Phân Tích Động Lực Học Tấm FGM Chịu Tải Trọng Động Trên Nền Nhiều Lớp Bằng Phương Pháp MEM

• Tác giả: Tịnh Nhật Kha
• Người hướng dẫn: PGS. Cao Tấn Ngọc Thân
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Phân Tích Động Lực Học Tấm FGM Chịu Tải Trọng Động Trên Nền Nhiều Lớp Bằng Phương Pháp Phần Tử Nhiều Lớp Tấm Chuyển Động MEM (Moving Element Method)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ TÍNH CHẤT CỦA ĐẶT ƯU
• 1.1. Các công trình nghiên cứu ngoài nước
• 1.2. Các công trình nghiên cứu trong nước
• 1.3. Mục tiêu và hướng nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐỘNG
• 2.1. Giới thiệu tổng quát
• 2.2. Biến dạng của tấm và mối quan hệ biến dạng - chuyển vị
• 2.3. Biến dạng của tấm và mối quan hệ ứng suất - biến dạng
• 2.4. Phương trình ứng lực
• 2.5. Phân tích tham số
• 2.6. Thiết lập ma trận kết cấu tấm dựa trên nền nhiều lớp sử dụng phương pháp phân tích lớp chuyển động MPMM
• 2.7. Qui ước trục tọa độ
• 2.8. Phương pháp Newmark
• 2.9. Thuật toán sử dụng trong luận văn
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH
• 3.1. Kiểm chứng chương trình Matlab
• 3.2. Bài toán 1a: Phân tích ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi chịu tác động ở trung tâm tấm với cố định vô cùng
• 3.3. Bài toán 1b: Phân tích ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi chịu tác động ở trung tâm tấm với cố định vô cùng
• 3.4. Phân tích các bài toán khảo sát ảnh hưởng các tham số
• 3.4.1. Bài toán 2: Khảo sát sai lệch các bài toán
• 3.4.2. Bài toán 3: Khảo sát ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi thay đổi các tham số
• 3.4.3. Bài toán 4: Khảo sát ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi thay đổi các tham số
• 3.4.4. Bài toán 5: Khảo sát ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi thay đổi các tham số
• 3.5. Bài toán 6: Khảo sát ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi thay đổi các tham số
• 3.6. Bài toán 7: Khảo sát ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi thay đổi các tham số
• 3.7. Bài toán 8: Khảo sát ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi thay đổi các tham số
• 3.8. Bài toán 9: Khảo sát ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi thay đổi các tham số
• 3.9. Bài toán 10: Khảo sát ứng suất tấm FGM trên nền nhiều lớp khi thay đổi các tham số
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH NH
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

I. Tổng Quan Về Phân Tích Động Lực Học Tấm FGM

Phân tích động lực học tấm FGM (Functionally Graded Material) là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong kỹ thuật xây dựng và cơ học vật liệu. Tấm FGM có đặc điểm là tính chất cơ học thay đổi liên tục theo chiều dày, giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của cấu trúc. Nghiên cứu này tập trung vào việc áp dụng phương pháp MEM (Moving Element Method) để phân tích động lực học của tấm FGM dưới tải trọng động. Phương pháp này cho phép mô phỏng chính xác hơn các hành vi động lực học của tấm FGM trong các điều kiện tải trọng khác nhau.

1.1. Định Nghĩa Tấm FGM Và Ứng Dụng Trong Kỹ Thuật

Tấm FGM là loại vật liệu composite có tính chất cơ học không đồng nhất, được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất trong các ứng dụng kỹ thuật. Chúng thường được sử dụng trong các lĩnh vực như hàng không, ô tô và xây dựng. Việc hiểu rõ về tấm FGM và ứng dụng của nó là rất quan trọng để phát triển các giải pháp kỹ thuật hiệu quả.

1.2. Lịch Sử Nghiên Cứu Về Tấm FGM

Nghiên cứu về tấm FGM bắt đầu từ những năm 1980, khi các nhà khoa học nhận ra tiềm năng của vật liệu này trong việc cải thiện độ bền và khả năng chịu tải. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tấm FGM có thể giảm thiểu ứng suất và biến dạng trong các cấu trúc chịu tải động.

