Đang tải... (xem toàn văn)
1 Giúp sinh viên giải được tất cả các dạng bài tập cơ bản trong sức bền vật liệu 2 Giúp kiểm tra lại các kết quả đã tính bằng tay 3 Cung cấp hình ảnh minh học nội lực ứng suất.. của các mặt cắt ngang 4 Giúp sinh viên có cái nhìn trực quan về kết quả tính toán và còn rất nhiều công dụng nữa ..
TRÇN MINH Tó – PH¹M SÜ §åNG H−íng dÉn sö dông phÇn mÒm mdsolids Gi¶I bμi tËp søc bÒn vËt liÖu HÀ NỘI 2010 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MDSolids I. Giới thiệu Hiện nay có nhiều phần mềm hỗ trợ học tập và giảng dạy môn học Sức bền vật liệu, tuy nhiên vấn đề tìm kiếm một phần mềm thích hợp, dễ sử dụng, giao diện thân thiện và phù hợp với môn học đòi hỏi nhiều thời gian. MDSolids là phần mềm của Timothy A. Philpot, Ph.D, P.E, giảng viên trường Đại học Missouri – Rolla (Mỹ). Đây là phần mềm đạt giải thưởng phần mềm dạy học xuất sắc nhất trong cuộc thi phần mềm giáo dục năm 1998, với giao diện thân thiện, tính năng phong phú. Phần mềm được xây dựng dựa trên các giáo trình về sức bền vật liệu chuẩn của các tác giả có uy tín lớn trên thế giới như : Mechanics of Materials của Roy R. Craig; Mechanics of Materials của Beer Johnston và Dewolf, Mechanics of Materials của Gere, Mechanics of Materials của Hibbeler… MDSolids đã được sử dụng nhiều ở các trường đại học của Mỹ như: University of Texas, The Pennsylvania State University, Stanford University và nhiều trường đại học ở nhiều nước khác trên thế giới. II. Khả năng của MDSolids : MDSolids là phần mềm được thiết kế nhằm hỗ trợ cho việc dạy và học môn Sức bền vật liệu (SBVL). Phần mềm này có thể hỗ trợ chúng ta trong các vấn đề sau : 1. Giải các bài toán SBVL. Phần mềm này có thể giúp giải quyết hầu hết các dạng bài tập cơ bản của môn học SBVL. 2. Giúp sinh viên kiểm tra lại kết quả đã tính toán bằng tay, giúp kiểm tra lỗi trong quá trình tính toán. 3. MDSolids cung cấp cách giải gọn nhẹ. Những giải thích rõ ràng trong các bước giải sẽ giúp sinh viên nâng cao khả năng hiểu và giải quyết các bài tập. Đồng thời qua đó giúp sinh viên hiểu và nắm luôn các khái niệm cơ bản của SBVL. 4. Cung cấp hình ảnh minh hoạ nội lực và ứng suất trong mặt cắt ngang khi thanh chịu kéo (nén), uốn, xoắn,… rất trực quan và sinh động. 5. Phần mềm này giúp sinh viên có một cái nhìn trực giác về kết quả tính toán. Bằng trực giác sẽ giúp sinh viên nắm kỹ hơn về nguyên lý cộng độc lập tác dụng, đây là vấn đề khó mà phần lớn sinh viên thường vấp phải. 6. Nếu muốn tìm hiểu môn học SBVL, phần trợ giúp (help) của chương trình bao gồm nhiều tham khảo bổ ích. 7. MDSolids có phần trợ giúp rất chi tiết, trong đó có các ví dụ kèm theo hướng dẫn giải rất rõ ràng, giúp cho chúng ta tự nghiên cứu. 8. cung cấp những tuỳ chọn cho những đơn vị thường sử dụng nhất, đồng thời các ký hiệu quy ước được dùng bằng chữ (không dùng các ký hiệu) nên rất thuận lợi cho người học tiếp cận phần mềm này. 9. Ngoài ra phần mềm này còn có những tính năng hấp dẫn khác, dùng rồi sẽ biết ☺. III. Nội dung của phần mềm : MDSolids gồm có 12 môđun, mỗi môđun đề cập đến từng vấn đề tiêu biểu trong môn học SBVL, bao gồm : - Thanh chịu lực dọc trục. 2 - Hệ thanh siêu tĩnh chịu lực dọc trục. - Thanh chịu xoắn. - Dầm tĩnh định chịu uốn. - Phân bố ứng suất trên mặt cắt ngang của dầm chịu uốn. - Đặc trưng hình học tiết diện của mặt cắt. - Ổn định. - Vòng tròn Mohr. - Thanh chiu lực tổng quát. - Tính bình chịu áp lực. - Thư viện các bài tập - Phân tích tổng quát của bài toán SBVL cơ bản. Giao diện chương trình chính được thể hiện ở hình 1. Hình 1. 