Xây dựng hệ thống phần mềm tính toán kết cấu?

1. Các bác biết những gì về phần tử thanh (frame element) ?Trong bài toán phẳng, thường dùng phần tử thanh 2 điểm nút mỗi nút có 3 bậc tự do (2 chuyển vị đường và 1 chuyển vị góc). Trong bài toán không gian, mỗi nút sẽ có 6 bậc tự do. Vậy, có bao nhiêu loại phần tử thanh và liệu 6 bậc tự do trong 1 nút đã là con số tối đa? Xin các bác cho ý kiến.

nhiệt độ cũng là 1 tải trọng ,nó gây cho thanh đối với mỗi phương là chuyển vị thẳng và xoay (vậy trong 3d là 3*2=6 ) vậy không biết bậc thứ 7 là gì đây.

Bậc tự do thứ 7 mà tôi nói đến là nhiệt độ thôi Ví dụ nếu ta tác dụng ở nút A một một tải trọng nhiệt độ To nào đó và ta phải tìm nội lực và nhiệt độ ở nút B nào đó. Tất nhiên nút B phải có 6+1 bậc tự do. Tải trọng nhiệt độ không những gây cho thanh chuyển vị thẳng và xoay mà con gây ra một trường nhiệt độ lan truyền trong thanh nữa chứ ?

Theo lý thuyết phần tử hữu hạn, ẩn ta giải là ẩn chuyển vị. Nên không có ẩn nào là ẩn nhiệt độ cả. Tất nhiên, khi áp dụng phương pháp này trong những lĩnh vực khác như điện, hay ngay cả khi phân tích dòng giao thông, thì do đối tượng đó không phải là kết cấu nên ẩn "chuyển vị" sẽ là đại lượng khác. Người ta vẫn cho nhiệt độ là một loại tải trọng và giải nó như bình thường. Tuy nhiên, trong một số trường hơp, tải trọng có thể đưa vào nằm trong ma trận độ cứng (vì tải trọng cũng có quan hệ với độ cứng). Ví dụ: trong phần tử cáp của cầu dây văng (cable element), ta có thể mô hình hoá nó dưới dạng phần tử chịu kéo với thành phần tham gia độ cứng là: trọng lượng bản thân, hình học của dây, nhiệt đô. (về loại phần tử này có nhiều điều thú vị, chúng sẽ bàn sau) Tôi đồng ý với bạn là một nút trong phần tử thanh có thể có hơn 6 bậc tự do, nhưng ví dụ về nhiệt độ của bạn tôi thấy chưa được thoả mãn lắm. Trong phần tử hữu hạn, chúng ta được biết là có hai loại phần tử hữu hạn cơ bản: phần tử tuyến tính và phần tử bậc cao (ngoài ra còn có siêu phần tử - có thể xem là một nhóm các phần tử tuyến tính hoặc bậc cao). Khi sử dụng phần tử bậc cao, người ta thường chọn hàm dạng bậc cao nhằm phản ánh tốt hơn ứng xử của vật liêu. Và một nút, số bậc tự do có xu hướng tăng lên (ví dụ, khi ta xét đến chuyển vị, đạo hàm bậc nhất của chuyển vị, đạo hàm bậc hai của chuyển vị,...) và như vậy, số bậc tự do của một nút có thể nói là không có giới han. Tiện thể, hỏi ý kiến các bạn luôn, phần tử thanh cong trong tính toán cầu cong, (ví dụ ở bản SAP9) thì theo bạn, nên chọn hàm chuyển vị và số bậc tự do của mỗi nút là như thế nào thì tốt nhất (theo quan điểm của bạn). Rất mong được các bạn tham gia nhiệt tình!

