>> StructDesignPro

structdesignpro · Site Admin

Ðể giải quyết một bài toán cơ học vật rắn biến dạng tổng quát cần thiết phải tìm được 15 ẩn hàm (gồm 3 phương trình vi phân cân bằng nội, 6 phương trình liên tục - phương trình Cauchy, 6 phương trình quan hệ giữa ứng suất - biến dạng), đồng thời các ẩn hàm này phải thỏa mãn các điều kiện biên động học và tĩnh học. Ðiều này rõ ràng không thực hiện được đối với những bài toán tổng quát do khó khăn về mặt toán học. Vì thế có nhiều phương pháp tính ra đời nhằm giải quyết vấn đề trên. Hiện nay phương pháp số được ứng dụng nhiều nhất trong phân tích kết cấu là phương pháp phần tử hữu hạn (finite element method - FEM).
FEM là một công cụ rất mạnh mẽ và linh hoạt trong việc phân tích kết cấu đã được phát triển nhanh chóng và ứng dụng giải quyết rất nhiều những bài toán cơ học. Tuy nhiên đối với những kết cấu có đặc tính hình học thông thường và điều kiện biên đơn giản, nếu phân tích bằng FEM một cách đầy đủ là không cần thiết và thường dẫn đến việc phân tích một bài toán bậc cao để có thể thu được nghiệm tốt. Chính vì vậy bài toán chính xác đòi hỏi nhiều công cụ máy móc hỗ trợ cho người thiết kế, bài toán được giải quyết một cách cứng nhắc hoặc phải thực hiện nhiều bước tính toán trung gian dài dòng và tốn thời gian. Ðiều này thể hiện rõ trong các bài toán phân tích kết cấu ở trạng thái tĩnh (static analysis) của vật rắn 3 chiều hay những bài toán phân tích dao động và ổn định của các kết cấu không gian. Do đó chúng ta cần lựa chọn một phương pháp tính có thể giảm bớt khối lượng tính toán bằng cách sử dụng linh hoạt phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích các loại kết cấu mong muốn.Từ những vấn đề nêu trên, gần đây đã phát triển một phương pháp phân tích kết cấu có thể thỏa mãn những yêu cầu của bài toán đó là phương pháp dải hữu hạn (finite strip method - FSM). Trong phương pháp này, kết cấu được chia thành những dải (strip) hoặc những miền con (subdomain) 3 chiều như lăng trụ (prism) hoặc lớp (layer) mà các dải đó có một cặp cạnh (2-D) hay nhiều mặt đối diện (3-D) trùng lặp với nhau ở các biên của kết cấu. Do đặc tính của phương pháp, các kết cấu thường có dạng hình học không thay đổi dọc theo một hoặc hai trục tọa độ để kích thước mặt cắt ngang của các dải (hoặc của lăng trụ hay lớp) không thay đổi từ đầu đến cuối. Vì vậy các kết cấu như dầm cầu dạng hộp (box girder bridge) hoặc các loại tấm mỏng (voided slab) rất dễ dàng chia thành các dải hoặc lăng trụ, hay các loại kết cấu tấm và vỏ dày nhiều lớp đẳng hướng rất thuận tiện khi chia thành các layer để nghiên cứu.

Phương pháp dải hữu hạn(Finite Strip Method -FSM) là một biến thể của phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method-FEM), rất phù hợp với các kết cấu tiết diện không thay đổi nhiều theo chiều dài (ví dụ cầu, thanh thành mỏng, vách cứng...) ,thay vì giải bài toán 3D ta chỉ giải bài toán 2D. Vì vậy, sẽ giảm bộ nhớ yêu cầu, nhập liệu đơn giản, tăng hiệu quả tính toán... trong một số bài toán.
_________________
Mời bạn đến với bách khoa toàn thư về kết cấu:.
http://vi.ketcau.wikia.com