BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2008 Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU KHAI THÁC CÁC PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG, ỨNG DỤNG VÀO TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU TRỤC CHÂN DÊ TRONG CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN” Ký hiệu : 242.RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản : Bộ Công Thương Cơ quan chủ trì đề tài : Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài : Nguyễn Đăng Hiếu 7266 26/3/2009 Hà Nội - 2008 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2008 Tên đề tài: “NGHIÊN CỨU KHAI THÁC CÁC PHẦN MỀM CHUYÊN DỤNG, ỨNG DỤNG VÀO TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CẦU TRỤC CHÂN DÊ TRONG CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN” Ký hiệu : 242.RD/HĐ-KHCN Thủ trưởng đơn vị Chủ nhiệm đề tài (Ký tên, đóng dấu) (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Đăng Hiếu Hà Nội - 2008 MỤC LỤC MỤC LỤC.1 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng các phần mềm thiết kế trong và ngoài nước. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu. Tổng quan về các phần mềm tính toán thiết kế, kiểm nghiệm. Những công nghệ mới trong CAD.
Tổng quan các phần mềm thiết kế cơ khí:. Tiêu chuẩn, Quy phạm quy định trong thiết kế cầu trục. Tiêu chuẩn, Quy phạm:. Quy định chung: .19 GIỚI THIỆU CÔNG DỤNG CÁC PHẦN MỀM THÔNG DỤNG.
Sơ lược về phần mềm SAP2000. Trình tự giải toán bằng phần mềm phần tử hữu hạn:. Khả năng và nguyên lý hoạt động của SAP:. Kết cấu hệ thanh.
Khả năng kết hợp và khả năng sử dụng:. Các thành phần cơ bản của một ứng dụng:. Inventor và Cosmos. Phần mềm Inventor .Giới thiệu sơ lược về phần mềm Inventor.
Khả năng tính toán chi tiết máy của Inventor. Phần mềm Cosmos Design Star. PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN VÀ ỨNG DỤNG. Giới thiệu sơ lược về cầu trục chân dê.
Tổng quan về trình tự tính toán thiết kế cầu trục. Lựa chọn và kiểm chứng kết quả. Các cơ sở so sánh. So sánh các kết quả.
So sánh các kết quả khi tính toán với phương pháp giải tích. So sánh các kết quả khi tính toán bằng phần mềm khác. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .64 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Thuyết minh tính toán cầu trục chân dê thủy điện Bản chát.
Bản vẽ chung cầu trục CLN thủy điện Bản Chát. Hợp đồng phát triển khoa học công nghệ. 2 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA Học hàm, học vị, TT Họ và tên Cơ quan công tác chuyên môn Nguyễn Đăng Hiếu Kỹ sư Cơ tin 1 Viện NARIME Nguyễn Hà An Thạc sỹ kỹ thuật 2 Viện NARIME Trần Anh Tuấn Thạc sỹ kỹ thuật 3 Viện NARIME Mai Văn Hào Thạc sỹ kỹ thuật 4 Viện NARIME Nguyễn Văn Miên Tiến sỹ kỹ thuật 5 Viện NARIME Nguyễn Đức Toàn Thạc sỹ kỹ thuật Viện NARIME 6 Trần Quang Sơn Kỹ sư chế tạo máy Viện NARIME 7 Hà Huy Hưng Thạc sỹ kỹ thuật Học viện KTQS 8 3 LỜI NÓI ĐẦU Chương trình nội địa hoá các nhà máy thuỷ điện ở nước ta đang triển khai mạnh mẽ đã góp phần giảm ngoại tệ phải chi trả cho nước ngoài đồng thời tạo công việc, tích luỹ và trang bị cho ngành cơ khí Việt Nam, tạo thế và lực mới cho ngành trong thời đại hội nhập toàn diện với thế giới. Trong các thiết bị cơ khí thủy công có hạng mục thiết bị rất quan trọng là hạng mục cầu trục chân dê, đây là hạng mục mà có nhiều chi tiết phức tạp đòi hỏi cần nhiều sự tính toán.
