Bài giảng Phân tích kết cấu trên máy tính

Bài giảng Phân tích kết cấu trên máy tính cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về phân tích, tính toán kết cấu; Quá trình mô hình hóa kết cấu; Phân tích kết cấu - Quá trình xử lý; Các thao tác với kết quả - Quá trình hậu xử lý; Ứng dụng MIDAS/Civil trong mô hình hóa và phân tích kết cấu;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Phân tích kết cấu trên máy tính Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ môn TĐHTKCĐ BÀI GIẢNG PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH 1. Tổng quan về phân tích, tính toán kết cấu. Phân tích, tính toán kết cấu là một công việc cơ bản của quá trình thiết kế. Trong quá trình này, các ứng xử của các bộ phận công trình dưới tác dụng của các loại tải trọng sẽ được xác định. Các kết quả của của phân tích - tính toán kết cấu là cơ sở cho những quyết định về phương án thiết kế: chấp nhận, hủy bỏ phương án hay chỉnh sửa lại thiết kế. Bắt đầu Xác định các kích thước, bố trí cấu tạo các bộ phận công trình Phân tích, tính toán kết cấu dưới Thiết kế tác dụng của tải trọng lại hoặc chỉnh sửa Kiểm toán kết cấu Không đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Kết thúc Hình II-1: Vị trí của phân tích kết cấu trong quá trình thiết kế Rõ ràng rằng, việc phân tích tính toán kết cấu không thể thực hiện trên không gian thực (với các công trình thực và điều kiện thực) với các lý do sau: Trong quá trình thiết kế, công trình thực chưa thể hình thành. Bản thiết kế chỉ thể hiện những dự định áp dụng cho công trình trong tương lai và có thể sẽ thay đổi sau chính quá trình phân tích và kiểm toán kết cấu. Nếu công trình thực đã tồn tại thì việc phân tích, tính toán chi tiết gặp rất nhiều khó khăn và tốn kém. Do vậy, quá trình này thường được thực hiện dựa trên mô hình mô phỏng công trình thực. Mô hình này phải thỏa mãn việc mô tả các đối tượng thực với độ chính xác yêu cầu theo khía cạnh xem xét (ở đây là dưới góc độ cơ học). Quá trình tạo ra một mô hình tính toán tương đương với công trình thực gọi là quá trình mô hình hóa kết cấu. Có 2 loại mô hình được sử dụng: Mô hình thực nghiệm: là mô hình thu nhỏ được chế tạo nhằm mô phỏng công trình thực. Việc chế tạo mô hình thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm thường mất nhiều thời gian và rất tốn kém. Hơn nữa, khi mô hình thực nghiệm đã được chế tạo xong thì việc chỉnh sửa mô hình cho phù hợp hơn với thực tế sẽ gặp nhiều khó khăn. Vì vậy loại mô hình này thường áp dụng đối với những phân tích đặc biệt mà các mô hình lý thuyết gặp khó khăn hoặc cần được kiểm nghiệm thêm. Ví dụ: để phân tích ứng xử của cầu treo nhịp lớn dưới tác dụng của tải trọng gió động, mô hình thu nhỏ của cầu thường được chế tạo và đưa vào hầm gió để thí nghiệm. Các kết quả của mô hình thực nghiệm phải được hiệu chỉnh rồi mới được áp dụng cho công trình thực tế. Hình II-2: Mô hình thực nghiệm trong hầm gió của cầu Tacoma mới (Nhật Bản) Mô hình lý thuyết: là mô hình tính toán được tạo ra dựa trên các giả thuyết và lý thuyết cơ học, trong đó các đối tượng thực được đơn giản hóa thành những sơ đồ tính. Quá trình tính toán, phân tích sẽ được thực hiện trên các sơ đồ này theo các phương pháp của cơ học kết cấu và sức bền vật liệu. Với những kết cấu phức tạp, các sơ đồ tính thường được tạo ra dựa trên các chương trình máy tính và được gọi là mô hình số của kết cấu. Việc tính toán mô hình số cũng được thực hiện trên các phần mềm. Tất nhiên, sự phù hợp của kết quả tính toán sẽ phụ thuộc vào sự đúng đắn của mô hình số. Ứng với một công trình thực, các kỹ sư có thể đưa ra những mô hình số khác nhau. Tuy vậy, các mô hình này luôn phải tuân theo một yêu cầu cơ bản: mô tả được ứng xử của công trình với độ chính xác phù hợp. Do đó, sau khi một mô hình số được tạo ra thì mô hình đó có thể được chỉnh sửa nhiều lần với mục tiêu mô tả kết cấu thực tốt hơn. Chỉnh sửa Không thỏa mãn Chọn mô hình Kiểm tra tính cuối cùng để Mô hình tính đúng đắn thực hiện ban đầu của mô hình phân tích, Thỏa mãn tính toán Hình II-3: Mô hình hóa kết cấu là một quá trình lặp Như vậy, có thể nói rằng mô hình lý thuyết có tính khả thi và linh động hơn so với mô hình thực nghiệm. Việc sử dụng mô hình loại này cũng cho phép thực hiện nhiều phương án thiết kế khác nhau cho các bộ phận của công trình. Hiện nay, sự tiến bộ trong nghiên cứu các phương pháp tính kết hợp với quá trình phát triển như vũ bão của công nghệ thông tin đã khiến cho việc Bài giảng ”PHÂN TÍCH KẾT CẤU TRÊN MÁY TÍNH” – Bộ môn TĐHTKCĐ tạo dựng các mô hình mô phỏng lý thuyết trở nên ngày càng dễ dàng và nhanh chóng. Điều đó giải thích tại sao các sơ đồ tính lý thuyết được dùng phổ biến trong phân tích kết cấu. Hình II-4: Mô hình số của cầu Sungsan Grand II (Seoul, Hàn Quốc) trong MIDAS/Civil Khi sử dụng mô hình tính lý thuyết, quá trình phân tích kết cấu sẽ được thực hiện theo trình tự sau: 1. Thu thập các số liệu thiết kế. 2. Mô hình hóa kết cấu. 3. Tính toán kết cấu dựa trên mô hình tính đã đề ra. 4. Phân tích đánh giá kết quả. 5. Xuất kết quả. Trình tự này có thể biểu diễn thành sơ đồ sau: Bắt đầu – thu thập • Quá trình mô hình hóa còn có ...