II. Thách Thức Trong Phân Tích Động Lực Học Tấm FGM

Phân tích động lực học tấm FGM gặp nhiều thách thức do tính chất phức tạp của vật liệu và tải trọng. Một trong những thách thức lớn nhất là việc mô hình hóa chính xác các đặc tính cơ học của tấm FGM trong điều kiện tải trọng động. Ngoài ra, việc tính toán và phân tích số liệu cũng đòi hỏi các phương pháp tiên tiến để đảm bảo độ chính xác và hiệu quả.

2.1. Khó Khăn Trong Mô Hình Hóa Tấm FGM

Mô hình hóa tấm FGM yêu cầu phải xác định chính xác các thông số vật liệu và điều kiện biên. Sự không đồng nhất trong cấu trúc của tấm FGM có thể dẫn đến các kết quả không chính xác nếu không được xử lý đúng cách.

2.2. Ảnh Hưởng Của Tải Trọng Động Đến Tấm FGM

Tải trọng động có thể gây ra các ứng suất và biến dạng lớn trong tấm FGM, ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của cấu trúc. Việc phân tích các tác động này là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu suất của các ứng dụng kỹ thuật.

III. Phương Pháp MEM Trong Phân Tích Động Lực Học Tấm FGM

Phương pháp MEM (Moving Element Method) là một kỹ thuật tiên tiến được sử dụng để phân tích động lực học của tấm FGM. Phương pháp này cho phép mô phỏng chính xác các hành vi động lực học của tấm FGM dưới tải trọng động, đồng thời giảm thiểu thời gian tính toán. MEM sử dụng các phần tử chuyển động để mô phỏng các tương tác giữa các lớp của tấm FGM.

3.1. Nguyên Tắc Hoạt Động Của Phương Pháp MEM

Phương pháp MEM hoạt động dựa trên nguyên tắc chia nhỏ tấm FGM thành các phần tử nhỏ, mỗi phần tử có thể chuyển động độc lập. Điều này cho phép mô phỏng chính xác hơn các hành vi động lực học của tấm FGM trong các điều kiện tải trọng khác nhau.

3.2. Lợi Ích Của Việc Sử Dụng MEM

Sử dụng phương pháp MEM giúp giảm thiểu thời gian tính toán và tăng độ chính xác trong phân tích động lực học. Phương pháp này cũng cho phép nghiên cứu các tác động của tải trọng động một cách hiệu quả hơn.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Tấm FGM Dưới Tải Trọng Động

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tấm FGM có khả năng chịu tải tốt hơn so với các loại vật liệu truyền thống khi chịu tải trọng động. Các phân tích cho thấy rằng việc sử dụng phương pháp MEM giúp cải thiện độ chính xác trong việc dự đoán hành vi động lực học của tấm FGM. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các yếu tố như độ dày và cấu trúc lớp của tấm FGM có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của nó dưới tải trọng động.

4.1. So Sánh Kết Quả Với Các Phương Pháp Khác

Kết quả từ phương pháp MEM được so sánh với các phương pháp phân tích khác như FEM (Finite Element Method). Sự khác biệt trong kết quả cho thấy MEM có thể cung cấp độ chính xác cao hơn trong một số trường hợp nhất định.

4.2. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này có thể được áp dụng trong thiết kế và phân tích các cấu trúc tấm FGM trong các lĩnh vực như xây dựng, hàng không và ô tô. Việc hiểu rõ về hành vi động lực học của tấm FGM sẽ giúp cải thiện độ bền và hiệu suất của các sản phẩm kỹ thuật.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu Tấm FGM

Nghiên cứu về phân tích động lực học tấm FGM dưới tải trọng động bằng phương pháp MEM đã mở ra nhiều hướng đi mới trong lĩnh vực vật liệu và kỹ thuật. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tấm FGM có tiềm năng lớn trong việc cải thiện hiệu suất của các cấu trúc kỹ thuật. Tương lai của nghiên cứu này có thể bao gồm việc phát triển các phương pháp phân tích mới và ứng dụng tấm FGM trong các lĩnh vực khác nhau.

5.1. Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các mô hình phân tích mới cho tấm FGM, cũng như nghiên cứu các ứng dụng thực tiễn trong các lĩnh vực khác nhau.

5.2. Tầm Quan Trọng Của Tấm FGM Trong Tương Lai

Tấm FGM có thể đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các vật liệu mới và cải thiện hiệu suất của các cấu trúc kỹ thuật trong tương lai. Việc nghiên cứu và phát triển tấm FGM sẽ tiếp tục là một lĩnh vực hấp dẫn trong khoa học và kỹ thuật.