Vấn đề đặt ra với các kỹ sư là khả năng tính toán tối ưu các thiết bị cơ khí. Hiện tại trong nước phần lớn các đơn vị tính toán thiết kế cầu trục chủ yếu tính toán trên các công thức kinh nghiệm theo các tài liệu của Nga, thường có kết cấu thừa bền khối lượng lớn. Do vậy đòi hỏi các kỹ sư cần ứng dụng các phương pháp tính toán kế thừa các tài liệu của các nước tư bản và khai thác tốt các phần mềm chuyên dụng cho tính toán thiết kế cầu trục để đảm bảo tối ưu hóa quá trình tính toán. Trong những năm gần đây cùng với sự hội nhập với thế giới bên ngoài các phần mềm chuyên dụng cho việc phân tích và thiết kế kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn lần lượt du nhập vào nước ta.
Nhiều hãng nổi tiếng trên thế giới đã đưa ra những bộ phần mềm chuyên dụng. Tìm hiểu các phần mềm trên thế giới cũng như ở Việt nam chúng tôi đã chọn ra bộ phần mềm chuyên dụng ứng dụng vào tính toán cầu trục chân dê trong các công trình thuỷ điện, gồm có các phần mềm tính toán kết cấu thép SAP2000, phần mềm mô phỏng động lực học MSC.Visual Nastran, phần mềm tính toán thiết kế các chi tiết máy của cầu trục Inventor và COSMOS.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng các phần mềm thiết kế trong và ngoài nước. Trong lĩnh vực thiết kế cơ khí, hiện tại một số cơ quan thiết kế trong và ngoài nước đang sử dụng các phương án cổ điển như chế tạo mẫu thực (thu gọn mô hình) rồi thử nghiệm mẫu trên các điều kiện thực tế như thử các loại ứng suất kéo, nén, thử sức bền mỏi, thử áp suất, nhiệt độ…điều này khiến cho chi phí thiết kế nói chung và chi phí sản xuất cao. Ngoài ra nếu các kết quả kiểm nghiệm không phù hợp thì phải tiến hành thay đổi thiết kế kiểm nghiệm lại dẫn đến chi phí cao.
Trong điều kiện kiểm nghiệm thử tải thực tế, các kết quả thay đổi ít nhiều thì cũng phải thay đổi thiết kế, chế tạo lại mẫu và lại tiếp tục quy trình tính toán kiểm nghiệm. Do đó, hiện nay ở các nước có nền công nghiệp phát triển về Cơ khí đã đưa ra phương án sử dụng mô hình phát triển ảo, đó là việc sử dụng các phần mềm tính toán thiết kế kiểm nghiệm bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Trước kia khi công cụ máy tính, tin học chưa phát triển thông thường họ vẫn áp dụng các phương pháp tính toán cổ điển, đưa về bài toán cơ bản để tính toán. Với những lý thuyết tính toán đó dùng phương pháp tính toán cổ điển có một số hạn chế về mô hình tính, điều kiện biên bị đơn giản đi và không thể tính tổ hợp tải trọng cho toàn bộ kết cấu công trình.
Do đó chưa tối ưu về mặt kết cấu khả năng tiết kiệm vật liệu chưa cao… Ngày nay với sự phát triển của công cụ tin học, ứng dụng các phần mềm chuyên dụng các công ty chuyên về thiết bị cơ khí thuỷ công đã đạt được những thành tựu to lớn, tính toán bằng các phần mềm chuyên dụng cho kết quả tính toán tổng hợp đảm bảo chính xác, tối ưu hóa kết cấu, giảm giá thành và thời gian chế tạo thiết bị. 5 Hiện nay trên thế giới có nhiều phần mềm chuyên dụng, việc sử dụng khai thác ở trong nước còn nhiều hạn chế. Một số nơi trong nước đã mua các phần mềm trên nhưng việc khai thác còn hạn chế hoặc không mua đồng bộ phần mềm hỗ trợ. Việc mua đồng bộ phần mềm rất tốn kém về ngoại tệ vì ngoài việc mua phần mềm còn phải thuê chuyên gia của hãng đào tạo.
