Ứng dụng phần tử tiếp xúc trong mô phỏng các va chạm của vật trôi nổi tới đập bê tông trọng lực

Tài liệu tham khảo chuyên đề công trình thủy lợi về Ứng dụng phần tử tiếp xúc trong mô phỏng các va chạm của vật trôi nổi tới đập bê tông trọng lực ( Nguyễn Trọng Quân - công ty cổ phần Sông Đà )
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng phần tử tiếp xúc trong mô phỏng các va chạm của vật trôi nổi tới đập bê tông trọng lực NG D NG PH N T TI P XÚC TRONG VI C MÔ PH NG CÁC VA CH M C A V T TRÔI N I T I ð P BÊ TÔNG TR NG L C. NGUY N TR NG QUÂN Công ty c ph n tư v n Sông ðà Website: www.quansdc.tk mail: quansdc@gmail.comTÓM T T: Bài báo này tác gi trình bày k t qu nghiên c u v lý thuy t v v n ñ ti p xúc c a cácv t th , hư ng nghiên c u ng d ng v vi c mô ph ng các va ch m c a v t trôi n i t i ñ pbê tông tr ng l c.1. ð t v n ñ : Ph n t ti p xúc là c m t khá quen thu c ñ i v i nhi u ngư i khi ti p xúc v i phươngpháp ph n t h u h n (PTHH). N u xét m t v t th A ñ t lên v t th B làm vi c trong m th siêu tĩnh thì vi c mô ph ng ti p xúc gi a v t th A và v t th B là khá d dàng. Ví dvi c ñ t v t A lên v t B ví như vi c ñ t m t công trình như ñ p bê tông ti p xúc v i n n ñávà mô ph ng s làm vi c c a ñ p và n n ñ ng th i là công vi c khá d dàng và không ítngư i làm ñư c. Tuy nhiên n u xét s va ch m c a kh i A lên kh i B thì v n ñ s trnên khá ph c t p. Dĩ nhiên trong trư ng h p này l i c n ph i xét ñ n ng x c a v t li ukhi hai kh i ch m vào nhau, s xu t hi n s va ch m và phát sinh ng su t c c b t i nh ngñi m ti p xúc c a v t th A và v t th B. Hình 1: Ti p xúc gi a ph n t A và B Hình 2: Ti p xúc gi a ph n t A trong h tĩnh. và B trong h ñ ng Trong th c t làm vi c c a các h ñ p hi n nay do ñ c thù là nh ng công trình xây d ngñ u ngu n do ñó không tránh kh i s xu t hi n các v t th trôi n i xu t hi n trong dòngnư c lũ như g và các ch t r n khác va ch m vào các k t c u công trình khi v n hành. Tuynhiên vi c mô ph ng và tính toán trong nh ng trư ng h p này là r t c n thi t. Như v y, vi c nghiên c u tác d ng tương h c a các ph n t ch t r n khi ti p xúc v inhau ñ áp d ng vào tính toán ng su t và bi n d ng là r t c n thi t. V i s h tr c a máy tính, các ph n m m tính toán k t c u ra ñ i trên cơ s lý thuy t làphương pháp PTHH giúp ích cho các k sư r t nhi u trong vi c mô ph ng s va ch m gi acác v t th . Trong ñó có th k ñ n ph n m m ANSYS là m t ph n m m r t m nh ñư c cácnư c r t ưu chu ng s d ng mô ph ng trong r t nhi u lĩnh v c, k c các lĩnh v c côngngh cao như thi t k k t c u ô tô. Hình 3: Phân tích va ch m c a m t thí nghi m ñ i v i ô tô2. Các lý thuy t nghiên c u v v n ñ ti p xúc gi a các v t th r n bi n d ng V n ñ ti p xúc là m t trong nh ng bài toán phi tuy n ph c t p. ði m ph c t p th nh tlà do các vùng ti p xúc luôn thay ñ i không bi t trư c, và ñi m ph c t p th hai là do k tqu tính l c ma sát trong t ng giai ño n r t là h n ñ n, do ñó s gây khó khăn cho vi c ñ tñư c m t l i gi i h i t (b ng phương pháp s ). Vi c phân tích v n ñ ti p xúc là c n thi t ñ áp d ng phương pháp PTHH trong cáclĩnh v c xây d ng và cơ khí. S ti p xúc gi a hai ho c nhi u v t r n bi n d ng thư ng x yra trong các bài toán cơ h c. Ngay c trong trư ng h p v t li u là ñàn h i tuy n tính, thì v nd ti p xúc lúc ñó cũng là bài toán phi tuy n. Th c v y, các hi n tư ng ti p xúc và ma sátñư c bi u di n b ng các b t phương trình phi tuy n mà chúng s tác ñ ng ñ n các chuy n v(ho c t c ñ chuy n v ) c a m t ph n c a b m t biên và các ph n l c ti p xúc. Các ph nl c này và các di n tích ti p xúc cũng là các n s , chúng thay ñ i d n d n khi ngư i ta ñ tm t t i tr ng ngoài. Có nhi u phương pháp ñã ñư c ñ ngh ñ gi i các bài toán ti p xúcb ng phương pháp ph n t h u h n: phương pháp l p chương trình toán h c [1], phươngpháp c n tr (penalization) [2], phương pháp nhân th c Lagrange [3], ... Feng và Touzot ñã ñ ngh m t phương pháp h n h p các ph n t h u h n [4].Phương pháp này khá ñơn gi n và r t thích h p ñ cho l i gi i c a bài toán phi tuy n c c b. Sau ñây ta ñi xem xét phương pháp này. Nguyên t c c a phương pháp h n h p: P Kh o sát hai v t r n V1 và V2 ti p xúc v i nhau (hình 2), ch u các l c tác ñ ng P và các chuy n v b kh ng ch U . Khi s ti p xúc di n ra, m i c p V1 nút ti p xúc có th rơi vào ba trư ng h p: ti p xúc R dính, ti p xúc trư t và không ti p xúc. Trong ba P trư ng h p này, các ñi u ki n ti p xúc và các phương trình cân b ng các l c ti p ...