Tự động thiết kế bu lông

Được phát hành lần đầu trong IDEA StatiCa 24.0, bài viết này đã được cập nhật trong phiên bản 25.1.

Có hai loại tự động thiết kế bu lông: Tự động thiết kế và Tự động thiết kế bu lông. Tự động thiết kế tập trung vào 'phỏng đoán ban đầu' (hình học sơ bộ), trong khi Tự động thiết kế bu lông đặc biệt tinh chỉnh bố cục phần tử liên kết để tối ưu chi phí. Thiết kế mới được tạo ra dựa trên các cài đặt đã chọn, được giải thích chi tiết hơn bên dưới. Các tính năng này hoạt động như những trợ lý mạnh mẽ giúp đẩy nhanh quá trình thiết kế kỹ thuật, cung cấp đề xuất thiết kế vững chắc sẵn sàng cho việc kiểm tra cuối cùng của bạn.

Tự động thiết kế

Chức năng Tự động thiết kế đóng vai trò là công cụ thiết kế sơ bộ nhanh chóng. Nó cho phép bạn nhanh chóng tạo ra hình học liên kết hợp lệ dựa trên các quy tắc tiêu chuẩn và đặc tính của các cấu kiện được liên kết.

Chức năng Tự động thiết kế được chuẩn bị cho các thao tác sau: Bản mã đầu dầm, Bản với bản, Mối nối và Bản mã liên kết đơn/Bản chịu cắt.

Tự động thiết kế có thể được gọi bằng một trong các cách sau:

1. Tự động thiết kế bằng cách nhấp chuột phải vào thao tác được liệt kê ở trên có bu lông. Tại đây, bạn sẽ tự động thiết kế không chỉ bu lông mà còn cả mối hàn.
2. Nhấp chuột phải vào Thao tác trong cây trong khung cảnh 3D và chọn Tự động thiết kế tất cả. Tại đây, bạn sẽ tự động thiết kế không chỉ bu lông mà còn cả mối hàn.
3. Tự động thiết kế ở đầu thuộc tính thao tác ở bên phải

Đối với các thao tác Bản mã đầu dầm và Bản với bản, các cài đặt tự động thiết kế bổ sung có sẵn:

• Lực cắt: Thiết kế bản và bu lông để truyền lực cắt (chỉ áp dụng cho thao tác Bản mã đầu dầm).
• Bằng phẳng: Thiết kế bản bằng phẳng với cánh trên và cánh dưới của dầm.
• Mở rộng: Thiết kế bản mở rộng ra ngoài cánh trên và cánh dưới của dầm.

Quá trình tự động thiết kế được xác định bởi các đặc tính của các cấu kiện thiết kế và các cài đặt toàn cục cụ thể. Thuật toán đánh giá các đầu vào sau:

• Tiết diện & Vật liệu: Các thông số hình học và vật liệu của dầm/cột được liên kết.
• Cài đặt khả năng chịu lực của dầm: Sử dụng tỷ lệ phần trăm được xác định trong Cài đặt dự án > Thiết kế – Chung (Mặc định là 40%) để thiết kế liên kết dựa trên khả năng chịu lực của tiết diện. Áp dụng khả năng chịu lực cắt cho bụng dầm và khả năng chịu uốn cho cánh dầm.
• Quy tắc cấu tạo: Tuân thủ các quy tắc về khoảng cách và khoảng cách đến mép được đặt trong cùng cài đặt.
• Số hàng bu lông tối đa của bản mã liên kết đơn: Tuân thủ giới hạn tối đa số hàng bu lông được xác định trong cùng cài đặt (Mặc định là 2).

Khi bạn chạy Tự động thiết kế, chức năng sẽ tự động tính toán và điều chỉnh các thông số sau của thao tác gia công để tìm ra thiết kế khả thi:

• Thuộc tính bản: Chiều dày, kích thước (chiều rộng/chiều cao) và độ lệch
• Thuộc tính bu lông: Tổng số bu lông và vị trí cụ thể của chúng

Chức năng giữ nguyên các thông số sau không thay đổi:

• Đường kính và cấp độ bền của bu lông
• Cấp vật liệu của các bản

Khuyến nghị: Để có đề xuất tinh tế xem xét đến tính kinh tế, hiệu quả và phân bố tối ưu, vui lòng sử dụng tính năng Tự động thiết kế bu lông. Lưu ý rằng chức năng này được thiết kế đặc biệt cho Bản mã liên kết đơn và Mối nối và bị giới hạn đối với các liên kết mà bu lông chỉ chịu lực cắt.

Tự động thiết kế bu lông

Chức năng Tự động thiết kế bu lông được hỗ trợ bởi học máy, tích hợp với các công thức phân tích dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế. Cách tiếp cận này cho phép công cụ đề xuất giải pháp cân bằng giữa hiệu quả kết cấu và tính kinh tế, dẫn đến phân bố bu lông tối ưu.