Về bài toán truyền nhiệt, tôi không phản đối quan điểm của bạn Phu_Ho, nhưng có một sự hiểu lầm nào đó. Tôi đang muốn nói đến bài toán phân tích kết cấu trong ngành xây dựng nói chung, còn những lĩnh vực khác, tôi đã nói là sẽ có các ẩn "chuyển vị" thích hợp đấy thôi. Phiền bạn xem lại giúp cho nhé. Hì hì, để thiết lập mô hình phần tử bậc cao, người ta có thể làm hai cách: cách thứ nhất là tăng số nút trong một phần tử (giữ nguyên số bậc tự do tại nút), cách thứ hai là tăng bậc tự do của các nút trong phần tử và giữ nguyên số nút. Thường thì người ta làm theo cách thứ nhất, vì đang bàn về phần tử thanh nên tôi cũng xin bổ sung là: trong phần tử thanh cong, để phản ánh vấn đề xoắn kiềm chế, một số tác giả đã dùng cách tăng bậc tự do của nút lên nhiều hơn. Các bạn có thể tìm đọc tài liệu của GS. Lý Quốc Hào, trường đại học Đồng Tế, Trung Quốc. Rất mong sự góp ý của bạn. Linh,

Chào các bác, Xin hỏi là các bác làm trong lĩnh vực thiết kế cầu khi tính toán phân tích lực cho sàn và dầm cầu thì dùng phương pháp gì? Ở đây tôi hay dùng "Grid analysis" với các "beam element". Thường là 6 d.o.f.

Tôi nghĩ là chuyển vị tại điểm M trong KC bất kỳ được xác định như sau: u=U(uoi,x,y,z,t); v=V(voi,x,y,z,t); w=W(woi,x,y,z,t); Trong đó:uoi;voi;woi là các D.O.F của các nút. Tùy thuộc vào đặc tính cần mô phỏng của phần tử mà người ta thêm vào các D.O.F mà thôi.

Ok, những vấn đề bạn Phu_Ho nói không sai. Vì tôi chỉ đề cập đến bậc tự do của nút nên chúng ta đã phân tích theo hai hướng khác nhau. Tôi đưa ra ví dụ về phần tử bậc cao chỉ muốn nói là số bậc tự do của một nút là tuỳ vào người phân tích chọn mà không bị giới hạn bởi số 6. Còn về phần tử hữu hạn bậc cao, thông tin của bạn rất thú vị, chúng ta sẽ tiếp tục bàn về những thứ đó chứ? Tôi có ý định là chúng ta sẽ thảo luận trước hết ở những vấn đề cơ bản và sẽ lần lượt phân tích các mô hình phần tử hữu hạn cũng như phạm vi áp dụng của chúng (tôi nghĩ là rất quan trọng khi mô hình hoá kết cấu). Các bạn biết những gì về phần tử thanh. Có bao nhiêu loại phần tử thanh vậy (nếu các bạn nếu biết hoặc tự xây dựng một mô hình riêng thì hãy chia sẻ với mọi người). Tôi cho rằng phần tử thanh rất phổ biến và có tính ứng dụng cao nhất trong các loại phần tử nên tôi cố tình đặt vấn đề về nó trước. Xin các bạn ủng hộ!

Trước hết, hãy nói về phần tử dàn. Loại phần tử này chỉ chịu kéo nén. Vậy mô hình tính của phần tử chỉ chịu kéo (truyền lực kéo) hoặc nén là như thế nào? Tôi muốn nói đến việc xử lý chương trình. Ai biết thì hãy phát biểu giúp.

Tôi cũng muốn bàn cụ thể, nhưng do hạn chế mong chỉ bảo giúp tôi: *Phần tử truss 3-D ;2 nodes: -Chuyển vị nút số 1 [U1 U2 U3] -Chuyển vị nút số 2 [U4 U5 U6] -Hàm nội suy tuyến tính: U=[e1 e2 e3]*[1/2*(1-r)U1+1/2*(1+r)U4, 1/2*(1-r)U2+1/2*(1+r)U5 1/2*(1-r),U3+1/2*(1+r)U6] Chuyển trí. (Tôi ko biết gõ theo Equations). Vấn đề trong khi thiết lập CT là gì thế?

Trong khi thiết lập ma trận độ cứng kết cấu (hoặc phần tử) thì trước khi xử lý điều kiện biên (nghĩa là đưa vào các liên kết), theo các bác điều này nên hiểu thế nào cho đúng: 1. Ma trận độ cứng luôn là ma trận suy biến 2. Ma trận độ cứng nói chung là ma trận suy biến (có nghĩa là sẽ có những trường hợp không suy biến). Mời các bác cho ý kiến! (Theo chủ quan của tôi, lựa chọn thứ 2 đúng hơn, có ai phản đối không?)

