BTL CƠ KẾT CẤU LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI LÊ TUẤN VŨ VT14

BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

BÀI TẬP LỚN
CƠ HỌC KẾT CẤU – LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI
I. ĐỀ BÀI
Dữ liệu được cho theo hình vẽ và bảng tương ứng, giá trị i trong bảng được xác định
phù hợp với quy cách các dầm hướng chính, các sống ngang, sống dọc lấy chiều dày
bằng quy cách của i, chiều cao bản thành =2,5 lần chiều cao bản thành của i, chiều
rộng bản cánh lấy bằng 2 lần chiều rộng bản cánh của i
1) Tính p =  d
2) Tính ứng suất uốn tấm với tải p
3) Tính ứng suất Euler cho tấm bằng công thức và bằng phần mềm. So sánh kết quả
4) Tính ứng suất trên tấm và trên nẹp của dàn (dùng ANSYS, SAP…)
5) Kiểm tra bền cho nẹp, tấm theo chuẩn von-Mises
6) Kiểm tra bền kết cấu theo lý thuyết uốn dầm (coi dầm có mép kèm như hình vẽ)

II. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133


BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH

-

Yield stress of plate, σYp = 313.6 N/mm2.

-

Yield stress of stiffener, σYs = 313.6 N/mm2.

-

Elastic modulus, E = 205800 N/mm2.

-

Poisson’s ratio,  = 0.3

-

Plate length, a = 4410 mm

-

Plate breath, b = 790 mm

-

Plate thickness, tp = 15 mm

-

d = 9.7 m

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

hw = 383 mm.
bf = 100 mm.
tw = 12 mm.
tf = 17 mm.

III.

NỘI DUNG

1. Tính p =  .d = 1.025 9.7  9.8110−3 = 0.0975 N/mm2.
Tiếp theo ta sử dụng phần mềm Ansys Mechanical để tính toán ứng suất và kiểm tra
bền cho tấm khu vực đáy tàu.
Ta có 2 trường hợp chia lưới như hình dưới đây.

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133


BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH
-

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

Trường hợp 1:

Chia lưới khoảng a thành 20 khoảng và khoảng b thành 8 khoảng.

-

Trường hợp 2:

Chia lưới khoảng a thành 40 khoảng và khoảng b thành 16 khoảng.

2. Tính ứng suất uốn tấm với tải p = 0.0975 N/mm2.

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133


BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH
-

Đối với trường hợp 1:

-

Đối với trường hợp 2:

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

3. Tính ứng suất Euler cho tấm bằng công thức.

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133


BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH

E t
 =K
 
1− 2  b 

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

2

Tra bảng TABLE 15.2 Formulas for elastic stability of plates and shells trang 730
sách ROAK’S FORMULAS for STRESS and STRAIN
Ta có:
Với

a 4410
=
= 5.58 thì ta có: K = 3.29
b
790

2  105  15 
Do đó  = 3.29

 = 261 N/mm2
1 − 0.32  790 
2

4. Tính ứng suất trên tấm và trên nẹp của dàn
a, Ứng suất trên tấm
-

Đối với trường hợp 1:

Ứng suất lớn nhất đạt:  max = 163.529 N/mm2
Ứng suất nhỏ nhất đạt:  min = 1.67511N/mm2

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133


BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH
-

Đối với trường hợp 2:

-

Ứng suất lớn nhất đạt:  max = 185.64 N/mm2

-

Ứng suất nhỏ nhất đạt:  min = 0.898 N/mm2

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

b, Ứng suất trên nẹp
-

Đối với trường hợp 1

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133


BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH
-

Ứng suất lớn nhất đạt:  max = 420.716 N/mm2

-

Ứng suất nhỏ nhất đạt:  min = 0.369 N/mm2

-

Đối với trường hợp 2:

-

Ứng suất lớn nhất đạt:  max = 419.516 N/mm2

-

Ứng suất nhỏ nhất đạt:  min = 0.392 N/mm2

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

Với giá trị ứng suất lớn nhất giữa 2 trường hợp chênh lệch nhau 0.23% . Như vậy, giá

trị tính toán khá chính xác.
5. Kiểm tra bền cho tấm, nẹp theo tiêu chuẩn von – Mises.
-

Theo tiêu chuẩn von – Mises thì đối với tấm ta thấy ứng suất thỏa mãn điều
kiện đề bài cho nên kết cấu tấm đủ bền.

-

Tuy nhiên đối với nẹp ta thây  max = 420    = 313.6 N/mm2 do đó, nẹp chưa
đủ điều kiện bền.

6.
-

Để cho nẹp đủ bền, ta đề nghị tăng kích thước thông số nẹp lên 1 bậc, từ A3 →
A4 với các thông số cụ thể như:

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133


BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

hw = 580 mm.
bf = 150 mm.
tw = 15 mm.

tf = 20 mm.

Thiết lập lại thông số ta tiến hành tính toán trên Ansys Mechanical. Ta có kết quả sau:
-

Đối với trường hợp 1:

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133


BTL: CƠ HỌC KẾT CẤU - LTĐH
-

GVHD: TS. ĐỖ HÙNG CHIẾN

Đối với trường hợp 2:

Như ta đã thấy, thay đổi kích thước nẹp từ A3 → A4 đã làm ứng suất của nẹp giảm
xuống, thỏa mãn điều kiện bền ban đầu đề bài đã cho.

Như vậy, em đề xuất thông số thép làm vật liệu đóng tàu như sau:
Tấm thép có chiều dày: tp = 15 mm
Thép làm cơ cấu ngang và cơ cấu dọc có thông số A4.
Thép có giới hạn   = 313.6 N/mm2.
IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO
-

CƠ HỌC KẾT CẤU

-

ROAK’S FORMULAS for STRESS and STRAIN - Warren C.Young,

-

Trần Công Nghị

Richard G.budynas
-

ANSYS Mechanical APDL Structural Analysis Guide

SVTH: NHÓM 7

MSSV: 1451070133