“Nghiên cứu đáp ứng tĩnh và động của các kết cấu vỏ composite bằng phương pháp phần tử hữu hạn trơn (SFEM) kết hợp với phần tử vỏ MITC3”
Luận án này tập trung nghiên cứu đáp ứng tĩnh và động của các kết cấu vỏ composite, một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật hiện đại. Bối cảnh nghiên cứu cho thấy phương pháp phần tử hữu hạn (FEA) ngày càng chiếm ưu thế trong tính toán kết cấu phức tạp, tuy nhiên, việc cải tiến độ hội tụ, sự chính xác và hoàn thiện của phương pháp này vẫn là đề tài cấp thiết. Để giải quyết những thách thức này, đề tài đề xuất sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn trơn trên cạnh (SFEM) kết hợp với phần tử vỏ MITC3 (ES-MITC3).
Mục đích chính của luận án là phân tích đáp ứng tĩnh, dao động tự do tuyến tính, tĩnh phi tuyến và đáp ứng động lực học phi tuyến cho vỏ composite. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các loại vỏ cầu, vỏ trụ và vỏ hình yên ngựa, được chế tạo từ vật liệu composite đồng phương nhiều lớp và composite có cơ tính biến thiên, dựa trên lý thuyết vỏ thoải và lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất (FSDT).
Nội dung nghiên cứu chi tiết bao gồm việc áp dụng phương pháp ES-MITC3 để nghiên cứu tĩnh, dao động tự do và tĩnh phi tuyến cho các loại vỏ composite khác nhau. Đặc biệt, luận án tập trung vào tính toán động lực học phi tuyến cho vỏ composite chịu tải trọng sóng xung kích trong môi trường không khí và môi trường nước. Các chương trình tính toán được xây dựng trong môi trường Matlab để xác định chuyển vị và ứng suất.
Phương pháp ES-MITC3 được chứng minh là tăng cường độ hội tụ và độ chính xác của phần tử tam giác, đồng thời xử lý hiệu quả hiện tượng "khóa cắt" khi vỏ có chiều dày mỏng. Luận án cũng sử dụng kết hợp phương pháp Arc-length và Newton-Raphson để giải quyết các hiện tượng mất ổn định tĩnh (snap-through, snap-back) và phương pháp Newmark để tính toán đáp ứng động phi tuyến. Các kết quả khảo sát số cho thấy phương pháp đề xuất đạt độ chính xác và tin cậy cao, vượt trội so với các phương pháp truyền thống và cạnh tranh với các phần tử tiên tiến khác. Luận án đã đóng góp vào việc phát triển các thuật toán và chương trình tính toán hiệu quả cho phân tích vỏ composite trong nhiều điều kiện tải trọng và môi trường khác nhau.