Kết cấu công trình thủy lợi (Tập 1): Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu "Kết cấu công trình thủy lợi (Tập 1)" tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Bài toán phẳng; Kết cấu vỏ mỏng; Phân tích kết cấu vỏ; Phân tích bài toán khối. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kết cấu công trình thủy lợi (Tập 1): Phần 2 Chương 4 BÀI TOÁN PHẴNG4.1. KHÁI QUÁT VẼ BÀI TOÁN PHẲNG *9 4.1 .1. Bài toán phăng Vật thể được giới hạn bởi 2 mặt phẳng song song có chiều dày rất nhỏ so với haicạnh kia được gọi là vật thể phẳng, khi lực tác dụng song song với mặt vật thể và phânbố đều theo chiều dày được gọi là bài toán phẳng. Trên 2 mặt khi ứng suất theo phươngpháp tuyến với mặt ơz = 0 gọi là bài toán ửng suất phẳng, còn khi biến dạng 8Z = 0dược gọi là bài toán biển dạng phẳng. 4.1 .2. Xây dựng mô hình hình học bài toán phắng Hai phương thức thường dùng để tạo ra kết cấu phẳng trong công trình: Phương thức ỉ: Kêt hợp các hình dạng cơ bản đã được định nghĩa trước trongANSYS như hình chữ nhật, tròn, tam giác và các hình đa giác. Ví dụ như kết cấu đập vànền, cống ngầm, hình dạng hành lang đập cho ở hình 4.1 được tạo ra bàng cách kểt hợptừ hình chừ nhật, hình tam giác, hình tròn. Hĩnh 4. ỉ. Mô hình hỏa theo phương thức ỉ Phương thức 2: Xây dựng mô hình bắt đầu được tạo ra từ các điểm, rồi tiếp đển vẽcác đường và các mặt. Ví dụ như đập trọng lực có hành lang quan trác và nên cho ởhình 4.2 được mô hình hóa theo trình tự sau: a) Tạo các nút theo đường chu vi đập vànền; b) Vẽ đường chu vi đập và nền; c) Tạo mặt cắt ngang đập và nền; d) Khoét lẽ tạohành lang đập.216 a) 9 MÔ hình hóa đập - Bước a và h Hình 4.2. Trình tự các bước mó hình hóa đập trọng lực có hành lang Một sô điêm cân lưu ý khi xây dựng mô hình bài toán phăng: (1) Khi xây dựng mô hình hình học theo hai phương thức trên cần sử dụng cácphép toán Boole, đó là các phép toán cho phép kết hợp giữa các hình cỏ hình dạngkhác nhau. Các phép toán Boole của ANSYS gồm có: Add (hợp), Subtract (trừ),Intersect (giao), Divide (chia), Glue (dán) và Overlap (chồng lên). Dưới đây là một vàix í dụ cho ờ hình 4.3. Hình 4.3. Phép cộng, trừ và chia hai vật thê 217 (2) Với bài toán phẳng gồm nhiều miền có vật liệu khác nhau, khi xây dựng mô hìnhcần phải tạo các đường (Line) chung giữa các miền, với bài toán được ghép bởi các hìnhcó sẵn trong ANSYS thì phải dùng phép dán (Glue) hoặc dùng phép chông (Overlap)của phép toán Boole, thì khi chia mạng lưới các nút lưới mới liên tục giữa hai miên vàbài toán khi giải không bị suy biến. Chẳng hạn như hai ví dụ sau đây: Hĩnh 4.4. Tạo đường biên chung giữa hai miền có vội liệu thuộc tỉnh khác nhau (3) Phải gán thuộc tính của vật liệu cho từng miền trước khi chia lưới phần tử. (4) Có hai cách chia mạng lưới phần tử, một là chia tự do theo kích thước chiều dàicạnh phần tử, hai là chia theo mạng lưới đường biên của bài toán. Cách chia thứ hai nàydễ dàng tạo kích thước mạng lưới gần vị trí tập trung ứng suất có lưới nhỏ hơn nơi xavùng tập trung ứng suất. Ví dụ như tấm chữ nhật có lỗ khoét tròn ở giữa hoặc hai bênnhư ở hình 4.5, được mô hình hóa theo cách thứ hai họp lý hơn, mạng lưới phần tư cuahai tẩm khoét lỗ này cho ở hình 4.6 và 4.7 và sẽ được trình bày cụ the trong ví dụ 4.2. Hình 4.5. Tẩm chừ nhật cỏ ỉỗ khoét tròn Hình 4.6. Mạng lưới phán lừ cua tám chừ nhật có lò khoét tròn ờ giữa (5) Khi xây dựng mô hình có đường biên cong coi như tập họp bởi các đoạn thăngnhỏ, mã các điểm nút cần đươc đánh số thứ tự tàng dần với gia so bang 1, đê thuận tiệncho việc sừ dụng phương thức lệnh như đã thực hiện trong Ví dụ 4.4-Đập tràn có cừavan, mặt cắt đập tràn có thân đập và lõi đập bàng vật liệu khác nhau.218 Hĩnh 4.7. Mạng lưới phần từ của tẩm chữ nhật có ỉồ khoét tròn ở hai bên (6) Khi thao tác các chức năng của ANSYS nên kêt hợp dùng chuột và lệnh sẽ cóhiệu quả hơn, đặc biệt là với bài toán không gian như đâ sử dụng khi giải các bài toán ởchương 3.4.2. PHẦN TỬ PHANG (PLANE) Phần tử phẳng trong ANSYS về hình dạng có thể chia thành 3 loại là phần tử tamgiác, phần tử tứ giác, phần tử tứ giác và trường hợp đặc biệt của nó là phần tử tam giác.Phần tử tam giác có PLANE2, PLANE46, PLANE146,... Phần tử tứ giác cóPLANE 182, ... Phần tử tứ giác kết hợp với phần tử tam giác có PLANE42, PLANE 143,PLANE 183, ... Trong đó PLANE42 và PLANE183 thường dùng để tính toán công trình thủy côngnhư đập bê tông trọng lực, đập đất, cống ngầm. 4.2.1. Phần tử PLANE42 Phần tử PLANE42 là phần tử phàng 2 chiều chỉ có thể là phần tử ứng suất phảng,phần tử biển dạng phẳng hoặc phần tử đối xúng trục. Phần tử có 4 điểm nút, mỗi nút có2 độ tự do về chuyển vị theo phương X và Y. Phần tử có cả đặc tính deo, từ biến, dãn nở,ứng suất cúng hóa, biến dạng lớn. Hình dạng hỉnh học, vị trí 4 điểm nút, hệ tọa độ tốngthể và cục bộ của phan tử PLAN ...