Chức năng Tự động thiết kế bu lông sẵn sàng cho các thao tác sau: Bản mã liên kết đơn và Mối nối, nơi bu lông chủ yếu chịu lực cắt.

Tự động thiết kế bu lông chỉ có thể được gọi sau khi tính toán bằng cách:

•  Nhấp chuột phải vào thao tác được liệt kê ở trên có bu lông

Thuật toán dựa trên các nội lực tác dụng (N, V_z, M_y)—đặc biệt xem xét các lực cắt kết quả trên bu lông—và đánh giá chúng theo các cài đặt toàn cục sau:

• Quy tắc làm tròn: Vị trí của bu lông được điều chỉnh theo cài đặt làm tròn trong Dự án > Tùy chọn > Đơn vị ứng dụng - Làm tròn thực thể mới.
• Bu lông: Hệ số sử dụng mục tiêu: Giới hạn này được xác định trong Cài đặt dự án > Thiết kế – Chung > Tự động thiết kế (Giá trị mặc định là 0,9). Thuật toán so sánh tải trọng tác dụng thực tế với giá trị đặt này để tìm giải pháp đáp ứng yêu cầu. Giá trị cụ thể được kiểm tra là Hệ số sử dụng theo lực cắt (Ut_s).
• Quy tắc cấu tạo: Thuật toán tuân thủ các quy tắc về khoảng cách và khoảng cách đến mép được đặt trong Cài đặt dự án > Thiết kế – Chung > Cấu tạo bu lông.

Khi bạn chạy Tự động thiết kế bu lông, chức năng sẽ tự động tính toán và điều chỉnh các thông số sau của thao tác Bản mã liên kết đơn hoặc Mối nối để tìm ra thiết kế tối ưu:

• Thuộc tính bu lông: Tổng số bu lông và hình học của lưới bu lông
• Thuộc tính bản: Kích thước (được điều chỉnh theo lưới bu lông mới) và chiều dày (được điều chỉnh một phần để đạt được khả năng chịu ép mặt tương tự như cấu kiện được liên kết)

Chức năng duy trì các thông số sau không thay đổi:

• Đường kính và cấp độ bền của bu lông
• Cấp vật liệu của các bản

Các giả định cơ bản

• Thuật toán Tự động thiết kế bu lông chỉ xem xét các lực và mô men trong mặt phẳng của bản (N, V_z, M_y - chỉ tạo ra lực cắt cho bu lông) từ các hiệu ứng tải trọng tác dụng trong mô hình. Bất kỳ lực kéo nào xuất hiện trong bu lông (do các tải trọng khác hoặc lực bẩy tạo ra) đều không được xem xét trong quá trình tự động thiết kế.
• Nếu hệ số sử dụng theo kéo cao (hơn 30% tổng hệ số sử dụng), Tự động thiết kế bu lông có thể cho kết quả không chính xác và người dùng có thể nhận được thông báo cảnh báo. Tự động thiết kế bu lông vẫn được thực hiện, nhưng kết quả có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi lực kéo trong bu lông.

• Bu lông trong các thao tác phải được đặt với kiểu lực cắt tương tác ép mặt/cắt. Tự động thiết kế bu lông không được thực hiện nếu bu lông được đặt là ma sát và người dùng nhận được thông báo cảnh báo.

• Các lực trong bu lông không được tính toán chính xác khi mô hình bị quá tải và phân tích hoàn thành với biến dạng dẻo đáng kể. Do đó, Tự động thiết kế bu lông đang làm việc với các lực không chính xác trong bu lông và không thể cho kết quả chính xác.
• Tự động thiết kế không hỗ trợ tiết diện rỗng.
• Nếu tiết diện được chọn không phù hợp để bố trí lưới bu lông theo các yêu cầu hình học, bạn cũng có thể nhận được cảnh báo. Ví dụ, trong các trường hợp có cánh hẹp, không thể đáp ứng các yêu cầu về khoảng cách đến mép, khoảng cách đến bụng, v.v.

• Tự động thiết kế và Tự động thiết kế bu lông là công cụ giúp đẩy nhanh quá trình thiết kế, làm cho nó trở nên đơn giản và tự động hơn trong khi vẫn đảm bảo an toàn và hiệu quả chi phí. Bên cạnh Định cỡ mối hàn, tính năng này là bước tiếp theo trong quá trình tự động hóa thiết kế liên kết.

Nó mang lại sự đơn giản hóa quá trình lặp để tìm ra thiết kế phù hợp cho các liên kết. Tự động thiết kế bu lông chịu cắt có tính đến tải trọng tác dụng trên các liên kết đơn giản. Thay vì quá trình lặp, người dùng chỉ cần gọi chức năng tự động thiết kế này và ứng dụng sẽ tìm ra thiết kế phù hợp.