ứng dụng của công nghệ CAD/CAM/CAF trong việc thiết kế, đánh giá và chế tạo chi tiết, chương 9

Tham khảo tài liệu ứng dụng của công nghệ cad/cam/caf trong việc thiết kế, đánh giá và chế tạo chi tiết, chương 9, kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ứng dụng của công nghệ CAD/CAM/CAF trong việc thiết kế, đánh giá và chế tạo chi tiết, chương 9Chương 9: ANSYS WORKBENCH VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ANSYS WORKBENCH PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH MÁY PHAY CNC3.1 Tổng quan về Ansys1. Giới thiệu chung Ansys là một trong nhiều chương trình phần mềm công nghiệp, sửdụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để phân tích bài toán vậtlý – cơ học, chuyển các phương trình vi phân, phương trình đạo hàmriêng từ dạng giải tích về dạng số, với việc sử dụng phương pháp rờirạc hóa và gần đúng để giải. Nhờ ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, các bài toán kỹthuật về cơ, nhiệt, thủy khí, điện từ, sau khi mô hình hóa và xâydựng mô hình toán học, cho phép giải chúng với các điều kiện biêncụ thể với số bậc tự do lớn. Trong bài toán kết cấu (Stuctural), phần mềm Ansys dùng đểgiải các bài toán trường ứng suất – biến dạng, trường nhiệt cho cáckết cấu. Giải các bài toán dạng tĩnh, dao động, cộng hưởng, bàitoán ổn định, bài toán va đập, bài toán tiếp xúc. Các bài toán đượcgiải cho các dạng phần tử kết cấu thanh, dầm, 2D và 3D, giải cácbài toán với vật liệu đàn hồiđàn hồi phi tuyến, đàn dẻo lý tưởng,dẻo nhớt, đàn nhớt…Ansys cung cấp trên 200 kiểu phần tử khácnhau. Mỗi kiểu phần tử tương ứng với một dạng bài toán. Khi chọnmột phần tử, bộ lọc sẽ chọn các module tính toán phù hợp, và đưara các yêu cầu về việc nhập các tham số tương ứng để giải. Đồngthời việc chọn phần tử, Ansys yêu cầu chọn dạng bài toán riêngcho từng phần tử. Việc tính toán còn phụ thuộc vào dạng vật liệu.Mỗi bài toán cần đưa mô hình vật liệu, cần xác định rõ mô hình làvật liệu đàn hồi hay dẻo, là vật liệu tuyến tính hay phi tuyến tính,với mỗi vật liệu cần nhập đủ thông số vật lý của vật liệu. Ansys làphần mềm giải các bài toán bằng phương pháp số, chúng giải trênmô hình học thực. Vì vậy cần đưa vào mô hình học đúng. Ansyscho phép xây dựng các mô hình học 2D và 3D với các kích thướcthực hình dáng đơn giản hóa hoặc mô hình như vật thật. Ansys cókhả năng mô phỏng theo mô hình học với các điểm, đường, diệntích và mô hình phần tử hữu hạn với các nút và phần tử. Hai dạngmô hình được trao đổi và thống nhất với nhau để tính toán. Ansyslà phần mềm giải bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn, nênsau khi dựng mô hình hình học, Ansys cho phép chia lưới phần tửdo người sử dụng hoặc tự động chia lưới. Số lượng nút và phần tửquyết định đến độ chính xác của bài toán, nên cần chia lưới càngnhỏ càng tốt. Nhưng việc chia lưới phụ thuộc năng lực của từngphần mềm. Để giải một bài toán bằng phần mềm Ansys, cần đưa các điềukiện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình hình học. Các ràngbuộc, các nội lực hoặc ngoại lực (lực, chuyển vị, nhiệt độ, mật độ)được đưa vào tại từng nút, từng phần tử trong mô hình hình học. Sau khi xác lập được các điều kiện bài toán, để giải chúngAnsys cho phép chọn các dạng bài toán. Khi giải các bài toán phituyến, đặt ra vấn đề là sự hội tụ của bài toán. Ansys cho phép xáclập các bước lặp để giải bài toán lặp với độ chính xác cao. Để theodõi bước tính, Ansys cho biểu đồ các bước lặp và hội tụ. Các kếtquả tính toán được ghi vào file dữ liệu. Việc xuất các dữ liệu đượctính toán và lưu trữ, Ansys xử lý rất mạnh, cho phép xuất dữ liệudưới dạng đồ thị, ảnh đồ, để có thể quan sát trường ứng suất vàbiến dạng, đồng thời cũng cho phép xuất kết quả dưới dạng bảngsố. Ansys là gói phần mềm FEA hoàn chỉnh dùng để mô phỏng,tính toán thiết kế công nghiệp, đã và đang sử dụng trên toàn thếgiới trong hầu hết các lĩnh vực kĩ thuật: - Kết cấu – cơ học (Structural) - Nhiệt (Thermal) - Dòng chảy, bao gồm cả mô phỏng số động lực học dòng chảy(Computational Fluid Dynamics, CFD) - Điện, Tĩnh điện (Electric) - Điện từ (Magnetic)- Thủy khí (Fluid)- Tương tác giữa các môi trường, giữa các hệ vật lý Các lĩnh vực công nghiệp chính có sử dụng Ansys:- Vũ trụ, hàng không- Công nghiệp ôtô- Y sinh- Xây dựng và cầu đường- Điện tử và thiết bị- Máy móc và thiết bị công nghiệp nặng- Các hệ vi cơ – điện tử (Micro Electromechanical Systems, MEMS).- Dụng cụ thể thao ANSYS/Multiphysics là sản phẩm tổng quát nhất của ANSYS, nó chứa tất cả các khả năng của ANSYS và bao trùm tất cả các lĩnh vực kỹ thuật. Có 3 sản phẩm thành phần chính dẫn xuất từ ANSYS/Multiphysics là: + ANSYS/Mechanical : Tính toán kết cấu và nhiệt. + ANSYS/Emag : Tính toán điện từ. + ANSYS/FLOTRAN : Tính toán CFD. Ngoài ra còn có các dòng sản phẩm khác: + ANSYS/LS-DYNA : Giải quyết các vấn đề kết cấu có độ phi tuyến cao (VD:bài toán động lực học biến dạng lớn trong gia công áp lực) + DesignSpace : Là một công cụ gọn nhẹ cho phép phân tích và thiết kế nhanh trong các môi trường CAD khác nhau (ví dụ: SolidWorks, Autodesk products, SolidEdge, Unigraphics …). + ANSYS/ProFEA : Cho phép phân tích và tối ưu thiết kế trong môi trường CAD Pro/ENGINEER 2. Ph ...