Luận Văn Thạc Sĩ Về Phân Tích Kết Cấu Tấm Vật Liệu Phân Lớp Chức Năng FGMs Theo Lý Thuyết Biến Dạng Cắt Bậc Cao

• Tác giả: Nguyễn Văn Hinh
• Người hướng dẫn: TS. Châu Đình Thành
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng & Công Nghiệp
• Đề tài: Phân Tích Kết Cấu Tấm Vật Liệu Phân Lớp Chức Năng FGMs Bằng Phần Tử MITC3
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp Hồ Chí Minh

• LÝ LỊCH KHOA HỌC
• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN VĂN
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới Thiệu Chung
• 1.2. Tổng Quan Tình Hình Nghiên Cứu
• 1.3. Tổng Quan Về Phân Tích Tấm Vật Liệu Phân Lớp Chức Năng FGMs
• 1.4. Phần Tử Tấm Tam Giác Ba Nút MITC3
• 1.5. Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Trơn
• 1.6. Mục Đích Nghiên Cứu
• 1.7. Nhiệm Vụ Của Đề Tài Và Giới Hạn Đề Tài
• 1.8. Phương Pháp Nghiên Cứu
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG CẮT BẬC CAO CHO TẤM VẬT LIỆU PHÂN LỚP CHỨC NĂNG (FGMs)
• 2.1. Tấm Vật Liệu Phân Lớp Chức Năng FGMs
• 2.2. Lý Thuyết Biến Dạng Cắt Bậc Cao
• 2.3. Trường Chuyển Vị
• 2.4. Trường Biến Dạng
• 2.5. Trường Ứng Suất
• 2.6. Nội Lực Trong Tấm
• 3. CHƯƠNG 3: PHẦN TỬ HỮU HẠN TRƠN ES-MITC3
• 3.1. Phần Tử Tam Giác Ba Nút Với Phương Pháp MITC3
• 3.2. Phương Pháp Phần Tử Hữu Hạn Trơn ES
• 4. CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH CÁC VÍ DỤ SỐ
• 4.1. Phân tích tĩnh
• 4.2. Tấm vuông FGMs Al/ZnO2-1 chịu tải trọng phân bố đều
• 4.3. Tấm vuông FGMs Al/Al2O3 chịu tải trọng hình sin
• 4.4. Tấm xiên FGMs liên kết gối tựa đơn chịu tải phân bố đều
• 4.5. Phân tích dao động tự do
• 4.6. Phân tích tấm FGMs vuông với điều kiện biên tựa đơn
• 4.7. Phân Tích Bài Toán Tải Trọng Nhiệt
• 4.8. Kết quả đạt được đề tài nghiên cứu
• 4.9. Những hạn chế còn tồn tại
• 4.10. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới Thiệu Chung

Sự phát triển của khoa học công nghệ đã thúc đẩy nhu cầu tìm kiếm và phát minh ra các loại vật liệu mới với đặc tính cơ học vượt trội. Trong số đó, tấm vật liệu phân lớp (FGMs) đã được phát triển như một giải pháp hiệu quả để khắc phục những nhược điểm của vật liệu composite truyền thống. FGMs là sự kết hợp giữa hai loại vật liệu khác nhau, thường là gốm và kim loại, với đặc tính vật liệu biến thiên liên tục theo chiều dày. Điều này giúp giảm thiểu sự tập trung ứng suất và tăng cường độ bền cho sản phẩm. Các ứng dụng của FGMs rất đa dạng, từ thiết bị trong nhà máy điện hạt nhân đến các bộ phận trong công nghiệp hàng không. Việc phân tích kết cấu và ứng xử của FGMs là rất cần thiết để đảm bảo tính hiệu quả trong ứng dụng thực tế.

II. Tổng Quan Về Phân Tích Tấm Vật Liệu Phân Lớp Chức Năng FGMs

Phân tích tấm vật liệu FGMs thường được thực hiện thông qua lý thuyết đàn hồi ba chiều hoặc lý thuyết tấm lớp tương đương. Lý thuyết tấm cổ điển (CPT) là một trong những mô hình đơn giản nhất, nhưng không thể phản ánh đầy đủ các hiện tượng như khóa cắt. Để khắc phục điều này, lý thuyết biến dạng cắt bậc cao (HSDT) đã được phát triển, cho phép mô phỏng chính xác hơn các ứng xử của tấm vật liệu phân lớp. Sử dụng phần tử MITC3, một phương pháp hiệu quả để phân tích tấm FGMs, giúp loại bỏ hiện tượng khóa cắt và cải thiện độ chính xác của kết quả. Phương pháp này đã được áp dụng thành công trong nhiều nghiên cứu và cho thấy sự vượt trội trong việc mô phỏng ứng xử của FGMs.

III. Phần Tử Hữu Hạn Trơn ES MITC3

Phần tử MITC3 được cải tiến thành phần tử ES-MITC3, cho phép khử hiện tượng khóa cắt và làm trơn trên cạnh. Phần tử này sử dụng hai bậc tự do bổ sung tại mỗi nút, giúp cải thiện tính chính xác trong phân tích tấm vật liệu phân lớp chức năng. Việc áp dụng phần tử ES-MITC3 trong các bài toán phân tích tĩnh đã cho thấy kết quả đáng khích lệ, với độ chính xác cao hơn so với các phương pháp truyền thống. Các ví dụ số đã chứng minh rằng phần tử này có khả năng mô phỏng tốt các ứng xử của FGMs dưới tải trọng khác nhau, từ đó mở ra hướng đi mới cho nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế.

IV. Phân Tích Các Ví Dụ Số

Phân tích tĩnh của tấm FGMs sử dụng phần tử ES-MITC3 đã được thực hiện qua nhiều ví dụ số, bao gồm tấm vuông chịu tải trọng phân bố đều và tấm xiên liên kết gối tựa đơn. Kết quả cho thấy phần tử ES-MITC3 không chỉ cải thiện độ chính xác mà còn giảm thiểu thời gian tính toán. Các thành phần ứng suất và độ võng được phân tích chi tiết, cho thấy sự phân bố ứng suất đồng đều hơn trong tấm FGMs. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng lý thuyết biến dạng cắt bậc cao cùng với phần tử MITC3 là một bước tiến quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng FGMs.