BÀI báo cáo học tập môn ĐỘNG lực học máy CHỦ đề PHÂN TÍCH CAE về CHI TIẾT KIM LOẠI tấm

TIEU LUAN MOI download :
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

BÀI BÁO CÁO HỌC TẬP MÔN ĐỘNG LỰC HỌC MÁY
CHỦ ĐỀ: PHÂN TÍCH CAE VỀ CHI TIẾT KIM LOẠI TẤM

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Huỳnh Lê Hồng Thái
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Ngọc Minh
MSSV: 62133928
LỚP: 62CKDL
Nha trang ngày 02 tháng 6 năm 2022

1


TIEU LUAN MOI download :
Mục lục:
1.Giới thiệu chung............................................................................................... 3
1.1. Giới thiệu CAE............................................................................................ 3
1.2. Giới thiệu chi tiết kim loại tấm.......................................................... 3
1.3. Cơng dụng....................................................................................................... 3
2.Các bước phân tích CAE............................................................................ 4
3.Phân tích CAE đối với chi tiết kim loại tấm.................................. 5
3.1. Bước 1 :Xây dựng mơ hình 3d bằng Solidworks...................5
3.2. Bước 2:Chọn kiểu phân tích............................................................... 5
3.3. Bước 3 : Nhập các thông số đầu vào của chi tiết....................6
3.4. Bước 4:Thiết lập điều kiện biên........................................................ 6
3.5. Bước 5: Chọn độ lớn lực và mặt phẳng đặt lực......................7
3.6. Bước 6: Chia lưới....................................................................................... 8
3.7. Bước 7: Phân tích kết quả.................................................................... 9
4.

Tìm hiểu về ảnh hưởng của vật liệu ,độ lớn lực,hướng

đặt lực,chia lưới đến kết quả.......................................................................... 10
4.1. Bài toán 1: Xét ảnh hưởng của vật liệu........................................ 10
4.2. Bài toán 2 : Xét ảnh hưởng của độ lớn lực................................ 14
4.3. Bài toán 3: Xét ảnh hưởng của hướng đặt lực........................18
4.4.Bài toán 4: Xét ảnh hưởng của dạng lưới.................................... 21
5.Tìm hiểu về tần số dao động ảnh hưởng đến chi tiết................27
5.1)Giới thiệu bài toán tần số....................................................................... 27
5.2)Bài toán tần số............................................................................................... 28
6. Kết luận............................................................................................................ 33
6.1.Độ bền................................................................................................................. 33
6.2.Tần số.................................................................................................................. 33
6.3.Kiến nghị........................................................................................................... 33
2


TIEU LUAN MOI download :
I/Giới thiệu chung :
1.1 Giới thiệu CAE :
- CAE là cụm từ được viết tắt của Computer-Aided Engineering là việc sử
dụng các phần mềm máy tính để mơ phỏng hoạt động để thiện thiết kế sản
phẩm hoặc hỗ trợ trong việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật cho một loạt các
ngành công nghiệp.Điều này bao gồm mơ phỏng ,xác nhận và tối ưu hóa các
sản phẩm,quy trình và cơng cụ sản xuất.Trong tương lai,hệ thống CAE sẽ là
cơng cụ chính cung cấp thơng tin để giúp các nhà thiết kế trong quá trình đưa
ra quyết định.
Mục tiêu:2 phần
Phần 1:

-Tìm được ứng suất ,chuyển vị,biến dạng của cơ cấu cần phân tích
-Xét sự ảnh hưởng của các yêu tố vật liệu,độ lớn về lực ,phương đặt
lực ,chia lưới cơ cấu cần phân tích -Tối ưu hóa cơ cấu
Mục đích:
-Kiểm tra độ bền và mơ phỏng chi tiết tấm kim loại trước khi đưa vào sử
dụng
Phần 2:
-Tìm tần số tự nhiên của chi tiết để biết được mức phá hủy lớn nhất ở vị trí
nào
1.2 Giới thiệu chi tiết kim loại tấm
-Kim loại tấm là một loại tấm kim loại tồn tại ở dạng phổ biến là hình chữ nhật,
-Tấm kim loại được tạo ra từ nhiều thành phần khác nhau như :sắt ,nhôm ,thép
không gỉ nên từ mỗi vật liệu chế tạo nen thì chúng ta có các thơng số vật lí
khác biệt nhau
1.3 Cơng dụng
-Dùng để chế tạo các linh kiện,bộ phận của máy móc ,thiết bị hay đồ trang trí cao
cấp

