›

Luận văn Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong việc xây dựng mô hình kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn với sự hỗ trợ của phần mềm MATLAB

pdf 71 trang thiennha21 09/04/2022 6130
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong việc xây dựng mô hình kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn với sự hỗ trợ của phần mềm MATLAB", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_van_nghien_cuu_ung_dung_phuong_phap_phan_tu_huu_han_tro.pdf

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu, ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong việc xây dựng mô hình kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn với sự hỗ trợ của phần mềm MATLAB

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Đề tài: Nghiên cứu, ứng dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong việc xây dựng mô hình kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn với sự hỗ trợ của phần mềm MATLAB Học viên: Đỗ Xuân Diệu Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Chuyên ngành: Kỹ thuật tàu thuỷ Khoá: 2012 - 2014
  2. Kết cấu nội dung của đề tài Mở đầu Bảng danh mục các ký hiệu, hình vẽ Chương 1: Tổng quan về độ bền kết cấu thân tàu Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn trong việc tính toán kiểm tra bền kết cấu tàu thủy Chương 3: Xây dựng mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Kết luận, kiến nghị Tài liệu tham khảo
  3. Mở đầu Lý do chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Nội dung nghiên cứu của đề tài
  4. Lý do chọn đề tài Phƣơng pháp phần tử hữu hạn (PTHH) là một phƣơng pháp rất tổng quát và hữu hiệu cho lời giải 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 của ôtô, máy bay, tàu thủy, dầm cầu, khung nhà cao tầng, , đến các bài toán lý thuyết trƣờng, cơ chất lỏng, thủy đàn hồi Với sự trợ giúp của công nghệ thông tin và hệ thống CAD, nhiều kết cấu phức tạp cũng đó đƣợc tính toán và thiết kế chi tiết một cách dễ dàng. Hiện nay, Quy phạm các nƣớc trên thế giới yêu cầu bài toán kiểm tra độ bền kết cấu những tàu cỡ lớn bằng phƣơng pháp PTHH trở nên bắt buộc. Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng phƣơng pháp PTHH vào bài toán kiểm tra bền dàn mạn những tàu cỡ lớn là điều cần thiết.
  5. Mục đích nghiên cứu Xây dựng đƣợc bài toán và thiết lập đƣợc mô hình tính toán kiểm tra bền kết cấu thân tàu thuỷ theo phƣơng pháp PTHH với điển hình là bài toán về dàn mạn tàu hàng; Chƣơng trình của bài toán đƣợc xây dựng trên phần mềm MATLAB R2011 bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn;
  6. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đối tƣợng: - Cơ sở lý thuyết của phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong cơ học kết cấu tàu thuỷ; - Độ bền dàn mạn của tàu hàng 53000 tấn. Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung giải quyết: - Bài toán phân tích (tĩnh học) kết cấu dàn mạn đối với tàu hàng; - Bài toán kiểm tra bền (tĩnh học) cục bộ dàn mạn tàu hàng ở trạng thái tải trọng tính toán dàn mạn (bao gồm áp lực thuỷ tĩnh và áp lực thuỷ động).
  7. Nội dung nghiên cứu của đề tài Để giải quyết đƣợc các mục đích đề ra, trong đề tài sẽ giải quyết các vấn đề sau: - Phân tích tổng quan độ bền kết cấu thân tàu để đƣa ra mô hình tính toán trong bài toán phân tích độ bền kết cấu thân tàu - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong việc tính toán kiểm tra bền kết cấu tàu thủy từ đó xây dựng lên mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng - Áp dụng để xây dựng mô hình kiểm tra bền cho dàn mạn tàu hàng 53000 tấn và đánh giá kết quả thu đƣợc
  8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học của đề tài Đề tài sẽ đƣa ra mô hình kiểm tra bền dàn mạn tàu bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn, cho độ chính xác và độ tin cậy của kết quả cao; Đề tài sẽ xây dựng đƣợc các kiến thức có tính ứng dụng, là nguồn tƣ liệu giúp cho sinh viên chuyên ngành đóng tàu thủy và thiết kế tàu thủy để giải các bài toán cơ học kết cấu tàu thủy nói chung và tính toán kiểm tra bền dàn mạn bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn nói riêng cũng nhƣ áp dụng trong giảng dạy các học phần có liên quan đến cơ học tàu thuỷ đối với giảng viên.
