I. Giới thiệu về VLFS và tải nhiệt độ
Việc xây dựng các công trình nổi siêu rộng (VLFS) đã trở thành một giải pháp khả thi cho vấn đề thiếu hụt diện tích đất xây dựng tại các khu vực trọng điểm kinh tế. Những quốc gia như Singapore, UAE và Qatar đã thực hiện nhiều dự án lấn biển, tuy nhiên, chi phí cao và tác động tiêu cực đến môi trường là những thách thức lớn. VLFS không chỉ giúp tiết kiệm diện tích đất liền mà còn tận dụng được 70% diện tích bề mặt Trái Đất. Các ứng dụng của VLFS rất đa dạng, từ cầu tàu nổi đến sân bay nổi. Nghiên cứu về VLFS cần tập trung vào việc phân tích ứng xử của kết cấu tấm nổi composite dưới tác động của tải trọng di động và nhiệt độ cao, nhằm đảm bảo tính bền vững và an toàn cho các công trình này.
1.1 Tổng quan về tải nhiệt độ
Tải nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến ứng xử của vật liệu composite trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Nhiệt độ cao có thể dẫn đến ứng suất lớn, làm giảm khả năng chịu tải của vật liệu, đặc biệt là đối với các vật liệu giòn. Việc hiểu rõ sự biến đổi nhiệt độ và ứng suất nhiệt là cần thiết để phát triển các giải pháp xây dựng hiệu quả. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, khi nhiệt độ thay đổi, các ứng suất có thể đạt đến mức nguy hiểm, làm tăng nguy cơ hư hỏng kết cấu. Do đó, việc phân tích ứng xử của tấm nổi composite dưới tải trọng nhiệt độ là một nhiệm vụ quan trọng trong nghiên cứu này.
1.2 Tình hình nghiên cứu
Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để khảo sát ứng xử của các cấu kiện kết cấu nổi dưới tác động của tải trọng di động và nhiệt độ. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu hiện tại chỉ tập trung vào các tấm có kích thước nhỏ hoặc chưa xem xét đầy đủ các yếu tố như vận tốc của tải trọng di động và tác động của sóng biển. Điều này cho thấy cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để làm rõ mối quan hệ giữa tải trọng di động, nhiệt độ và ứng xử của tấm nổi composite. Việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại như phương pháp phần tử biên (BEM) và phần tử chuyển động (MEM) sẽ giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong phân tích.
II. Cấu trúc và phương pháp nghiên cứu
Luận văn này áp dụng mô hình tính toán bằng phương pháp phần tử chuyển động (MEM) và phần tử biên (BEM) để phân tích ứng xử động lực học của tấm nổi composite dưới tác động của tải trọng nhiệt độ và tải trọng di động. Việc xây dựng mô hình này sẽ giúp hiểu rõ hơn về ứng xử của tấm composite trong các điều kiện khác nhau. Các thuật toán được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình MATLAB, cho phép kiểm tra và xác minh độ chính xác của các kết quả tính toán. Các bài toán khảo sát sẽ được thực hiện để phân tích chuyển vị và ứng suất của tấm composite, từ đó đưa ra các kết luận về khả năng chịu tải và ứng xử của tấm trong điều kiện thực tế.
2.1 Thiết lập công thức phần tử chuyển động
Thiết lập công thức phần tử chuyển động cho tấm nổi composite là bước quan trọng trong việc phân tích ứng xử động lực học. Các công thức này sẽ được xây dựng dựa trên lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất và các phương pháp giải tích hiện đại. Việc áp dụng phương pháp MEM sẽ giúp mô phỏng chính xác hơn các ứng xử của tấm dưới tác động của tải trọng di động và nhiệt độ. Các thông số kỹ thuật như độ cứng, khối lượng và đặc tính vật liệu sẽ được đưa vào mô hình để đảm bảo tính chính xác của kết quả. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm sẽ tạo ra một cơ sở vững chắc cho việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp xây dựng hiệu quả cho các công trình nổi.
2.2 Kết quả phân tích số
Kết quả phân tích số sẽ được trình bày qua các bài toán khảo sát cụ thể, cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ và tải trọng di động đến chuyển vị và ứng suất của tấm nổi composite. Các bài toán sẽ được thực hiện với nhiều điều kiện khác nhau, từ đó rút ra các kết luận về khả năng chịu tải của tấm. Những kết quả này sẽ có giá trị thực tiễn cao trong việc thiết kế và xây dựng các công trình nổi, giúp tối ưu hóa khả năng chịu lực và đảm bảo an toàn cho các công trình trong điều kiện khắc nghiệt.