Ma trận suy biến là ma trận gì thế bác tnlinh ? Về Multi-frontal solver (hôm nọ thấy bác hỏi ở đâu đó nhưng định trả lời rồi lại quên mất), bác có thể tham khảo một cái chương trình tên la MUMPS xem sao.

Ma trận suy biến có hạng nhỏ hơn bậc của ma trận và không thể lấy được ma trận nghịch đảo. Trong kết cấu có nghĩa là: không ổn định (biến hình). Các chương trình tính toán kết cấu bằng pp PTHH thường có bước kiểm tra bậc tự do sơ bộ, rồi trong tính toán ma trận sẽ có kết luận "chính thức" rằng kết cấu có ổn định tĩnh học hay không, nói chung nếu có lỗi nó sẽ thông báo rằng kết cấu không ổn định hình học hoặc thiếu liên kết. Dạo này tôi bận quá nên không thể vào forum thường xuyên được. Về Multi-frontal solver, hihi, khó phết đấy, tôi đang thiếu tài liệu, và cái tôi đang cần là thuật giải hơn là một ứng dụng nào đó. Nếu bác biết, chỉ cho tôi nguồn tài liệu nhé! Thanks. Một lời nữa, tôi thường đọc bài của bạn với cái tên "Phú Hộ", hihi, đừng giận nhé, tôi đã thấy bạn giải thích ở đâu đó rồi. Thân ái, Linh.

Cac ban o day chi noi den van de cahc thuc tinh toan. That ra voi 3 nam lap trinh, minh chac chan voi cac ban rang cac ban "khong th nao xay dung duoc nhung CT tinh phan tu hư han". Boi vi de lam sao the hien nhung biey do mmet ung suat la theo minh ko the lam duọc Tru khi ban co 1 cong ty mang tam quoc gia moi co kha nang key hop nhung nguoi that gioi moi lam duoc. Con dan amateur thi chi lam may cai tien ich cho cong viec cua minh thụi Bye!

To Phu ho: Có một trường hợp như thế đấy. Thực ra không có gì mới mẻ, vẫn cần điều kiện biên, nhưng cái biên ở đây được đưa vào ma trận độ cứng ngay khi xây dựng mô hình phần tử. Tôi lấy một ví dụ (cái mà tôi đã làm) đó là , tôi xây dựng chương trình tính toán móng cọc với phần tử cọc - nền theo mô hình hệ số nền (theo Winkler hay Pasternak). Thông thường mọi người mô tả cọc bằng một phần tử frame với các liên kết đàn hồi tại các điểm nút (được chia theo chiều dài của cọc), tôi xây dựng phần tử cọc chịu uốn theo phương vuông góc với trục thanh theo mô hình dầm trên nền đàn hồi (giải trực tiếp theo SBVL) và theo phương dọc, tôi cũng làm tương tự. Kết quả chạy theo tôi là tốt , chỉ có điều cần tìm hiểu thêm về cách xác định hệ số nền khi đưa vào thôi (điều này bà con làm theo mô hình khác cũng cần đến). Khi dùng phần tử cọc-nền, không cần phải đưa thêm bất kỳ điều kiện biên nào khác (bà con thường cho điều kiện biên tại nút) và ma trận độ cứng đương nhiên vẫn ổn đinh. Điều tôi muốn nói khi đưa ra câu hỏi này là: trong phương pháp PTHH, thường thì chúng ta đưa các điều kiện biên ngoài (liên kết ngoài) vào hệ thống thông qua các nút, nhưng chúng ta cũng có thể mô tả điều kiện biên này trên một miền biên thực sự của hệ thống (tất nhiên là đối với một số trường hợp có thể giải được). To Tran Duc Minh Tôi đang muốn thử xem tôi làm được đến đâu. Xây dựng một phần mềm khổng lồ thì không dám, nhưng có thể sử dụng với các tính năng không kém lắm với các phần mềm thông dụng thì có thể đạt được. Còn vấn đề lý thuyết thì nhiều lắm, tôi để ý thấy trong các phần mềm phân tích kết cấu thì người ta cũng không đưa nhiều những cái phức tạp vào đâu (vì có thể với mô hình đơn giản đã đáp ứng được nhu cầu sản xuất chăng). Ví dụ: chúng ta có thể bàn về các mô hình phần tử bậc cao với rất nhiều ưu điểm của nó, nhưng tôi thì chẳng thấy chúng xuất hiện nhiều trong các phần mềm thương mại. Tại sao vậy nhỉ? Thực tình tôi đang mong muốn bà con trong forum này cùng đóng góp những hiểu biết của tôi và như vậy chúng ta cũng sẽ có một kho thông tin nào đó dù bé nhỏ nhưng biết đâu vẫn có thể làm được điều gì đấy chăng cả về lĩnh vực lập trình phát triển hệ thống phân tích kết cấu mà bạn Minh đang "băn khoăn".