  9. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Đề tài đƣợc hoàn thiện sẽ là trở thành một phần tƣ liệu phục vụ cho công việc thực tiễn của các cán bộ kỹ thuật trong ngành đóng tàu, là tài liệu tham khảo để giảng viên giảng dạy cũng nhƣ giúp ích cho sinh viên nắm rõ và giải quyết thấu đáo các bài toán cơ học kết cấu tàu thủy bằng phƣơng pháp PTHH.
  10. Nội dung nghiên cứu: Chương 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘ BỀN KẾT CẤU THÂN TÀU Tình hình nghiên cứu tính toán kiểm tra độ bền kết cấu thân tàu thủy hiện nay Mô hình tính toán trong bài toán phân tích độ bền kết cấu thân tàu
  11. Nội dung nghiên cứu: Chương 1 Tình hình nghiên cứu tính toán kiểm tra độ bền kết cấu thân tàu thủy hiện nay - Sử dụng phƣơng pháp cổ điển: Phƣơng pháp so sánh độ võng với dàn đơn giản; phƣơng pháp gần đúng khi chia tải trọng tác dụng lên tấm cho các nẹp gia cƣờng, rồi tính theo mô hình dầm trên nền đàn hồi; phƣơng pháp tải trọng cơ sở - Sử dụng phƣơng pháp phần tử hữu hạn - Các phần mềm PTHH: NASTRAN, ANSYS, TITUS, MODULEF, SAP 2000, CASTEM 2000, SAMCEF
  12. Nội dung nghiên cứu: Chương 1 Mô hình tính toán trong bài toán phân tích độ bền kết cấu thân tàu: Mô hình Mô hình tổng thể Phân tích độ tính toán Mô hình bền chung ƣớc định Phân tích độ bền cục bộ
  13. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG VIỆC TÍNH TOÁN KIỂM TRA BỀN KẾT CẤU TÀU THUỶ Khái quát về phƣơng pháp phần tử hữu hạn Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong việc phân tích độ bền kết cấu Mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng Các phần tử dùng trong bài toán kiểm tra bền dàn mạn Véc tơ tải phần tử Tiêu chuẩn đánh giá kiểm tra độ bền (tĩnh học) cục bộ
  14. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Khái quát về phƣơng pháp phần tử hữu hạn Phƣơng trình Phƣơng pháp Thực chất PTHH Ƣu điểm
  15. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Khái quát về phƣơng pháp phần tử hữu hạn Phƣơng trình K.Q = F
  16. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Khái quát về phƣơng pháp phần tử hữu hạn Phân tích trạng thái ứng suất biến dạng trong nội bộ từng phần tử (Ke) Thực chất Phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng của toàn hệ gồm nhiều phần tử liên két với nhau tại hữu hạn các điểm nút (K)
  17. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Khái quát về phƣơng pháp phần tử hữu hạn Khả năng tự động hóa Ƣu điểm Cho kết quả tính đảm bảo độ tin cậy Khả năng áp dụng cao
  18. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong việc phân tích độ bền kết cấu Hàm xấp xỉ chuyển vị Cơ sở lý thuyết Ma trận nội suy Ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử
  19. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong việc phân tích độ bền kết cấu Dễ thỏa mãn tiêu chuẩn hội tụ Chọn hàm xấp Cho phép tính toán xỉ dƣới dạng đa nhanh bằng tay cũng nhƣ bằng máy tính Hàm xấp xỉ thức chuyển vị các đa thức Có khả năng tăng đƣợc chọn từ độ chính bằng tam giác Pascal cách tăng bậc của đa thức xấp xỉ
  20. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong việc phân tích độ bền kết cấu Ma trận nội suy
  21. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Cơ sở lý thuyết phƣơng pháp phần tử hữu hạn trong việc phân tích độ bền kết cấu Ma trận độ Ma trận độ cứng cứng và véc tơ tải phần tử Véc tơ tải phần tử
  22. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng Mô hình tải trọng Mô hình tính toán Mô hình liên kết Mô hình bài toán
  23. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng Mô hình tải trọng: - Tải trọng: là áp lực nƣớc bên ngoài vỏ tàu khi tàu chở đầy hàng - Áp lực của nƣớc bên ngoài vỏ tàu bao gồm tổng áp lực thủy tĩnh và áp lực thủy động - Công thức: P = Ps + Pw
  24. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng Mô hình tải trọng Ps: - Áp lực thuỷ tĩnh:
  25. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng Mô hình tải trọng Pw: - Áp lực thuỷ động:
  26. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng Mô hình tải trọng P:
  27. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Mô hình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng Mô hình liên kết: - Liên kết của sống dọc mạn tại vị trí vách ngang là liên kết ngàm đàn hồi; - Tôn vỏ liên kết với dàn vách, dàn đáy và dàn boong là liên kết ngàm đàn hồi; - Liên kết tại vị trí giao nhau giữa sƣờn khỏe và sống dọc mạn là đế đàn hồi; - Tại vị trí liên kết giữa các sƣờn thƣờng với các sống dọc mạn, sống dọc mạn làm gối cứng đỡ các sƣờn thƣờng trong trƣờng hợp nhịp đối xứng; - Liên kết của sƣờn thƣờng tại boong và đáy là liên kết ngàm cứng trong trƣờng hợp nhịp của sƣờn thƣờng đối xứng.
