I. Giới thiệu và đặt vấn đề
Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu cường độ ứng suất trên dầm composite nhiều lớp với cốt sợi không liên tục. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong khoa học vật liệu và cơ học kết cấu, nhằm tìm kiếm các giải pháp vật liệu mới với tính năng cơ học vượt trội. Việc sử dụng cốt sợi không liên tục trong vật liệu composite mang lại nhiều lợi ích như giảm chi phí sản xuất, tăng khả năng chống nứt và cải thiện tính chất cơ học. Tuy nhiên, việc phân bố ứng suất trong loại vật liệu này phức tạp hơn so với vật liệu composite cốt sợi liên tục, đòi hỏi các nghiên cứu chuyên sâu để hiểu rõ cơ chế chịu tải và dự đoán khả năng hư hỏng. Luận văn sẽ tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các yếu tố như chiều dài sợi, phân bố sợi, góc sợi và tính chất của vật liệu nền đến cường độ ứng suất của dầm composite. Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng mô hình dự đoán cường độ ứng suất cho dầm composite nhiều lớp cốt sợi không liên tục, đồng thời đề xuất các giải pháp tối ưu hóa thiết kế để nâng cao hiệu suất của vật liệu.
II. Phương pháp nghiên cứu và mô hình hóa
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, luận văn sử dụng kết hợp giữa phương pháp thực nghiệm và mô phỏng số. Các thí nghiệm được tiến hành trên các mẫu dầm composite với các thông số vật liệu và hình học khác nhau để đo đạc cường độ ứng suất dưới tải trọng uốn. Dữ liệu thực nghiệm này sẽ được sử dụng để kiểm chứng và hiệu chỉnh mô hình số. Luận văn sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để mô phỏng trường ứng suất trong dầm composite. Mô hình FEM được xây dựng dựa trên các lý thuyết cơ học vật liệu composite và tính đến ảnh hưởng của các yếu tố vi mô như chiều dài sợi, góc sợi và phân bố sợi. Việc lựa chọn phần mềm FEM phù hợp và xây dựng lưới phần tử hữu hạn tối ưu là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả mô phỏng. Bên cạnh đó, luận văn cũng sẽ khảo sát và so sánh các mô hình lý thuyết khác nhau để dự đoán cường độ ứng suất của dầm composite cốt sợi không liên tục.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy chiều dài sợi, góc sợi và phân bố sợi có ảnh hưởng đáng kể đến cường độ ứng suất của dầm composite. Cụ thể, việc tăng chiều dài sợi và phân bố sợi đồng đều giúp cải thiện cường độ chịu tải của vật liệu. Góc sợi tối ưu cũng được xác định để đạt được cường độ ứng suất cao nhất. Kết quả mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn cho thấy sự phù hợp tốt với dữ liệu thực nghiệm, chứng minh tính chính xác và tin cậy của mô hình. Luận văn cũng phân tích chi tiết cơ chế hư hỏng của dầm composite dưới tải trọng uốn và xác định các vùng ứng suất tập trung. Từ kết quả nghiên cứu, luận văn đề xuất các giải pháp thiết kế tối ưu để nâng cao hiệu suất của dầm composite cốt sợi không liên tục, ví dụ như tối ưu hóa chiều dài sợi, góc sợi và phân bố sợi.
IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn
Luận văn đã thành công trong việc xây dựng mô hình dự đoán cường độ ứng suất cho dầm composite nhiều lớp với cốt sợi không liên tục. Mô hình này có thể được sử dụng để thiết kế và tối ưu hóa các cấu kiện composite trong nhiều ứng dụng thực tiễn, chẳng hạn như trong ngành hàng không, ô tô, xây dựng và năng lượng gió. Việc sử dụng vật liệu composite cốt sợi không liên tục mang lại nhiều lợi ích về kinh tế và kỹ thuật, giúp giảm trọng lượng, tăng độ bền và cải thiện hiệu suất của các sản phẩm. Kết quả nghiên cứu của luận văn góp phần thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi hơn nữa của loại vật liệu tiên tiến này. Hơn nữa, luận văn cũng đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo, bao gồm việc nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến cường độ ứng suất, phát triển các mô hình dự đoán hư hỏng chính xác hơn và ứng dụng vật liệu composite cốt sợi không liên tục trong các lĩnh vực mới.
