Bài Tập Lớn Fem Ứng Dụng Đề Tài Phân Tích Bất Ổn Định Kết Cấu Silo Trụ Tròn Bằng Phương Pháp Phần Tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN CƠ KỸ THUẬT

---------------o0o---------------

BÀI TẬP LỚN FEM ỨNG DỤNG

ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH BẤT ỔN ĐỊNH KẾT CẤU

SILO TRỤ TRÒN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

PHẦN TỬ HỮU HẠN

GVHD: NGUYỄN TƯỜNG LONG

SVTH: PHAN VĂN HÙNG 1913614

NGUYỄN THỊ VÂN ANH 1910022

NGUYỄN NHẬT MINH THÔNG 1915355

NGUYỄN HOÀI NAM 1914226

TRƯƠNG CÔNG ĐỊNH 1913119

---------------o0o---------------

NĂM HỌC 2022 - 2023

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..............................................................................................3

1.1. Giới thiệu..............................................................................................................3

1.2. Tình hình nghiên cứu về silo trên thế giới............................................................4

1.2.1. Nghiên cứu của Wong Hong Wu...................................................................4

1.2.2. Nghiên cứu của Hongyu Li............................................................................5

1.2.3. Nghiên cứu của M. Kaminski.........................................................................6

1.2.4. Nghiên cứu của R.T. Jenkyn..........................................................................6

1.2.5. Nghiên cứu của Jesper Knijnenburg...............................................................7

1.2.6. Nghiên cứu của Richard G. Johameck...........................................................8

1.3. Tình hình nghiên cứu về silo trong nước..............................................................8

CHƯƠNG 2: Ý TƯỞNG- CƠ SỞ LÝ THUYẾT..............................................................9

2.1. Ý tưởng:..................................................................................................................9

2.2. Cơ sở lý thuyết phương pháp phần tử hữu hạn......................................................10

CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH, SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

.........................................................................................................................................13

3.1. Silo trụ tròn..........................................................................................................13

3.2. Silo chữ nhật........................................................................................................13

3.3. Silo đáy bằng........................................................................................................14

3.4. Silo đáy chóp.........................................................................................................15

3.5. Silo chế tạo bằng bê tông......................................................................................15

3.6. Silo chế tạo bằng thép...........................................................................................16

3.6.1 Mối ghép bằng bulong.....................................................................................17

3.6.2. Mối ghép hàn Silo..........................................................................................17

3.6.3. Silo thép có chân đế bằng thép.......................................................................18

3.6.4. Silo thép có chân đế bằng bê tông cốt thép.....................................................18

3.6.5. So sánh silo các loại.......................................................................................18

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ - DESINING IN ENGIEERING MECHANICS.....................20

4.1. Vật liệu và phương pháp thiết kế...........................................................................20

4.1.1. Vật liệu chế tạo silo........................................................................................20

2

4.1.2. Phương pháp nghiên cứu................................................................................20

4.2. Tính toán thiết kế Silo...........................................................................................21

4.2.1. Thiết kế sơ bộ Silo..........................................................................................21

4.2.2. Tính toán áp lực..............................................................................................23

4.2.3. Tính toán thông gió trong silo........................................................................30

4.3. Kết quả..................................................................................................................32

CHƯƠNG 5: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN............................................................................35

5.1. Mô hình bài toán...................................................................................................35

5.1.1 Mô hình hình học............................................................................................35

5.1.2 Các thông số vật liệu.......................................................................................36

5.1.3 Mô hình phần tử hữu hạn................................................................................37

5.2. Giải bài toán tĩnh...................................................................................................40

5.2.1. Tải tác động lên mô hình................................................................................40

5.2.2. Giải bài toán tĩnh............................................................................................45

5.3. Giải bài toán bất ổn định.......................................................................................47

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN................................................................................................50

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................51

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu

Silo là một thiết bị bảo quản kín thường được sử dụng để dự trữ lương thực ở quy mô lớn

từ vài trăm đến vài ngàn tấn. Silo đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp, có

thể dùng để lưu trữ nhiều loại vật liệu khác nhau trong lĩnh vực sản xuất nông nghiệp như

lúa, gạo, các loại hạt khác. Trong lĩnh vực công nghiệp, silo còn được sử dụng để tồn trữ

xi măng, than và một số loại nguyên vật liệu khác.

Silo đã được phát triển từ thế kỷ 19, từ đó đến nay đã có rất nhiều nghiên cứu về khả

năng ứng dụng cũng như các đặc tính, kết cấu của silo. Tuy nhiên, thực tế chỉ ra rằng

trong quá trình hoạt động của silo, có nhiều vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu như

hình dạng silo bị biến dạng, khả năng thông thoáng không tốt dẫn đến đóng thành - nghẹt

silo.

1.2. Tình hình nghiên cứu về silo trên thế giới

1.2.1. Nghiên cứu của Wong Hong Wu

Năm 1990, Wong Hong Wu (trường đại học Wollongong) đã nghiên cứu - phân tích tĩnh

và động của dòng chảy các loại vật liệu trong silo, mô hình hóa quá trình nhập và tháo

liệu ra khỏi silo [22]. Nghiên cứu đã nhấn mạnh sự phát triển của những phương pháp số

nhằm dự đoán ứng suất bên trong silo do vật liệu chứa tạo ra và do tác động của điều kiện

môi trường.

Kết quả của nghiên cứu đã đưa ra phương pháp dự đoán ứng suất do vật liệu chứa và do

vật liệu chế tạo silo sinh ra, phân bố ứng suất ở thành silo.

4

1.2.2. Nghiên cứu của Hongyu Li

Năm 1994, Hongyu Li (Department of Civil Engineering & Building Science The

University of Edinburgh Edinburgh, Scotland, UK) đã Phân tích cấu trúc của silo thép

bằng phương pháp rời rạc [6]. Kết quả nghiên cứu giúp nâng cao sự hiểu biết về sự biến

dạng và sự đổ sụp của silo trong quá trình tồn trữ nhằm hỗ trợ tốt hơn cho việc thiết kế và

xây dựng silo. Hình 2 mô tả cấu trúc silo của Hongyu Li.

1.2.3. Nghiên cứu của M. Kaminski

Năm 2001, Kaminski và cộng sự (Institute of Building Engineering. Wroclaw University

of Technology, Poland) đã nghiên cứu phân tích phi tuyến tính của silo bê tông. Kết quả

nghiên cứu đã phân tích ứng suất tác dụng theo phương tiếp tuyển và pháp tuyển lên

5