Luận Án Tiến Sĩ Về Phân Tích Trạng Thái Tới Hạn và Đánh Giá Độ Tin Cậy Mối Hàn Laser

• Tác giả: Nguyễn Nhựt Phi Long
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Hoài Sơn
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật
• Đề tài: Phân Tích Trạng Thái Tới Hạn và Đánh Giá Độ Tin Cậy Mối Hàn Laser
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN ÁN
• MỞ ĐẦU. MỞ ĐẦU
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục đích đề tài
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Bố cục luận án
• 2. CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ MẬT ĐỘ DÒNG NHIỆT LASER CỦA MỐI HÀN ĐIỂM CHO THÉP KHÔNG GỈ AISI 304 BẰNG PHƯƠNG PHÁP TUẦN TỰ
• 2.1. Mô hình toán trên vật thể truyền nhiệt dẫn nhiệt 3D dưới tác động của nguồn laser
• 2.2. Phương trình truyền nhiệt dẫn nhiệt
• 2.3. Nguồn nhiệt của tia laser
• 2.4. Phương pháp phần tử hữu hạn cho bài toán truyền nhiệt dẫn nhiệt
• 2.5. Phương pháp nhiệt dung riêng hiệu quả trong bài toán thay đổi pha
• 2.6. Phương pháp giải quyết bài toán truyền nhiệt dẫn nhiệt của hàn điểm laser
• 2.7. Bài toán thuận
• 2.8. Phương pháp tuần tự (Sequential method)
• 2.9. Kết quả minh chứng và thảo luận
• 2.10. Phát biểu bài toán hàn điểm bằng laser
• 2.11. Phương pháp tuần tự (Sequential method)
• 2.12. Kết quả và thảo luận
• 2.12.1. Trường hợp 1
• 2.12.2. Trường hợp 2
• 3. CHƯƠNG 3: TỐI ƯU HÓA THÔNG SỐ QUY TRÌNH NHẰM ĐẠT ĐƯỢC KÍCH THƯỚC MỐI HÀN LASER CHO THÉP KHÔNG GỈ AISI 416 VÀ AISI 440FSE BẰNG CÁC THUẬT TOÁN NGẪU NHIÊN
• 3.1. Thuật toán tối ưu
• 3.2. Thuật toán di truyền
• 3.3. Thuật toán JAYA
• 3.4. Thuật toán MDE
• 3.5. Xây dựng bài toán tối ưu
• 3.6. Khảo sát mối hàn laser
• 3.7. Hàm mục tiêu
• 3.8. Tham số của các thuật toán và lưu đồ thực hiện tối ưu
• 3.9. Kết quả và thảo luận
• 3.9.1. Thuật toán GA
• 3.9.2. Thuật toán GA, JAYA và MDE
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VỚI H- REFINEMENT VÀ P- REFINEMENT CHO MỐI HÀN GIÁP MỐI THÉP AISI 1018 BẰNG LASER
• 4.1. Sai số, tốc độ hội tụ và độ tin cậy trong xấp xỉ phần tử hữu hạn
• 4.2. Tiêu chuẩn hội tụ
• 4.3. Phân tích phần tử hữu hạn với h- refinement/làm mịn; p- refinement/làm mịn cho bài toán 2 chiều
• 4.4. Phân tích phần tử hữu hạn với h- refinement và p- refinement cho bài toán 2 chiều
• 4.5. Cấu trúc dữ liệu và tự động phát sinh lưới
• 4.6. Kết quả và thảo luận
• 4.7. Sai số tương đối của năng lượng biến dạng và chỉ số độ tin cậy
• 4.8. Ứng dụng 1: Bài toán lỗ vuông trong tấm vô hạn chịu kéo
• 4.9. Ứng dụng 2: Bài toán mối hàn giáp mối thép AISI 1018 bằng laser chịu kéo
• 4.9.1. Kết quả h- refinement
• 4.9.2. Kết quả p- refinement
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về mối hàn laser

Mối hàn laser đã trở thành một trong những công nghệ tiên tiến nhất trong ngành công nghiệp chế tạo. Mối hàn laser không chỉ mang lại hiệu suất cao mà còn đảm bảo chất lượng mối hàn tốt hơn so với các phương pháp hàn truyền thống. Chất lượng của mối hàn được xác định bởi hình học của nó, ảnh hưởng đến các tính chất cơ học của mối hàn. Các thông số đầu vào như vật liệu, bề dày vật hàn, công suất laser, tốc độ hàn và đường kính sợi quang đều có mối quan hệ mật thiết với các thông số đầu ra như hệ số hấp thu và các đặc trưng hình học của mối hàn. Việc phân tích và tối ưu hóa các thông số này là rất cần thiết để đạt được hiệu quả cao trong sản xuất.

II. Phân tích trạng thái tới hạn

Phân tích trạng thái tới hạn của mối hàn laser là một phần quan trọng trong việc đánh giá độ tin cậy của mối hàn. Đánh giá độ tin cậy liên quan đến việc xác định các thông số đầu vào và đầu ra của quá trình hàn. Phương pháp tuần tự được sử dụng để xác định ngược giá trị hệ số hấp thu và kích thước mối hàn. Kết quả cho thấy rằng phương pháp này có thể đạt được độ chính xác cao với sai số nhỏ hơn 1% cho hệ số hấp thu và dưới 0.5% cho kích thước mối hàn. Điều này chứng tỏ rằng việc phân tích trạng thái tới hạn có thể giúp cải thiện đáng kể chất lượng của mối hàn trong thực tế sản xuất.

III. Đánh giá độ tin cậy mối hàn

Đánh giá độ tin cậy của mối hàn laser là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm. Các phương pháp như thuật toán tiến hóa vi sai cải tiến (MDE), thuật toán di truyền (GA) và thuật toán JAYA đã được áp dụng để tối ưu hóa các thông số đầu vào của mối hàn. Kết quả cho thấy rằng thuật toán MDE có hiệu quả vượt trội so với các thuật toán khác, với sai số dưới 10% so với kết quả thực nghiệm. Việc sử dụng các thuật toán này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình hàn mà còn tiết kiệm vật liệu và thời gian, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất.

IV. Ứng dụng trong công nghiệp

Mối hàn laser đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ chế tạo máy móc đến sản xuất ô tô. Hàn laser trong công nghiệp không chỉ giúp tăng cường độ bền của các mối hàn mà còn giảm thiểu các lỗi trong quá trình sản xuất. Việc phân tích và tối ưu hóa các thông số hàn có thể giúp các nhà sản xuất tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại có thể rút ngắn khoảng cách giữa mô phỏng và thực nghiệm, từ đó cải thiện đáng kể hiệu suất sản xuất.