  28. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Các phần tử dùng trong bài toán kiểm tra bền dàn mạn - Phần tử dầm chịu uốn xoắn - Phần tử tấm chữ nhật
  29. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Véc tơ tải phần tử: - Quy ƣớc dấu tải trọng: - Véc tơ lực nút phần tử do tải trọng phân bố p(x,y) vuông góc với mặt phẳng của tấm
  30. Nội dung nghiên cứu: Chương 2 Tiêu chuẩn đánh giá kiểm tra độ bền (tĩnh học) cục bộ:
  31. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 CHƢƠNG 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN KIỂM TRA BỀN DÀN MẠN TÀU HÀNG 53000 TẤN Cơ sở xây dựng mô hình tính toán kiểm tra bền Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Đánh giá kết quả mô hình bài toán
  32. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Cơ sở xây dựng mô hình tính toán kiểm tra bền: Theo các mục đã trình bày trong chƣơng 2
  33. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Các thông số chủ yếu của tàu hàng 53000 tấn - Kết cấu cơ bản của dàn mạn tàu hàng 53000 tấn - Mô hình tải trọng dàn mạn tàu hàng 53000 tấn - Mô hình bài toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn
  34. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Các thông số chủ yếu của tàu hàng rời 53000 tấn Chiều dài lớn nhất 퐿 = 190 m. Chiều dài giữa hai đƣờng vuông góc 퐿푃푃 = 183,25 m. Chiều rộng tàu B = 32,26 m. Chiều cao mạn D = 17,5 m. Chiều chìm thiết kế d = 11,1 m. Tải trọng thiết kế DW = 53.000DWT Vùng hoạt động Không hạn chế.
  35. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết cấu cơ bản của dàn mạn tàu hàng 53000 tấn 1: Sống dọc mạn 2: Sƣờn khoẻ 3: Sƣờn thƣờng
  36. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết cấu cơ bản của dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Khoang hàng số 3, khoảng sƣờn 800 mm Qui cách cơ cấu: Tôn mạn ngoài: t = 18 mm, 15 mm Tôn mạn trong : t = 18 mm, 15 mm Sƣờn thƣờng: HP260x10 Sƣờn khỏe : t = 11 mm Sống dọc mạn số 1 : s = 14 mm Sống dọc mạn số 2 : s = 16 mm
  37. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết cấu cơ bản của dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Thông số vật liệu: Vật liệu là thép AH32. Các đặc trƣng cơ học của thép AH32: Mô đun đàn hồi pháp tuyến E = 2x106 kN/ 2 Mô đun đàn hồi trƣợt G = 0,77x106 kN/ 2 2 Ứng suất giới hạn chảy của vật liệu  ℎ= 315.000 kN/ Hệ số poát xông của vật liệu 휈 = 0,3
  38. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Mô hình tải trọng dàn mạn tàu hàng 53000 tấn
  39. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Mô hình bài toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn + Mô hình bài toán đƣợc xây dựng trên cơ sở hệ lƣới chia phần tử, mỗi 1 đoạn dầm đƣợc coi là 1 phần tử dầm, phần tấm trong mỗi ô sƣờn đƣợc coi là 1 phần tử tấm chữ nhật, + Với kết cấu dàn mạn nhƣ trên, để đảm bảo tính chính xác trong quá trình tính toán ta chia tấm vỏ thành các phần tử tấm hình chữ nhật mà chiều rộng tấm nằm trên trục ox kích thƣớc đúng bằng khoảng sƣờn (36 đoạn dầm), còn chiều dài tấm nằm trên trục oy kích thƣớc bằng 1/9 chiều dài sƣờn (9 đoạn dầm)
  40. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Mô hình bài toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn
  41. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn + Giới thiệu phần mềm Matlab: MATLAB viết tắt của Matrix Labotary, là một công cụ phần mềm hỗ trợ trên ma trận. MATLAB đƣợc tích hợp trên một môi trƣờng chung một loạt các khả năng bao gồm tính toán, hiển thị kết quả và lập trình nhằm giải quyết các vấn đề liên quan đến toán học. Các vấn đề bao gồm: Các phƣơng trình toán học và tính toán; phát triển các giải thuật; thu thập dữ liệu; mô hình hoá, mô phỏng và tạo các mẫu theo thiết kế; phân tích, khảo sát và thể hiện dữ liệu bằng hình ảnh; biểu diễn các biểu đồ mang tính khoa học và tính kỹ thuật; phát triển các ứng dụng
  42. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn + Sơ đồ thuật giải chƣơng trình: + Các bƣớc tính toán: • Cách chia phần tử trên hệ và đánh chỉ số nút; • Đánh chỉ số bậc tự do tại nút; • Xây dựng ma trận độ cứng và ghép nối; • Xây dựng véc tơ tải phần tử và ghép nối; • Áp đặt điều kiện biên; • Giải hệ phƣơng trình chung tìm véc tơ chuyển vị tổng thể; • Tính các giá trị momen và ứng suất trên các phần tử.