góp ý với bác tnlinh là khi bác đưa ra vấn đề nên direct hơn một chút, chứ không mỗi lần tôi đọc câu hỏi của bác tôi lại cứ hồi hộp tưởng người ta lại tìm ra lý thuyết mới Làm như bác nói mà kết quả không tốt mới là lạ chứ Nói chung FEM chẳng qua là một phương pháp số để giải phương trình vi phân thôi chứ chẳng có gì là magic đâu bác tnlinh ạ. Cái phương trình của bác khi giải bằng tay cần điều kiện gì thì khi dùng FEM nó cũng phải cần những điều kiện như thế thôi.

To Phu Ho: Đúng thế FEM thỉ không có gì đặc biệt về mặt phương pháp, nó quá dễ tiếp cận và dễ hiểu. Nhưng để phát triển nó cho các đối tượng cụ thể thì cần phải xem xét. Ví như tôi đã từng có ý định đưa FEM vào trong tính toán luồng giao thông nhưng gặp trục trặc, chỉ giải được với dòng liên tục (giống như tính toán thủy lực). Nhưng một điều nan giải là: trong dòng giao thông không phải luôn luôn liên tục (thực ra là không liên tục) và vì vậy dùng FEM không tiện lắm, ít nhất là so với phương pháp mô men hay phương pháp tải trọng hữu hạn. (từ này tôi dịch chưa đúng lắm). Khi đưa ra vấn đề nào đó, nói chung là tôi đã có một chút suy nghĩ nhất định về nó trước rồi và cũng có quan điểm nào đó và tôi cũng muốn ai quan tâm thì bàn luận trước khi đi đến kết luận cuối cùng (nếu có thể). Rất cảm ơn bạn đã góp ý cách thức đưa câu hỏi của tôi. "Phú Hộ" đang nghiên cứu gì đó về đất phải không, hãy thử nói về hướng đề tài của bạn và những gì đang làm được không. Nếu có gì liên quan đến tính toán phần tử hữu hạn thì cho tôi cùng "nghĩ" với. Thân ái, Linh

Tôi không có ý nói FEM dễ đâu Ý tôi chỉ muôn nói là cái phương trình bạn viết thực ra là nó có điều kiện biên ở trong đấy rồi chứ không phải là không có điều kiện biên, bạn có giải bằng FEM hay giải bằng phương pháp khác thì cũng thì cũng không cần (và cũng không được) thêm điều kiện biên gì nữa. Vấn đề nó không liên quan gì đến FEM cả Anyway, tôi cũng là một fan của FEM nên cũng thích tham gia bàn luận linh tinh, chứ không hề có ý gì đâu bác có vấn đề gì hay thì cứ lôi ra anh tôi bàn luận cho vui. Còn công việc của tôi thì chân lấm tay bùn, có FEM phiếc gì đâu

Bác qua học viện kỹ thuật quân sự, gặp pgs.ts Trần nhất dũng, sẽ được chỉ đầy đủ về lập trình phần mềm tính toán kết cấu. Ông là tác giả của các phần mềm nối tiếng tính toán kết cấu của Việt Nam như FPT5, VN3D, Tower ...