Việc cử cán bộ để tiếp thu phần mềm cũng rất khó khăn vì người giỏi về chuyên môn cơ khí lại có trình độ về máy tính chưa tương xứng với yêu cầu của phần mềm, người giỏi về máy tính lại có trình độ về cơ khí chế tạo còn hạn chế. Trong nước một số nơi như công ty cơ khí Quang Trung Ninh bình, công ty công nghiệp Tàu Thuỷ Việt nam, Công ty Cổ phần cơ khí Hồng Nam., có nghiên cứu về phần mềm SAP, inventor. Nhưng việc khai thác còn nhiều hạn chế, chưa nghiên cứu thấu đáo, chủ yếu việc thiết kế cầu trục là dựa vào tính toán bằng tay, việc ứng dụng còn nhiều hạn chế. Hiện tại trong nước chưa có nơi nào nghiên cứu thấu đáo, đầy đủ về các phần mềm SAP, Inventor, COSMOS, MSC.VisualNastran và được kiểm nghiệm vào tính toán thiết kế Cầu trục chân dê trong các công trình thủy điện.
Trên thế giới tại nhiều nước sử dụng nguồn năng lượng thủy điện và những nước có thủy điện phát triển họ đã xây dựng được lý thuyết tính toán thiết kế thiết bị cơ khí thủy công và đã ứng dụng được vào nhiều công trình thủy điện trên thế giới như công ty U.S Army Corps of Engineerings của Mỹ, Viện Zaporozhgidrostal của UKRAINA, Viện thiết kế thủy công Consortium của Nga, nhà máy chế tạo thiết bị thủy điện Đông Phong của Trung Quốc…Đối với các công ty trên họ có nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế chế tạo thiết bị cơ khí thủy công và họ đã cung cấp các thiết bị cơ khí thủy công cho các nước đang phát triển trong các Châu lục trong đó có Việt Nam. Tại các công ty chuyên về thiết bị cơ khí thủy công đó họ đã khai thác tối đa ứng dụng các phần mềm chuyên dụng tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn vào công việc tính toán kiểm nghiệm thiết kế. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu. Đối tượng: Cầu trục chân dê Cửa nhận nước 2x50+2x10+5 tấn Công trình thủy điện Bản chát, cầu trục chân dê Cửa lấy nước 2x63/2x10 tấn Công trình thủy điện A.
Phạm vi: Tính toán hệ khung của cầu trục, mô phỏng động học cầu trục, tính toán một số chi tiết máy điển hình của cầu trục. Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu làm chủ phần mềm tính toán kết cấu thép SAP2000 - Nghiên cứu làm chủ phần mềm mô phỏng động lực học MSC. - Nghiên cứu làm chủ phần mềm tính toán thiết kế chi tiết máy Inventor và COSMOS. - Kiểm nghiệm các kết quả tính toán cầu trục theo các tài liệu của nước ngoài.
+Kiểm nghiệm kết quả tính toán cầu trục chân dê 2x63/2x10 tấn thủy điện A. - Ứng dụng các kết quả nghiên cứu trong tính toán cầu trục. + Đưa ra bộ bản vẽ thiết kế chung của Cầu trục chân dê Cửa lấy nước thủy điện Bản chát. Tổng quan về các phần mềm tính toán thiết kế, kiểm nghiệm.
Những công nghệ mới trong CAD Các phần mềm CAD 2D như AutoCAD buộc người dùng phải nhập chính xác kích thước và các quan hệ hình học giữa các đối tượng vào bản vẽ. Điều đó không thể thực hiện được khi chưa có thiết kế hoàn chỉnh. Vì vậy, chức năng vẽ dù tốt đến đâu cũng không thể giúp CAD trở thành công cụ trợ giúp thiết kế thực sự.
