PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU

Dưới sự tiến bộ và phát triển hằng ngày của khoa học, kỹ thuật đòi hỏi người kỹ sư thực hiện những đề tài ngày càng phức tạp đòi hỏi độ chính xác và an toàn cao. Phương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán kết cấu (PTHH) là một phương pháp rất tổng quát và hữu hiệu cho lời giải số trong tính toán kết cấu. Cùng theo dõi bài viết để nắm đầy đủ thông tin nhất về phương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán kết cấu. 

KHÁI NIỆM PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 

Phương pháp phần tử hữu hạn FEM (Finite Element Method) là phương pháp tính toán gần đúng để giải các bài toán kết cấu được mô tả bởi các phương trình vi phân đạo hàm riêng trên miền xác định mà nghiệm chính xác không thể tìm được bằng phương pháp giải tích.

PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU

GIÁO TRÌNH TÍNH TOÁN KẾT CẤU THEO PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN

Giáo trình tính toán kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn của Trần Ích Thịnh và Ngô Như Khoa được xuất bản nhằm mục đích giúp cho sinh viên, kỹ sư, nghiên cứu sinh, cán bộ giảng dạy thuộc các ngành chế tạo cơ khí, xây dựng..về những khái niệm về lý thuyết phần tử hữu hạn. 

Sách được trình bày theo quan điểm thực dụng, nhiều ví dụ cụ thể để bạn đọc dễ dàng tiếp thu bên cạnh lý thuyết. Hơn nữa, giáo trình có nhiều nguyên lý, nhưng tác giả chỉ chọn những nguyên lý dễ hiểu, dễ tiếp thu nhất và không đi sâu chứng minh toán học. 

CÁC BƯỚC TÍNH CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU

Dưới đây là 3 bước tính cơ bản của phương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán kết cấu

Bước 1: Đầu tiên là bước tiền xử lý (Pre-Processing) được thực hiện bằng cách chia lưới mô phỏng, sau đó chia vùng đối tượng thành những phần tử nhỏ và rất nhỏ, áp dụng vật liệu và điều kiện biên cho từng phần tử. 

Bước 2: Dùng các phần mềm để thực hiện các sơ đồ ma trận để phân tích kết quả trên từng phần tử và tổng hợp chúng lại. Các phần mềm sẽ phân tích các vấn đề về cấu trúc, mất ổn định, rung động, độ bền mỏi và nhiệt..

Bước 3: Các kỹ sư sẽ đánh giá kết quả phân tích ở bước 2, xem chúng có hợp lý và chính xác hay không, từ đó thay đổi kết cấu cho phù hợp.

MỘT SỐ PHẦN MỀM PHÂN TÍCH HỮU HẠN 

Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều phần mềm phân tích hữu hạn nổi tiếng, được nhiều Anh/Em tin dùng như: SAP, ANSYS, ABAQUS, NOZZLE PRO.. Để có thể tính toán, khai thác hiệu quả những phần mềm PTHH hiện có, bạn cần phải nắm được cơ sở lý thuyết, kỹ thuật mô hình hoá cũng như các bước tính cơ bản của phương pháp này. 

SAP2000

Sap2000 là chương trình phân tích kết cấu, tính toán và thiết kế trong các lĩnh vực kết cấu công trình như xây dựng, thủy lợi, giao thông,… 

Bộ SAP2000 được đón nhận và đánh giá là một phần mềm với nhiều công cụ mạnh, là chương trình chạy hoàn toàn trên Windows, mang lại nhiều chức năng hữu ích cho người sử dụng.

PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU

Một số tính năng chính của phần mềm SAP2000:

– Hỗ trợ thiết kế và tính toántrong lĩnh vực kỹ thuật. Hỗ trợ nhiều loại kết cấu khác nhau

– Đa dạng về các loại tải trọng cho từng loại vật liệu. 

– Tích hợp cùng phần mềm mặt cắt và bê tông cốt thép.

– Xuất file sang định dạng đồ họa dễ dàng, nhanh chóng.

NOZZLE PRO 

Phần mềm Nozzle Pro giúp giải quyết được triệt để những bài tính toán kiểm tra cơ khí (chuyển vị, ứng suất, tải trọng cho phép, tối ưu biên dạng thiết kế, nhiệt, vv….) trong trường hợp các tiêu chuẩn thiết kế không đáp ứng được.

PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU

ANSYS

Phần mềm ANSYS được lập ra từ những năm 1970, tại Mỹ do nhóm nghiên cứu của Dr.John Swanson. Trong xây dựng, phần mềm ANSYS giải quyết rất hiệu quả các bài toán liên quan đến cơ học đất, kết cấu xây dựng, hiện tượng nứt do sinh nhiệt trong bê tông, khảo sát các vật liệu mới trong xây dựng..

PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU

 ANSYS có một số tính năng nổi bật như sau :

– Khả năng đồ họa mạnh mẽ, mô hình cấu trúc rất nhanh và chính xác

– Thư viện phần tử lớn có thể thêm, loại bỏ phần từ và thay đổi độ cứng phần tử. Đa dạng về tải trọng: nhiệt, tập trung, phân bố.

– Phần mềm có phần xử lý kết quả cao cấp giúp dễ dàng vẽ các đồ thị, tính toán tối ưu

– Có khả năng nghiên cứu tốt những đáp ứng vật lý như: trường ứng suất, ảnh hưởng của điện từ, trường nhiệt độ

– Có thể tính toán thử nghiệm giúp giảm chi phí sản xuất

– Hệ thống Menu hiện đại,  có tính trực giác giúp bạn có thể định hướng sử dụng dễ dàng trong suốt quá trình.

ABAQUS

Phần mềm ABAQUS là một trong những phần mền lớn rất hiện quả trong việc mô phỏng kết cấu thông qua phương pháp phần tử hữu hạn.

Ưu điểm của ABAQUS là sở hữu kho phần tử phong phú nên dễ dàng mô phỏng mọi thiết kế trong kết cấu theo bất cứ hình dạng nào. Dùng phần mèm này, bạn có thể mô phỏng và xây dựng kết cấu với việc phân tích theo đúng tính năng của vật liệu sử dụng như kim loại, các vật liệu cao phân tử, phức hợp hay là bê tông cốt thép.

Phương pháp phần tử hữu hạn trong tính toán kết cấu trong nhiều ngành như chế tạo hàng không, chế tạo cơ khí, xây dựng.. Nắm rõ phương pháp này, người thợ kỹ thuật có thể tính toán, giải được nhiều bài toán cơ học mà các phương pháp khác không thể giải được. 

ĐĂNG KÝ NHẬN TƯ VẤN
BÀI VIẾT MỚI