3 Chương 1. THANH CHỊU KÉO NÉN ĐÚNG TÂM A. Hệ dàn phẳng: Ứng dụng phần mềm giải bài toán sau: o hệ dàn phẳng có hình dạng, kích thước và chịu tải trọng như hình vẽ. Xác định ứng lực lự Ví dụ: Ch c dọc trong các thanh. Xác định ứng suất pháp trong các thanh biết diện tích mặt cắt ngang các thanh A=100mm2 1. Từ menu chính của MDSolids chọn MdSolids Module bên phải màn hình 4 Từ menu chính, kích chuột trái vào biểu tượng Trusses trên màn hình . Để vẽ hệ dàn phẳng, kích chuột trái vào New Truss. Spacing interval X direction: theo phương X pacing interval Y direction: theo phương Y . Để tạo hệ lưới, kích chuột trái vào nút OK 2 : Khoảng cách giữa các đường S : Khoảng cách giữa các đường Number of spaces: Số lượng khoảng cách. 3 5 4. Vẽ hệ thanh dàn phẳng: Kéo chuột trái từ điểm đầu đến điểm cuối của mỗi đoạn thanh cần vẽ. 5. Để tạo liên kết của hệ dàn phẳng, kích truột trái vào mục Supports. Tại nút cần tạo liên kết, kích chuột và kéo theo 1 phương tạo liên kết đơn, 2 phương tạo liên kết đôi. 6 6. Để vào số liệu tải trọng của hệ dàn phẳng, kích truột trái vào mục Loads. Tải trọng đi từ trái sang phải, có giá trị bằng 20 Tải trọng đi từ trên xuống, có giá trị bằng 20 7 7. Để tính toán ứng lực lực dọc trong các thanh, kích chuột vào Compute. Trên màn hình hiện ra ứng lực trong các thanh và phản lực gối tựa. Thanh chịu kéo ký hiệu T(Tension). Thanh chịu nén ký hiệu C(Compress) 8 8. Để tính ứng suất trong thanh, kích chuột vào mục Stresses trên màn hình. Vào số liệu diện tích tiết diện các thanh, kích chuột vào Compute cho kết quả ứng suất. 9 B. Hệ hỗn hợp gồm dầm được treo bởi 2 thanh. 1. Từ menu chính của MDSolids chọn MdSolids Module bên phải màn hình Giải bài toán Hệ hỗn hợp gồm dầm có độ cứng tuyệt đối được treo bởi 2 thanh, kích chuột trái vào biểu tượng màn hình Problem Library. Chọn thư mục Axial Deformation: 10 [...]... tính toán được tại những ô trống màu trắng: Kết quả tính toán cho ứng lực lực dọc, ứng suất và độ giãn dài trong 2 thanh treo Lực tập trung P cách gối trái 1818,2mm thì dầm nằm ngang 12 C Thanh tĩnh định: 1 Từ menu chính của MDSolids chọn MdSolids Module bên phải màn hình Giải bài toán Thanh tĩnh định chịu nén đúng tâm, kích chuột trái vào biểu tượng màn hình Problem Library Chọn thư mục Axial Defomation... màn hình sẽ hiện ra bảng tính như sau: 13 2 Vào số liệu đầu vào cho bài toán tại những ô trống mầu vàng: Đoạn AB dài 3000mm, diện tích tiết diện 600mm2, đoạn BC dài 4000mm, diện tích tiết diện 450mm2, đoạn CD dài 3500mm, diện tích tiết diện 400mm2 Thanh chịu lực tập trung FB=20kN hướng sang trái, FC =25kN hướng sang trái, FD=15kN hướng sang phải Modul đàn hồi của 3 đoạn thanh E=200GPa Xác định lực... trái: 0,346154mm 6 Để xem các phương trình cơ bản của chương trình nhấn chuột vào Show Equations 18 Chương 2: XOẮN THUẦN TÚY THANH TIẾT DIỆN TRÒN A Bài toán xoắn thanh tĩnh định: 1 Từ menu chính của MDSolids chọn MdSolids Module bên phải màn hình Giải bài toán thanh tiết diện tròn chịu xoắn thuần túy, kích chuột trái vào biểu tượng màn hình Torsion Từ màn hình chính chọn Torsion Analysis Options Multiple... Momen tập trung MB=50Nm quay thuận KĐH; MC=100Nm quay ngược KĐH; MD=80Nm