Tool phân tích kết cấu (2D)

Tool giải bài toán gì

Đây là tool phân tích kết cấu 2D trực tuyến miễn phí cho khung và dàn. Bạn khai báo nút, thanh, gối tựa và tải trọng, tool trả về phản lực gối, lực dọc, lực cắt và mô men uốn trong từng thanh, chuyển vị nút, cùng biểu đồ lực cắt và mô men dọc theo mỗi thanh. Toàn bộ chạy trong trình duyệt - không cài đặt, không đăng nhập, không tải file lên.

Tool xử lý được cả hai loại kết cấu vì chúng dùng chung một solver với cách giải phóng liên kết khác nhau: thanh dàn chỉ chịu lực dọc, còn thanh khung chịu thêm lực cắt và mô men. Bạn có thể trộn cả hai trong một mô hình, và đó chính là bản chất của dàn mái đặt trên cột khung cứng.

Khung và dàn, và vì sao phân biệt quan trọng

Trong dàn, mọi nút đều là khớp, nên thanh chỉ chịu lực dọc thuần túy và hình dạng chỉ ổn định nếu được tam giác hóa đầy đủ. Trong khung, các nút là nút cứng, nên thanh chịu cả mô men và khung chống tải ngang bằng uốn chứ không bằng tam giác hóa.

Mô hình khung như một dàn thường sẽ tạo ra cơ cấu - solver không tìm được lời giải vì kết cấu không có cách nào chống lại tải trọng. Mô hình dàn như một khung thì không sai nhưng làm đổi kết quả: nút cứng hút về mô men uốn thứ cấp mà lý tưởng hóa nút khớp không thể hiện. Với dàn thông thường các mô men thứ cấp đó nhỏ và thường được bỏ qua, và đó là lý do lý tưởng hóa nút khớp vẫn còn giá trị.

Đọc kết quả

Solver báo nội lực đầu thanh theo quy ước dấu nhất quán: lực dọc kéo là dương, mô men làm căng thớ dưới là dương. Thanh dàn có lực dọc âm là đang chịu nén, và đó chính là thanh cần kiểm tra mất ổn định - thanh chịu kéo cùng tiết diện hầu như luôn đạt, còn thanh chịu nén cùng tiết diện thì chưa chắc.

Thanh có nội lực bằng không xuất hiện ngay trong kết quả chứ không cần nhận diện bằng mắt. Đó là đặc điểm có thật của nhiều sơ đồ dàn, không phải lỗi - thanh không chịu lực ở một trường hợp tải có thể lại thiết yếu ở trường hợp khác, và bỏ nó đi có thể biến dàn ổn định thành cơ cấu.

Kiểm tra kết quả có đúng không

Ba phép kiểm tra bắt được gần như mọi lỗi mô hình, và cả ba chỉ mất vài giây. Thứ nhất, tổng phản lực có bằng tổng tải trọng theo cả hai phương không? Nếu không thì một tải trọng hoặc một gối tựa bị sai. Thứ hai, đường biến dạng có hợp lý không - kết cấu có dịch chuyển theo cách bạn hình dung nếu đẩy tay vào nó không? Thứ ba, với kết cấu tĩnh định, tính tay một thanh có khớp không?

Solver sẽ vui vẻ trả về kết quả tự tin, định dạng chỉn chu cho một mô hình đặt gối sai chỗ hoặc tải sai phương. Những lỗi đó cho ra kết quả trông hợp lý chứ không báo lỗi rõ ràng, và đó là lý do nên kiểm tra cân bằng mỗi lần chứ không chỉ khi thấy có gì đó lạ.

Tra công thức

Quan hệ độ cứng

$\mathbf{K}\,\mathbf{u} = \mathbf{F}$

Độ cứng dọc trục thanh dàn

$k = \dfrac{EA}{L}$

Độ cứng chống uốn thanh khung

$k = \dfrac{EI}{L}$

Lực dọc trong thanh

$N = \dfrac{EA}{L}\,(u_2 - u_1)$

Bậc tự do, nút khung 2D

$u_{x,}\;u_{y,}\;\theta_z$

Điều kiện tĩnh định, dàn phẳng

$m + r = 2j$

Quan hệ lực cắt - mô men

$V = \dfrac{dM}{dx}$

Giả thiết và giới hạn

Phân tích theo đàn hồi tuyến tính bậc nhất: vật liệu nằm trong giới hạn đàn hồi, chuyển vị nhỏ, và phương trình cân bằng lập trên hình học chưa biến dạng. Hiệu ứng bậc hai (P-delta) không được kể, nên khung mảnh có chuyển vị ngang đáng kể cần phương pháp khuếch đại mô men hoặc phân tích bậc hai thực sự.

Các thanh có tiết diện không đổi với EA và EI hằng số, và solver giả thiết chúng được giằng ngang. Tool báo nội lực - tool không kiểm tra cấu kiện theo bất kỳ tiêu chuẩn thiết kế nào, nên mất ổn định uốn xoắn, mất ổn định uốn, phân loại tiết diện và mọi bước kiểm tra sức kháng vẫn phải làm riêng theo EN 1993 hoặc tiêu chuẩn bạn dùng.

Mất ổn định hoàn toàn không được phân tích, và điều đó quan trọng nhất với thanh chịu nén: kết quả cho thấy thanh còn xa mới tới lực chảy dẻo không nói gì về việc nó có mất ổn định trước hay không. Lún gối, hiệu ứng nhiệt, trình tự thi công, động lực học và phi tuyến vật liệu nằm ngoài phạm vi.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)