DÙNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ PHƯƠNG PHÁP VIRTUAL CRACK CLOSURE TECHNIQUE (VCCT) THÔNG QUA PHẦN MỀM ANSYS ĐỂ TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG PHÁ HỦY CỦA MỘT KẾT CẤU HAI VẬT LIỆU + ppt thuyết trình

MỤC LỤC

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI . 4

Đặt vấn đề 4

Nội dung đề tài 6

CHƯƠNG I: CƠ HỌC PHÁ HỦY .7

I. Giới thiệu về cơ học phá hủy (Fracture Mechanics) 7

II. Biểu đồ ứng suất – chuyển vị 10

III. Fracture modes (các chế độ phá hủy) 12

IV. Năng lượng cân bằng trong vết nứt 12

V. Lý thuyết Griffith 13

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 15

I. Khái niệm chung và nội dung của phương pháp 15

1. Khái niệm chung 15

2. Nội dung của phương pháp 16

4. Một số khái niệm sử dụng trong bài toán phần tử hữu hạn 17

5. Trình tự phân tích bài toán theo phương pháp PTHH 25

6. Giải bài toán hệ thanh bằng phương pháp phần tử hữu hạn 27

II. Các phần tử cơ bản 34

1. Giới thiệu chung 34

2. Một số phần tử cơ bản và tính chất của chúng 36

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP VIRTUAL CRACK CLOSURE TECHNIQUE 42

I. Phương pháp VCCT 2 bước 42

II. Virtual Crack Closure Technique .44

CHƯƠNG IV: PHẦN MỀM ANSYS 47

I. Giới thiệu chung 47

II. Ứng dụng của Ansys 49

1. Phân tích kết cấu : 50

2. Động lực học biến dạng lớn: 51

3. Phân tích nhiệt 51

4. Phân tích điện từ 52

5. Tính toán động lực học dòng chảy 54

6. Phân tích tương tác giữa các trường vật lí 55

III. Các bước thực hiện khi giải bài toán trong Ansys 55

1. Preprocessing 56

2. Solution 59

3. Postprocessing 60

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG PHÁ HỦY CỦA KẾT CẤU HAI VẬT LIỆU (CU-EPOXY MOLDING COMPOUND) .68

I. Nội dung bài toán và xác định phương hướng triển khai 69

1. Nội dung 69

2. Hướng triển khai bài toán 70

II. Giải quyết bài toán trên Ansys 71

KẾT LUẬN .81

TÀI LIỆU THAM KHẢO .82

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Đặt vấn đề

Sự tiến bộ của khoa học, kỹ thuật đòi hỏi người kỹ sư thực hiện những đề án ngày càng phức tạp, đắt tiền và đòi hỏi độ chính xác, an toàn cao.

Phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là một phương pháp rất tổng quát và hữu hiệu cho lời giải số nhiều lớp bài toán kỹ thuật khác nhau. Từ việc phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng trong các kết cấu cơ khí, các chi tiết trong ô tô, máy bay, tàu thủy, khung nhà cao tầng, dầm cầu v.v , những bài toán của lý thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, cơ học chất lỏng, thủy đàn hồi, khí đàn hồi, điện từ trường v.v Với sự giúp đỡ của nghành Công nghệ thông tin và hệ thống CAD, nhiều kết cấu phức tạp cũng đã được tính toán và thiết kế chi tiết một cách dễ dàng.

Trên thế giới có nhiều phần mềm PTHH nổi tiếng như: NASTRAN, ANSYS, MODULLEF, SAP 2000, CASTEM 2000, SAMCEF v.v

Phần mềm ANSYS là một trong nhiều chương trình phần mềm công nghiệp sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM - Finite Element Method) để phân tích các bài toán vật lý cơ học, chuyển các phương trình vi phân, phương trình đạo hàm riêng từ dạng giải tích số, với việc sử dụng phương pháp rời rạc hóa về dạng gần đúng để giải.

Đề tài : “Dùng phần tử hữu hạn (FEM) và phương pháp Virtual Crack Closure Technique (VCCT) thông qua phần mềm Ansys để tính toán khả năng phá huỷ của một kết cấu hai vật liệu (bi-material structure)” được lựa chọn để đáp ứng mục đích kiểm nghiệm, xác định năng tỷ lệ lượng giải phóng (hay độ cứng chống phá hủy) của kết cấu khi vết nứt hình thành, từ đó so sánh với các cấu trúc trong thực tế nhằm đưa ra phương pháp sử dụng cấu trúc vật liệu một cách phù hợp nhất.

Sau một quá trình tìm hiểu, nghiên cứu với nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.s Trần Thanh Hải_ BM KTM đề tài đã được hoàn thành. Tuy vậy, do thời gian và vốn kiến thức còn hạn chế nên đề tài còn nhiều thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý sâu sắc của các Thầy, Cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Hà nội, ngày 30 tháng 4 năm 2010

Sinh viên thực hiện

Phạm Xuân Hiếu

Lớp cơ điện tử K46 _ ĐHGTVT