3


TIEU LUAN MOI download :

2. Các bước phân tích CAE trong solidworks
Để phân tích CAE đối với chi tiết tấm kim loại thì gồm 7 bước:
B1: Xây dựng lại mơ hình 3D của chi tiết trong solidworks
B2: Chọn kiểu phân tích
B3: Nhập các thơng số đầu vào của chi tiết
B4: Thiết lập các điều kiện biên
B5: Chọn mặt phẳng đặt lực

B6: Chia lưới
B7: Phân tích kết quả

4


TIEU LUAN MOI download :

3/Phân tích CAE chi tiết tấm kim loại
3.1. Bước 1 Xây dựng mơ hình 3D bằng
solidworks -Bản vẽ 2D của tấm kim loại

Hình 1 Thơng số đầu vào của kim loại tấm

Từ hình 1 về thơng số đầu vào ta xây dựng được mơ hình 3D của chi tiết

5


TIEU LUAN MOI download :

Hình 2 Mơ hình 3d của kim loại tấm trên solidworks
3.2Bước 2 :Chọn kiểu phân tích
-Để phân tích về ứng suất,chuyển vị,biến dạng dưới tác dụng của lực tĩnh
ta chọn kiểu phân tích tĩnh (static)

3.3 Bước 3 Nhập các thông số đầu vào cho chi tiết
Trên thực tế các chi tiết về kim loại tấm có các kích cỡ khác nhau tùy
thuộc vào nhu cầu sử dụng hoặc chế tạo vật liệu nên cũng có thể được
chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau.

Bảng 1:Thông số vật liệu AISI 304

6


TIEU LUAN MOI download :

3.4. Bước 4 :Thiết lập điều kiện biên
-Chọn mặt phẳng cố định trong khi làm việc:Theo điều kiện làm việc
của kim loại tấm thì ta chọn 4 lỗ để lắp các mối nối như hình dưới

Hình 3:Thiết lập điều kiện biên

3.5 Bước 5: Chọn độ lớn lực và mặt phẳng đặt lực
-Khi làm việc với chi tiết kim loại tấm thì sau khi đặt điều kiện là 4 chỗ lắp
mối nối thì ta sẽ đặt lực hướng từ trên xuống,vào thân giữa của kim loại tấm
-Khi làm việc ,đối với kim loại tấm có thể chịu được 1 lực có P=45N
(tương đường m=4.5kg) như hình 4

7


TIEU LUAN MOI download :

Hình 4: Chọn mặt phẳng đặt lực và độ lớn lực tác dụng

3.6. Bước 6: Chia lưới
-Chọn kiểu chia lưới tự động của solidworks (hình 5) và thơng số chia lưới (bảng
2)
-Tăng mức độ chính xác của phân tích với những chi tiết mà khơng làm chậm

q trình tính tốn đi nhiều
-Khắc phục một số lỗi khi một số part yêu cầu kích cỡ phần tử lớn hơn phần tử
trung bình cần thiết của lưới

Hình 5: Chia lưới mặc định của solidwork

Bảng 2: Thông số chia lưới mặc định của Solidworks

8


TIEU LUAN MOI download :

3.7
Phân
quả:

Bước 7:
tích kết

-Bài tốn này cho ta phân tích ứng suất ,chuyển vị ,biến dạng
A)Ứng suất

Hình 6: Kết quả phân tích ứng suất trên solidworks.
Dựa vào kết quả phân tích trên ,ta xác định đươc ứng suất cho phép
=2,068e+08.Ứng suất max=9.980e+ 06.Hệ số an toàn n=20.72

9

TIEU LUAN MOI download :
b)Chuyển vị

Hình 7: Kết quả phân tích chuyển vị
-Dựa vào kết quả phân tích ta xác định được các điểm chuyển vị lớn nhất là trên
mặt phẳng ở vùng giữa thân của kim loại tấm có độ lớn max=9.221e-03
c)Biến dạng

