Xây dựng mô hình dự đoán khả năng chịu lực của cầu trục

Trên cơ sở mô hình xây dựng, phân tích đa tham số hình học kích thước mặt cắt dầm chủ đã được thực hiện để xác định quy luật ảnh hưởng của chúng đến ứng suất. Mô hình xây dựng được giúp tham số hóa các thông số đầu vào, giảm thời gian tính toán, tối ưu hóa mặt cắt dầm chủ, giảm chi phí và phục vụ tính toán thiết kế cầu trục tại Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xây dựng mô hình dự đoán khả năng chịu lực của cầu trục TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI XÂY DỰNG MÔ HÌNH DỰ ĐOÁN KHẢ NĂNG CHỊU LỰC CỦA CẦU TRỤC Giảng viên hướng dẫn: TS. Đoàn Văn Tú Sinh viên thực hiện: Phạm Thành Long Cao Thị Ngọc Tứ Đào Ngọc Cương Lớp: MXD K59 MXD K60 Tóm tắt: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) phân tích khả năng chịu lực của kết cấu thép các thiết bị máy nâng nói chung và cầu trục nói riêng đóng vai trò cần thiết trong việc tính toán, thiết kế. Việc đưa ra được kích thước hình học hợp lý của kết cấu thép cầu trục giúp tiết kiệm chi phí vật liệu nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu cần thiết về khả năng chịu lực của kết cấu và làm việc của thiết bị. Trên cơ sở lý thuyết PTHH, đề tài xây dựng mô hình cầu trục dạng code trên phần mềm ANSYS APDL để mô phỏng và xác định nội lực, ứng suất của kết cấu cầu trục. Kết quả mô phỏng được xác nhận với phương pháp tính toán truyền thống bằng lý thuyết sức bền vật liệu. Trên cơ sở mô hình xây dựng, phân tích đa tham số hình học kích thước mặt cắt dầm chủ đã được thực hiện để xác định quy luật ảnh hưởng của chúng đến ứng suất. Mô hình xây dựng được giúp tham số hóa các thông số đầu vào, giảm thời gian tính toán, tối ưu hóa mặt cắt dầm chủ, giảm chi phí và phục vụ tính toán thiết kế cầu trục tại Việt Nam. Từ khóa: cầu trục, kết cấu thép, phần tử hữu hạn, khả năng chịu lực, ANSYS APDL. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trên thế giới, việc sử dụng và ứng dụng phần mềm vào mô phỏng chế tạo, phân tích chi tiết đã được sử dụng từ lâu bởi vì mức độ tiện lợi và độ chuẩn xác. Trong các lĩnh vực thực tế có yêu cầu cao về các chi tiết, đòi hỏi mức độ chuẩn xác và sai số nhỏ như: máy xây dựng, công nghiệp chế tạo máy, thiết bị hàng không, y tế…. để đáp ứng được điều đó thì trong ngành kỹ thuật hiện nay các phần mềm được thường xuyên sử dụng để mô phỏng, tính toán kết cấu phổ biến như SOLIDWORKS, INVENTOR, ABAQUS, ANSYS…. Trong phạm vi của đề tài, nhóm tác giả sử dụng phần mềm ANSYS ADPL (Ansys Parametric Design Language) được viết dựa trên phương pháp PTHH để mô phỏng, tính toán nội lực, ứng suất, biến dạng của cầu trục – là một thiết bị nâng sử dụng hết sức phổ biến trong công nghiệp sản xuất. Đây là một phần mềm dùng để mô phỏng, tính toán thiết Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI kế công nghiệp, trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật: kết cấu, nhiệt, dòng chảy, điện, điện từ, tương tác giữa các môi trường, giữa các hệ vật lý. Thiết bị nâng nói chung đóng vai trò quan trọng trong sản xuất và xây dựng ở Việt Nam. Cầu trục là thiết bị dùng để xếp dỡ hàng hóa phục vụ sản xuất trong các nhà máy công nghiệp và các xưởng chế tạo, sửa chữa góp phần giải phóng sức lao động, tăng nhanh năng suất lao động và đem lại hiệu quả cao trong quá trình sản suất. Chính vì vậy, việc làm chủ công nghệ để sản xuất trong nước là cần thiết. Do đó, việc hoàn thiện tính toán thiết kế để đưa ra kết cấu hợp lý mà vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, kinh tế cần được nghiên cứu. Sử dụng phương pháp PTHH phân tích khả năng chịu lực của kết cấu thép các thiết bị máy nâng nói chung và cầu trục nói riêng đóng vai trò cần thiết trong việc tính toán, thiết kế. Việc đưa ra được kích thước hình học hợp lý của kết cấu thép cầu trục giúp tiết kiệm chi phí vật liệu nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu cần thiết về khả năng chịu lực của kết cấu và làm việc của thiết bị. Trên cơ sở lý thuyết PTHH, đề tài xây dựng mô hình cầu trục dạng code trên phần mềm ANSYS APDL để mô phỏng và xác định nội lực, ứng suất của kết cấu cầu trục. Kết quả mô phỏng được xác nhận với phương pháp tính toán truyền thống bằng lý thuyết sức bền vật liệu. Trên cơ sở mô hình xây dựng, phân tích đa tham số hình học kích thước mặt cắt dầm chủ đã được thực hiện để xác định quy luật ảnh hưởng của chúng đến ứng suất. Mô hình xây dựng được giúp tham số hóa các thông số đầu vào, giảm thời gian tính toán, tối ưu hóa mặt cắt dầm chủ, giảm chi phí và phục vụ tính toán thiết kế cầu trục tại Việt Nam. 2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH 1.1. Tính toán kết cấu thép cầu trục theo lý thuyết sức bền vật liệu 1.1.1. Mô tả kết cấu cầu trục Hình 1. Cầu trục 1 dầm và cầu trục 2 dầm 1,2-Dầm đầu; 3-Dầm chủ; 4-Pa lăng hoặc xe con mang hàng; 5-Động cơ di chuyển cầu trục Kỷ yếu nghiên cứu khoa học sinh viên năm 2021 51 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI Có 2 loại cầu trục 1 dầm và cầu trục 2 dầm như hình 1. Trong phạm vi đề tài, sẽ tập trung nghiên cứu về cầu trục 1 dầm có thông số kỹ thuật: Tải trọng nâng Q = 5 (T), khẩu độ L = 10 (m), chiều cao nâng H = 6 (m). 1.1.2. Tính toán kết cấu thép dầm chủ và dầm đầu theo lý thuyết sức bền vật liệu và kết cấu thép máy xây dựng – xếp dỡ a) Đường lối tính toán chung Đường lối tính toán kết cấu thép máy xây dựng nói chung và kết cấu thép cầu trục như sau: - Bước 1: Xác định và lựa chọn sơ đồ tính (từ kết cấu thực tế, tình hình chịu lực và liên kết thực tế đề xuất sơ đồ đơn giản phù hợp để tính toán thuận tiện) - Bước 2: Xác định được tải trọng tác dụng lên kết cấu và các trường hợp tổ hợp tải trọng tính toán - Bước 3: Xác định mặt cắt của kết cấu (kích thước, vật liệu…) - Bước 4: Xác định nội lực, ứng suất của kết cấu - Bước 5: Kiểm tra mặt cắt theo điều kiện độ bền, độ cứng, ổn định (tổng thể và cục bộ), mối ghép (hàn, bu lông) b) Kết quả thu được Theo tài liệu [1], để xác định kết cấu thép cầu trục 1 dầm nghiên cứu, tách dầm chủ và dầm đầu, tính rời ...