I. Tính Cấp Thiết Của Đề Tài
Nhu cầu ứng dụng ngày càng cao trong các công trình kiến trúc và máy móc hiện đại đã dẫn đến yêu cầu về tính phong phú của hình dạng và tính chất của các kết cấu. Các kết cấu không chỉ đơn thuần là tấm hay panel mà còn bao gồm các hình dạng phức tạp như vỏ cầu, vỏ trụ, và vỏ nón. Do đó, việc nghiên cứu ứng xử của các loại kết cấu này là rất cần thiết để đưa ra các dự đoán chính xác cho thiết kế tối ưu và an toàn. Trước đây, các kết cấu chủ yếu được làm từ vật liệu đồng nhất, nhưng sự ra đời của vật liệu composite đã mở ra một hướng đi mới cho nghiên cứu. Vật liệu composite được tổng hợp từ nhiều loại vật liệu khác nhau, mang lại độ bền và tính năng vượt trội. Tuy nhiên, vật liệu composite thông thường vẫn còn một số hạn chế, đặc biệt là trong việc chịu nhiệt độ cao. Vật liệu composite FGM (Functionally Graded Material) đã được phát triển để khắc phục những hạn chế này, với khả năng thay đổi tính chất vật liệu một cách liên tục từ bề mặt này sang bề mặt khác. Việc nghiên cứu ổn định phi tuyến của vỏ cầu composite FGM là rất cần thiết để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả trong ứng dụng.
II. Đối Tượng Và Phạm Vi Nghiên Cứu
Luận án tập trung vào nghiên cứu sự ổn định phi tuyến tĩnh của vỏ cầu FGM, bao gồm cả vỏ cầu nhẫn và mảnh cầu nhẫn. Các kết cấu này sẽ được phân tích khi chịu tải cơ, nhiệt và cơ-nhiệt, cũng như khi được gia cố bằng gân gia cường. Phạm vi nghiên cứu sẽ bao gồm các phương pháp giải tích và bán giải tích, dựa trên lý thuyết vỏ cổ điển và lý thuyết biến dạng trượt. Các giả thiết về độ võng tương đối lớn và tính đàn hồi của vật liệu sẽ được áp dụng. Kết quả tính toán sẽ được so sánh với các nghiên cứu trước đó để kiểm tra độ tin cậy của phương pháp. Việc nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn có giá trị thực tiễn trong thiết kế và chế tạo các kết cấu FGM.
III. Phương Pháp Nghiên Cứu
Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc áp dụng lý thuyết vỏ cổ điển và lý thuyết biến dạng trượt bậc nhất. Các bài toán ổn định sẽ được giải quyết bằng phương pháp Bubnov-Galerkin và giả thiết Volmir. Các kết quả thu được sẽ được so sánh với các nghiên cứu trước đó để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy. Việc áp dụng các phương pháp này sẽ giúp xác định các giá trị tải trọng tới hạn và phân tích ứng xử của kết cấu khi chịu tải. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế và chế tạo các kết cấu FGM, đồng thời giúp các nhà thiết kế lựa chọn chính xác sự phân bố vật liệu thành phần trong FGM.
IV. Ý Nghĩa Khoa Học Và Thực Tiễn Của Nghiên Cứu
Bài toán ổn định phi tuyến tĩnh và động có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực cơ học kết cấu. Các kết quả phân tích ổn định của các kết cấu làm từ vật liệu có cơ tính biến đổi sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế và chế tạo. Nghiên cứu này không chỉ giúp đảm bảo tính an toàn khi khai thác mà còn tối ưu hóa khả năng chịu tải và khả năng kháng nhiệt của vật liệu trong môi trường khắc nghiệt. Các kết quả nghiên cứu sẽ được trình bày dưới dạng giải tích, cung cấp cơ sở khoa học cho các nhà thiết kế và chế tạo kết cấu FGM, từ đó nâng cao hiệu quả ứng dụng của vật liệu này trong thực tiễn.
