Luận án Phân tích tĩnh kết cấu vỏ trụ composite cơ tính biến thiên được gia cường bằng các ống nano carbon chịu tải trọng cơ và nhiệt độ

Tên luận án:

PHÂN TÍCH TĨNH KẾT CẤU VỎ TRỤ COMPOSITE CƠ TÍNH BIẾN THIÊN ĐƯỢC GIA CƯỜNG BẰNG CÁC ỐNG NANO CARBON CHỊU TẢI TRỌNG CƠ VÀ NHIỆT ĐỘ

Ngành:

Cơ kỹ thuật (Mã số: 9 52 01 01)

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "PHÂN TÍCH TĨNH KẾT CẤU VỎ TRỤ COMPOSITE CƠ TÍNH BIẾN THIÊN ĐƯỢC GIA CƯỜNG BẰNG CÁC ỐNG NANO CARBON CHỊU TẢI TRỌNG CƠ VÀ NHIỆT ĐỘ" nghiên cứu vật liệu composite cơ tính biến thiên được gia cường bởi ống nano carbon (FG-CNTRC) – một loại vật liệu mới với nhiều ưu điểm và tiềm năng ứng dụng trong các kết cấu chịu tải trọng cơ nhiệt như tên lửa, đường ống, vỏ động cơ.

Đề tài giải quyết hạn chế của các nghiên cứu trước đó thường bỏ qua ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất vật liệu và điều kiện biên, cũng như chưa đánh giá đầy đủ ứng suất pháp tuyến ngang tại các vùng biên, chuyển tiếp và chịu tải tập trung – nơi thường xảy ra phá hủy kết cấu.

Mục tiêu chính của luận án là xây dựng mô hình, phương pháp giải và chương trình tính toán tin cậy để phân tích tĩnh vỏ trụ FG-CNTRC dưới tác dụng của tải trọng cơ và nhiệt độ. Luận án góp phần bổ sung và hoàn thiện mô hình, phương pháp tính toán ứng xử cơ học của kết cấu FG-CNTRC, đồng thời khảo sát, đánh giá đáp ứng tĩnh trong các điều kiện làm việc khác nhau để đưa ra khuyến cáo khoa học cho thiết kế và chế tạo.

Đối tượng nghiên cứu là vỏ trụ FG-CNTRC với các điều kiện biên và thông số hình học khác nhau, được gia cường bằng các ống nano carbon thẳng, đồng phương theo trục dọc vỏ, với tỷ lệ thể tích biến thiên theo chiều dày. Vật liệu được giả định làm việc trong giới hạn đàn hồi. Phương pháp nghiên cứu là lý thuyết, sử dụng lý thuyết biến dạng cắt bậc cao kiểu quasi-3D có kể đến ứng suất pháp tuyến ngang và tính chất vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ. Phương pháp giải tích kết hợp chuỗi lượng giác và phép biến đổi Laplace được áp dụng để giải hệ phương trình cân bằng cho vỏ trụ với các điều kiện biên khác nhau, kể cả tải trọng phân bố không đều hoặc cục bộ.

Các kết quả đạt được khẳng định sự cần thiết phải kể đến ảnh hưởng của ứng suất pháp tuyến ngang khi tính toán vỏ dày, và cả vỏ mỏng tại vùng biên. Luận án cũng đã xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất vật liệu thông qua phương trình truyền nhiệt, thay vì các hàm giả định. Nghiên cứu đã khảo sát chi tiết ảnh hưởng của điều kiện biên, hình học, vật liệu (kiểu phân bố và tỷ lệ thể tích CNT), và đặc điểm tải trọng (cơ, nhiệt, cơ-nhiệt đồng thời) đến chuyển vị và trạng thái ứng suất, đặc biệt tại vùng biên, từ đó đưa ra các nhận xét và khuyến cáo có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cho việc tính toán thiết kế vỏ trụ FG-CNTRC.

Mục lục chi tiết:

• Phần mở đầu
• Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
• Chương 2. Xây dựng mô hình tính toán và phương pháp giải
• Chương 3. Nghiên cứu khảo sát vỏ trụ FG-CNTRC chịu tải trọng cơ
• Chương 4. Nghiên cứu khảo sát vỏ trụ FG-CNTRC chịu tải trọng cơ nhiệt
• Phần kết luận
• Danh mục công trình đã công bố
• Danh mục 130 tài liệu tham khảo
• Phụ lục