  43. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Cách chia phần tử trên hệ và đánh chỉ số nút: ta coi mỗi một đoạn dầm là 1 phần tử dầm, phần tấm trong một ô sƣờn là 1 phần tử tấm. Cách đánh số phần tử theo qui luật và thứ tự bắt đầu từ gốc tọa độ địa phƣơng trƣớc, rồi tiến dần từ trái qua phải, từ dƣới lên trên; Đánh số chỉ số nút theo qui luật và thứ tự sau: bắt đầu từ gốc tọa độ địa phƣơng trƣớc, từ trái qua phải, từ dƣới lên trên; Chỉ số nút của phần tử sẽ đƣợc nhận diện thông qua tọa độ nút. Để tổ chức và quản lý chƣơng trình ta thiết lập nên ma trận tọa độ nút; quá trình lập nên ma trận toạ độ nút đƣợc thực hiện tự động bởi chƣơng trình trong MATLAB khi khai báo cách thức chia phần tử dạng lƣới. Chia tấm vỏ thành các phần tử tấm hình chữ nhật mà chiều rộng tấm nằm trên trục ox kích thƣớc đúng bằng khoảng sƣờn (36 đoạn dầm), còn chiều dài tấm nằm trên trục oy kích thƣớc bằng 1/9 chiều dài sƣờn (9 đoạn dầm)
  44. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Cách chia phần tử trên hệ và đánh chỉ số nút:
  45. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Quy luật đánh chỉ số bậc tự do tại nút: bắt đầu tại gốc tọa độ địa phƣơng trƣớc, từ trái qua phải và từ dƣới lên trên. Tại nút thứ i, ƣu tiên chỉ số chuyển vị thẳng trƣớc, rồi đến chỉ số chuyển vị theo trục ox và oy
  46. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Xây dựng ma trận độ cứng phần tử tấm: Ma trận phần tử đối với phần tử tấm bao gồm các nút của phần tử; thứ tự các nút đƣợc lấy theo quy luật ngƣợc chiều kim đồng hồ Chƣơng trình con tính ma trận độ cứng phần tử
  47. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ma trận độ cứng phần tử dầm song song với trục ox:
  48. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ma trận độ cứng phần tử dầm song song với trục oy:
  49. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ghép nối ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử: Chƣơng trình con ghép nối toàn bộ ma trận độ cứng phần tử tấm chữ nhật
  50. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ghép nối ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử: Chƣơng trình con ghép nối toàn bộ ma trận độ cứng phần tử tấm chữ nhật
  51. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ghép nối ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử: Chƣơng trình con ghép nối toàn bộ ma trận độ cứng phần tử dầm song song với trục ox
  52. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ghép nối ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử: Chƣơng trình con ghép nối toàn bộ ma trận độ cứng phần tử dầm song song với trục ox
  53. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ghép nối ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử: Chƣơng trình con ghép nối toàn bộ ma trận độ cứng phần tử dầm song song với trục oy
  54. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ghép nối ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử: Chƣơng trình con ghép nối toàn bộ ma trận độ cứng phần tử dầm song song với trục oy
  55. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ghép nối ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử: Chƣơng trình con ghép nối toàn bộ ma trận độ cứng phần tử
  56. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Ghép nối ma trận độ cứng và véc tơ tải phần tử: Chƣơng trình con ghép nối véc tơ tải phần tử
  57. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Giải hệ phương trình tìm véc tơ chuyển vị nút: Chƣơng trình con giải hệ phƣơng trình phần tử hữu hạn
