính FEM . 34
2.7.1. Ansys 34
2.7.2. Catia . 37
2.7.3. Cosmos Design Star

2.7.4. Mechanical Destop . 38
40
2.8. Lựa chọn công cụ chính và công cụ hỗ trợ 41
2.8.1. Công cụ chính 41
2.8.2. Công cụ hỗ trợ 41
2.8.3. Nhận dạng lẫn nhau . 41
2.9. Tổng quan về mô hình cấu trúc 41
2.9.1. Tổng quan về xây dựng mô hình . 41
2.9.2. Các bước tiến hành 43
2.9.3. Các hệ trục toạ độ . 49
2.9.4. Sử dụng chuột và mặt phẳng làm việc . 53
2.9.5. Mô hình thông qua các đối tượng hình học 54
2.9.6. Phát sinh lưới 57
2.9.7. Hiệu chỉnh mô hình 63
2.9.8. Sinh lưới thích ứng 67
2.9.9. Phát sinh trực tiếp 71
2.9.10. Mô hình đường ống . 71
2.9.11. Hiệu chỉnh số nút và phần tử . 73
2.10. Xây dựng mô hình hình học 76
2.10.1. Giới thiệu . 76
2.10.2. Các sản phẩm kết nối 78
2.10.3. Sử dụng các lệnh trong phần mềm 78
2.11. Tạo mô hình phần tử hữu hạn 80
2.11.1. Tổng quan 80
2.11.2. Các thuộc tính cơ bản của phần tử . 81
2.11.3. Các thuộc tính kết hợp của phần tử . 86
2.11.4. Điều khiển mật độ lưới 87
2.12. Đặt tải . 87
2.12.1. Định nghĩa tải 87
2.12.2. Hệ toạ độ nút (Nodal Coordinate System - NCS) 88
2.12.3. Các ràng buộc chuyển vị 89
2.12.4. Lực tập trung 89
2.12.5. Kiểm tra các kết quả 89
CHƯƠNG III : MÔ HÌNH HỌC VÀ MÔ HÌNH PHẦN TỬ HỮU HẠN CỦA BÀI
TOÁN THÂN MÁY TIỆN . 91
3.1. Xây dựng mô hình hình học thân máy .

3.1.1. Cụm thân máy 91
91
3.1.2. Mô hình hình học với Mechanical Destop 99
3.1.3. Mô hình FEM của thân máy . 100
3.2. Xác định các thông số cơ bản của mô hình hình học 101
3.2.1. Thông số cơ học của vật liệu 101
3.2.2. Thông số hình học của mô hình 101
3.3. Tính toán bộ tham số ngoại lực tác động tĩnh lên trục chính và thân máy . 102
3.3.1. Chế độ cắt tính toán . 102
3.3.2. Tính lực cắt . 102
Chương IV: TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH THÂN MÁY TIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ

HỮU HẠN TRÊN HỆ THỐNG COSMOS/ANSYS 104
4.1. Sơ đồ tính . 104
4.2. Phân tích hệ thống ngoại lực tác dụng . 104
4.3. Đơn vị tính 107
4.4. Ứng dụng phần mềm Ansys/Cosmoss . 107
4.4.1. Khởi động chương trình Ansys, giao diện Ansys . 107
4.4.2. Xây dựng mô hình học 108
4.4.3. Định hướng bài toán . 108
4.4.4. Tạo mô hình phần tử hữu hạn 109
4.4.5. Khai báo các thuộc tính của vật liệu 109
4.4.6. Khai báo các điều kiện biên 110
4.4.7. Đặt tải trên mô hình 110
4.4.8. Giải . 111
4.4.9. Kết quả 111
4.5. Kết quả dạng dữ liệu . 120
4.6. Đánh giá và kết luận 121
4.6.1. Đánh giá . 121
4.6.2. Kết luận 121
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 124
PHỤ LỤC. 126
.

[charge=450]http://up.4share.vn/f/35040c010404050d/LV_09_CN_CTM_NTD.pdf.file[/charge]