10


TIEU LUAN MOI download :

Hình 8.Kết quả phân tích kết quả biến dạng
-Dựa vào kết quả phân tích xác định được các điểm có biến dạng lớn nhất là trên
mặt phẳng xung quang các lỗ trục có độ lớn :2.063e-05
4)Tìm hiểu về ảnh hưởng của vật liệu,độ lớn lực ,hướng đặt lực ,chia lưới
đến kết quả phân tích
4.1)Bài tốn 1: Xét ảnh hưởng của vật liệu
-Ở bài toán này ta giữ nguyên 3 thông số :chia lưới,giữ nguyên chi tiết,và kiểu
phân tích ở phần 3 nhưng thay đổi vật liệu chi tiết thành vật liệu Alloy steel

11


TIEU LUAN MOI download :
Property
Elastic Modulus
Poisson’s Ratio
Shear Modulus

Mass Density
Tensile Strength
Compressive Strength
Yield Strength
Thermal Expansion
Coefficient
Thermal Conductivity
Specific Heat
Material Damping Ratio
Bảng 3: So sánh các thông số đầu vào của 2 loại vật liệu

>

Ta thu được các kết quả về ứng suất,chuyển vị và biến dạng của kim loại

tấm

12


TIEU LUAN MOI download :
4.1.a)Kết quả về ứng suất

Hình 9 Kết quả phân tích ứng suất
-Dựa vào hình 9 ta thấy được ứng suất lớn nhất nằm tại vị trí lỗ là 1.993e+07
N/m2 ,và ứng suất cho phép 6.204e+08.Hệ số an tồn = 31.129
4.1.b)Chuyển vị

Hình 10.Kết quả phân tích chuyển vị
13

TIEU LUAN MOI download :
-Dựa vào hình 10,ta thấy được chuyển vị lớn nhất có độ lớn là 1.679e-02 tại vị
trí giữa kim loại tấm
4.1.c Biến dạng

Hình 11.Kết quả phân tích biến dạng
-Dựa vào hình 11 ta thấy được nơi có biến dạng lớn nhất là trên mặt phẳng cố
định bulon là 3.754e-05
Bảng 4:So sánh các thông số đầu ra sau khi thay đổi vật liệu

>>>>Thấy:Khi thay đổi vật liệu thì thép AIS1 304 sang Alloy steel thì thơng số
về ứng suất và ứng suất cho phép có xu hướng tích cực thêm ,nhất là Ứng suất
cho phép tăng 33.33%.Cịn về 2 thơng số về biến dạng và chuyển vị thì khơng có
sự chênh lệch nhiều lắm nhưng khi đổi qua vật liệu alloy thì các thơng số của
tấm kim loại tăng thêm dẫn đến độ bền của tấm kim loại bền hơn.
4.2 Bài toán 2:Xét ảnh hưởng của độ lớn
14


TIEU LUAN MOI download :
-Ở bài toán này ta sẽ giữ nguyên các thông số về như phần 3 nhưng sẽ thay đổi
về độ lớn từ 45N xuống còn 30N
KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ỨNG SUẤT,CHUYỂN VỊ VÀ BIẾN DẠNG
4.2.a Ứng suất

Hình 12.Kết quả phân tích ứng suất
-Ứng suất có độ lớn lớn nhất là 1.331e+07 và ứng suất cho phép lớn nhất là
2.068e+08 và hệ số an toàn: n=15.54

4.2.b Chuyển vị

Hình 13.Kết quả phân tích chuyển vị

15


TIEU LUAN MOI download :
-Dựa vào hình 12 ta xác định được vị trí có chuyển vị max là nằm giữa của kim
loại tấm là 1.2269e-02 (mm)
4.2.c Biến dạng

Hình 14.Kết quả phân tích biến dạng
Dựa vào hình 13 ta xác định được vị trí có biến dạng lớn nhất là nằm tại vị trí
lỗ của chi tiết có biến dạng max =2.750e-05
>>>>Kết luận khi ta thay đổi lực tác dụng từ 45N xuống cịn 30N thì các thơng
số thể hiện ở bảng 5