  58. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Tính ứng suất trong các phần tử: Để tính ứng suất trong các phần tử, trƣớc hết ta cần chuyển từ hệ tọa độ chung về hệ tọa độ địa phƣơng của các phần tử Phần tử tấm: ứng suất tại trọng tâm tấm Phần tử dầm: ứng suất tại hai đầu mút và giữa của dầm
  59. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Chƣơng trình tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn Tính ứng suất trong các phần tử: Chƣơng trình con tính ứng suất phần tử
  60. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết quả dạng biểu đồ Biểu đồ chuyển vị (độ võng) tại 2 sống dọc mạn
  61. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết quả dạng biểu đồ Biểu đồ mô men uốn tại sống dọc mạn số 1
  62. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết quả dạng biểu đồ Biểu đồ mô men uốn tại sống dọc mạn số 2
  63. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết quả dạng biểu đồ Biểu đồ mô men uốn tại sƣờn thƣờng 111
  64. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết quả dạng biểu đồ Biểu đồ mô men uốn tại sƣờn khoẻ 118
  65. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Kết quả dạng số liệu + Chuyển vị tại các nút + Ứng suất tại trọng tâm tấm hình chữ nhật + Ứng suất tại hai đầu phần tử dầm song song với ox + Ứng suất tại hai đầu phần tử dầm song song với oy
  66. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Kiểm tra độ bền dàn mạn tàu hàng 53000 tấn: - Ứng suất lớn nhất 2 + Đối với phần tử tấm hình chữ nhật: 휎 =221790 kN/ 2 + Đối với phần tử dầm: 휎 =230320 kN/ - Kiểm tra độ bền cục bộ Đối với phần tử tấm hình chữ nhật: Với vật liệu thép AH32 thì 0,76.[휎]=0,76.315000=239400 kN/ 2 Nhƣ vậy 휎 0,76.[휎] nên thoả mãn điều kiện bền cục bộ Đối với phần tử dầm: Với vật liệu thép AH32 thì 0,8.[휎]=0,8.315000=252000 kN/ 2 Nhƣ vậy 휎 0,8.[휎] nên thoả mãn điều kiện bền cục bộ
  67. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Đánh giá kết quả mô hình: Đánh giá độ hội tụ của mô hình bài toán:
  68. Nội dung nghiên cứu: Chương 3 Đánh giá kết quả mô hình: Kết quả tính toán cho thấy ứng suất sinh ra là hoàn toàn phù hợp với thực tế tải trọng tính toán dàn mạn; Chƣơng trình tính đơn giản dễ lập trình, tốc độ hội tụ của bài toán nhanh và có thể xuất ra đƣợc những kết quả cần thiết; Kết quả của chƣơng trình thể hiện ở dạng biểu đồ đƣợc xuất trực tiếp từ chƣơng trình nên thuận tiện cho việc đánh giá kết quả bài toán;
  69. Kết luận Đƣa ra đƣợc tình hình nghiên cứu về độ bền kết cấu thân tàu hiện nay. Đã tìm hiểu đƣợc mô hình trong bài toán phân tích sức bền chung và sức bền cục bộ. Đƣa ra cơ sở của phƣơng pháp PTHH trong phân tích kết cấu thân tàu; Xây dựng phƣơng pháp tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng theo phƣơng pháp PTHH; Xây dựng đƣợc mô hình bài toán tổng quát khi tính toán kiểm tra bền dàn mạn tàu hàng bằng phƣơng pháp PTHH; Thiết lập công thức tính ma trận độ cứng phần tử tấm và phần tử dầm; Thiết lập công thức tính véc tơ tải phần tử trong trƣờng hợp tải trọng là tổng của áp lực thuỷ tĩnh và áp lực thuỷ động; Đƣa ra tiêu chuẩn đánh giá kiểm tra bền cục bộ dàn mạn tàu thủy.
  70. Kiến nghị Để đề tài ngày càng hoàn thiện, đề tài cần đƣợc so sánh với kết quả tính toán của các phần mềm với các ngôn ngữ lập trình khác trên thị trƣờng và mô phỏng sự phân bố ứng suất bằng hình ảnh trực quan. Đề tài sẽ phong phú hơn nếu ta thay đổi cách chia phần tử, ví dụ có thể chia thành các phần tử dầm có kể đến mép kèm. Đề tài nên mở rộng để tiếp tục kiểm tra độ bền toàn tàu, nên đƣa các giả thiết là các tàu mới thiết kế để kiểm tra bền trƣớc khi tiến hành đóng mới.
  71. THE END THANKS FOR YOUR ATTENTION !!!