I. Phân tích tấm dày
Phân tích tấm dày là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật xây dựng, đặc biệt khi áp dụng lý thuyết tấm dày 5 bậc tự do. Lý thuyết này cho phép mô hình hóa các chuyển vị màng trong kết cấu tấm, điều này rất cần thiết khi xem xét các vật liệu có cấu tạo bất đối xứng theo chiều dày tấm. Việc sử dụng phương pháp phân tích giới hạn giúp xác định tải trọng phá hoại của kết cấu tấm dày. Theo đó, hệ số tải trọng phá hoại được xác định thông qua bài toán tối ưu hóa bậc hai, với hàm mục tiêu là năng lượng tiêu tán dẻo trên toàn bộ kết cấu. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc áp dụng lý thuyết tấm dày trong phân tích kết cấu.
1.1. Giới hạn tấm
Giới hạn tấm là một khái niệm quan trọng trong phân tích kết cấu, đặc biệt là trong việc xác định tải trọng phá hoại. Khi tấm dày chịu tải trọng, hiện tượng shear-locking có thể xảy ra, gây khó khăn trong việc tính toán. Để khắc phục điều này, phương pháp DSG (Discrete Shear Gap) được áp dụng nhằm tránh hiện tượng shear-locking. Phương pháp này cho phép tính toán chính xác hơn và giảm thiểu chi phí tính toán. Việc khảo sát các hình dạng tấm khác nhau như tấm hình vuông, tấm hình chữ nhật, tấm hình tròn và tấm hình chữ L giúp đánh giá hiệu quả của phương pháp này trong thực tiễn.
II. Phần tử NS DSG3
Phần tử NS DSG3 là một trong những công nghệ tiên tiến trong phân tích tấm dày. Phương pháp này kết hợp giữa phần tử Node Smoothed Finite Element Method (NS-FEM) và phương pháp rời rạc hóa chênh lệch cắt (DSG). Việc sử dụng NS-FEM giúp cải thiện độ chính xác trong tính toán biến dạng, đồng thời giảm thiểu số biến cần thiết trong bài toán tối ưu. Phương pháp này đã chứng minh được hiệu quả trong việc phân tích giới hạn cho tấm dày 5 bậc tự do, đặc biệt trong các bài toán có điều kiện biên phức tạp.
2.1. Tính toán kết cấu
Tính toán kết cấu tấm dày bằng phương pháp NS DSG3 cho phép xác định tải trọng giới hạn và cơ cấu phá hoại của kết cấu. Các kết quả đạt được từ việc áp dụng phương pháp này cho thấy sự phân bố năng lượng tiêu tán dẻo, từ đó giúp dự đoán cơ cấu phá hoại của tấm dày. Việc so sánh kết quả với các nghiên cứu khác cũng cho thấy tính chính xác và hiệu quả của phương pháp NS DSG3 trong phân tích giới hạn.
III. Ứng dụng trong kỹ thuật xây dựng
Phân tích giới hạn tấm dày 5 bậc tự do sử dụng phần tử NS DSG3 có nhiều ứng dụng thực tiễn trong kỹ thuật xây dựng. Việc xác định tải trọng phá hoại và cơ cấu phá hoại của kết cấu tấm dày là rất quan trọng trong thiết kế và đánh giá độ an toàn của các công trình. Các kết quả từ nghiên cứu này có thể được áp dụng để cải thiện thiết kế kết cấu, giảm thiểu rủi ro và tăng cường độ bền cho các công trình xây dựng.
3.1. Tính toán tải trọng phá hoại
Tính toán tải trọng phá hoại của kết cấu tấm dày là một trong những ứng dụng quan trọng của phương pháp phân tích giới hạn. Bằng cách sử dụng phương pháp NS DSG3, các kỹ sư có thể dự đoán chính xác hơn về khả năng chịu tải của kết cấu, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo an toàn cho các công trình xây dựng.