16


TIEU LUAN MOI download :

Bảng 5 :So sánh các thông số khi thay đ
Thông số
Ứng suất
Chuyển vị
Biến dạng
Ứng suất Max cho phép
Để có kết quả chi tiết hơn thì ta

Bảng 6 Sự thay đổi các thông số khi tha
Thông số
Ứng suất
Chuyển vị
Biến dạng
Ứng suất max cho
phép
Từ bảng 6 về sự thay đổi các thông số khi thay đổi lực thì ta sẽ có một cách quan
sát rõ hơn về sự thay đổi này

Hình 15 Biểu độ thể hiện mối quan hệ của độ lớn Lực F và Ứng suất của chi
tiết(N/m2)
17


TIEU LUAN MOI download :

Hình 16 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ của độ lớn Lực F và chuyển vị (mm)

Hình 17:Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa độ lớn lực F(N) và Biến dạng
18


TIEU LUAN MOI download :

4.3 Bài toán 3 xét ảnh hưởng của hướng đặt lực đến kết quả phân tích
-Cũng giống như 2 bài tốn trên về sự thay đổi của F và vật liệu ,thì ta sẽ xét các
thông số của vật liệu (chi tiết )thay đổi như thế nào khi ta thay đổi hướng đặt lực
sang một hướng khác

-Thay vì đặt hướng lực vào trung tâm từ trên xuống thì ta sẽ đặt lực từ dưới lên

Hình 18:Hướng đặt lực
19


TIEU LUAN MOI download :

a)Ứng suất

Hinh 19: Kết quả phân tích ứng suất
-Ứng suất lớn nhất tại các khóe ở 2 vành ngoài của chi tiết
-Ứng suất lớn nhất=1.996e+07 N/m2 ,Ứng suất cho phép : 2.068e+08 N/m2.
Hệ số an toàn n=10.36

20


TIEU LUAN MOI download :
b)Chuyển vị

Hình 20 Kết quả phân tích chuyển vị
-Do ta đặt lực từ dưới lleen nên lực chuyển dịch lớn nhất tại vị trí trung tâm
của chi tiết có độ lớn : 1.844e-02 mm
c)Biến dạng

21


TIEU LUAN MOI download :

Hình 21 Kết quả phân tích biến dạng
Biến dạng lớn nhất vẫn ở ngay vị trí giữa 2 khóe của chi tiết có độ lớn=
4.126e-05
-Dựa vào các kết quả phân tích sau khi thay đổi hướng đặt lực ,ta rút ra được
bảng so sánh
Thông số
Ứng suất
Chuyển vị
Biến dạng
Ứng suất Max cho phép

4.4 Bài toán 4 xét ảnh hưởng của lưới đến kết quả phân tích
4.4.1 Thay đổi lưới mặc đỉnh thành lưới tiêu chuẩn full fine
Hình 22: Chi tiết sau khi thay đổi lưới

22


TIEU LUAN MOI download :
Bảng 8:Thông số chi tiết của lưới tiêu chuẩn full fine

a)Ứng suất

Hình 23:Kết quả phân tích ứng suất sau khi đổi lưới

23


TIEU LUAN MOI download :
-Khi thay đổi dạng lưới,vật liệu đạt ứng suất max=2.238e+07,ứng suất cho

phép là 2.068e+08 và hệ số an tồn n=9.24
b)Chuyển vị

Hình 24:Kết quả phân tích chuyển vị
-Sau khi thay đổi dạng lưới thì vị trí có chuyển vị lớn nhất vẫn nằm ở trung tâm
của chi tiết,có độ lớn :1.850e-02 (mm)
c)Biến dạng

24


TIEU LUAN MOI download :

Hình 25:Kết quả phân tích biến dạng
-Sau khi thay đổi dạng lưới,biến dạng lớn nhất ở vật nằm tại vị trí lỗ ren có độ
lớn là: 5.881e-05
4.4.2)Thay đổi dạng lưới tiêu chuẩn full Coarse

Hình 26:Chi tiết sau khi thay đổi dạng lưới
25