quay thuận KĐH; 3 Kích chuột trái vào Compute được kết quả như sau: a Biểu đồ Momen: Kích chuột trái vào Shear Stress được kết quả tính như sau: b Biểu đồ ứng suất: 20 Kích chuột trái vào rotation Angle được kết quả tính như sau: c Biểu đồ chuyển vị: 21 B Bài toán xoắn thanh siêu tĩnh: 1 Từ menu chính của MDSolids chọn MdSolids. .. chính của MDSolids chọn MdSolids Module bên phải màn hình 2 Xác định các đặc trưng hình học của mặt cắt ngang a Nhấn biểu tượng “Section Properties” b Từ thanh công cụ chọn hình dạng mặt cắt ngang mà bài toán đưa ra (mặt cắt ngang chữ nhật, tròn, chữ T, I,U,…) 25 c Nhập các dữ liệu kích thước của mặt cắt ngang (chú ý khai báo đơn vị) Kích thước Mô đun E d Khai báo giá trị mô đun đàn hồi E của vật liệu... suất pháp trên mặt cắt ngang và “Shear stress” để có biểu đồ ứng suất tiếp trên mặt cắt ngang Sử dụng thanh trượt ngang để xác định giá trị các thành phần ứng suất tại điểm bất kì dọc theo chiều cao mặt cắt ngang 27 VÍ DỤ Cho dầm có kích thước mặt cắt ngang và chịu tải trọng như hình vẽ Vẽ biểu đồ các thành phần ứng lực của dầm Vẽ biểu đồ ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại mặt cắt ngang 1-1 của dầm... kN/cm2 1 F=10kN 2 q=5kN/m 12cm 3cm 1,5m 1 a=3m 8cm b=1m I Bước 1: Xác định các đặc trưng hình học của mặt cắt ngang 1 Mở MDSolids - Chọn MDSolids Modules – Section Properties – Flanged 28 Chọn T-shape Khai báo các kích thước, chọn “Rotate” 1800 để có hình dạng mặt cắt ngang như đề bài Khai báo modul đàn hồi E=2.104kN/cm2=200GPpa 29 Nhấn “Compute” => Hiện lên bảng “Cross Section Properties” II Khai báo... Beam” 2 Chọn dầm với dạng liên kết tương ứng với đề bài 3 Khai báo chiều dài dầm và vị trí các liên kết Enter 31 Khai báo tải trọng tập trung (vị trí điểm đặt, chiều, độ lớn, đơn vị) Enter 32 Khai báo tải trọng phân bố (độ lớn, chiều, điểm bắt đầu và điểm kết thúc Enter 33 Đổi chiều mô men uốn, chọn “Reaction” để nhận giá trị phản lực 34 Xác định các thành phần ứng lực tại mặt cắt ngang 1-1 với z=1,5m Rê...Kích chuột trái vào mục Beam and two rods 2 Vào số liệu đầu vào cho bài toán tại những ô trống mầu vàng: Thanh 1 có diện tích 100mm2, chiều dài 2000mm, modul đàn hồi E=193GPa; thanh 2 có diện tích 100mm2, chiều dài 2400mm, modul đàn hồi E=193GPa; Lực tập trung P=24KN, chiều dài dầm L=4000mm 11 3 Kích chuột trái vào Compute được kết quả như sau: 4 Kết quả tính... -50MPa; бBC=-22,222MPa; бCD=37,5MPa; Độ dãn dài đoạn AB=-0,75mm Độ dãn dài đoạn BC=-0,444mm Độ giãn dài đoạn CD=0,6563mm Độ giãn dài cả thanh: AD=-0,5382mm 14 D Thanh siêu tĩnh 1 Từ menu chính của MDSolids chọn MdSolids Module bên phải màn hình Từ màn hình chính chọn Indet Axial Analysis Options End to End Bars with force in middle màn hình sẽ hiện ra bảng tính sau: 15 2 Để chuyển thanh theo phương đứng . Ch c dọc trong các thanh. Xác định ứng su t pháp trong các thanh biết diện tích mặt cắt ngang các thanh A=100mm2 1. Từ menu chính của MDSolids chọn MdSolids Module bên phải màn hình . lực dọc, ứng su t và độ giãn dài trong 2 thanh treo. Lực tập trung P cách gối trái 1818,2mm thì dầm nằm ngang. 12 C. Thanh tĩnh định: 1. Từ menu chính của MDSolids chọn MdSolids Module. Ngoài ra phần mềm này còn có những tính năng hấp dẫn khác, dùng rồi sẽ biết ☺. III. Nội dung của phần mềm : MDSolids gồm có 12 môđun, mỗi môđun đề cập đến từng vấn đề tiêu biểu trong môn học SBVL,