Luận án Nghiên cứu trạng thái ứng suất-biến dạng của vỏ trụ composite có cơ tính biến thiên chịu tải trọng cơ, nhiệt trên cơ sở lý thuyết biến dạng trượt bậc cao Quasi-3D

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT-BIẾN DẠNG CỦA VỎ TRỤ COMPOSITE CÓ CƠ TÍNH BIẾN THIÊN CHỊU TẢI TRỌNG CƠ, NHIỆT TRÊN CƠ SỞ LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG TRƯỢT BẬC CAO QUASI-3D

Ngành:

Cơ kỹ thuật

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu trạng thái ứng suất-biến dạng của vỏ trụ composite có cơ tính biến thiên (FGM) dưới tác dụng của tải trọng cơ, nhiệt và cơ-nhiệt đồng thời, dựa trên cơ sở lý thuyết biến dạng trượt bậc cao Quasi-3D. Đề tài xuất phát từ nhược điểm của vật liệu composite lớp thông thường (tập trung ứng suất) và sự cấp thiết của việc đánh giá chính xác ứng xử cơ học của kết cấu trong các ngành kỹ thuật như hàng không vũ trụ, động cơ tên lửa, nơi yêu cầu độ bền cao và khối lượng nhẹ dưới tải trọng phức tạp.

Mục tiêu chính của luận án là xây dựng mô hình toán học và chương trình tính toán số dựa trên lý thuyết biến dạng trượt bậc cao Quasi-3D để phân tích vỏ trụ FGM, đồng thời khảo sát ảnh hưởng của các tham số kết cấu, vật liệu, tải trọng đến trạng thái ứng suất-biến dạng của vỏ trụ FGM, từ đó đề xuất các khuyến cáo trong thiết kế. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào trạng thái ứng suất, biến dạng tựa không gian (Quasi-3D) của vỏ trụ FGM chịu tác dụng độc lập hoặc đồng thời của tải cơ và nhiệt.

Luận án đã xây dựng thành công mô hình toán học và phương pháp nghiên cứu theo hướng giải tích, kết hợp chuỗi lượng giác đơn và phép biến đổi Laplace, để giải quyết bài toán biên cho vỏ trụ FGM với các điều kiện biên khác nhau. Các kết quả nghiên cứu đã được kiểm chứng bằng cách so sánh với các công bố uy tín quốc tế, khẳng định tính đúng đắn và độ tin cậy của phương pháp. Luận án đã đánh giá hiện tượng tập trung ứng suất tại các vị trí biên ngàm, nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố hình học (chiều dày, chiều dài), chỉ số tỷ lệ thể tích vật liệu, quy luật phân bố tải trọng, và chênh lệch nhiệt độ. Những đóng góp mới bao gồm việc đề xuất các mô hình và phương trình cân bằng cho kết cấu vỏ trụ composite FGM sử dụng lý thuyết Quasi-3D, đồng thời khảo sát chi tiết ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến trạng thái ứng suất-biến dạng và sự tập trung ứng suất tại biên.

Mục lục chi tiết:

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÍNH TOÁN VỎ FGM
  • 1.1. Tổng quan lý thuyết phân tích vỏ
    • 1.1.1. Lý thuyết vỏ cổ điển
    • 1.1.2. Lý thuyết biến dạng trượt bậc nhất
    • 1.1.3. Lý thuyết biến dạng trượt bậc cao
  • 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu vỏ FGM
    • 1.2.1. Tổng quan nghiên cứu vỏ FGM trên thế giới
    • 1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu vỏ FGM trong nước
  • 1.3. Kết quả nghiên cứu đạt được từ các công trình đã công bố và những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
  • 1.4. Những nội dung nghiên cứu trong luận án
• CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VỎ TRỤ FGM THEO LÝ THUYẾT HSDT QUASI-3D
  • 2.1. Tính chất cơ học của vỏ trụ FGM
    • 2.1.1. Đặc tính vật liệu FGM theo phân bố thể tích
    • 2.1.2. Đặc tính vật liệu FGM theo nhiệt độ
    • 2.1.3. Xác định phân bố nhiệt độ theo chiều dày vỏ trụ FGM
  • 2.2. Quan hệ ứng xử cơ học của vỏ trụ FGM
    • 2.2.1. Trường chuyển vị
    • 2.2.2. Quan hệ biến dạng và chuyển vị
    • 2.2.3. Quan hệ ứng suất và biến dạng
  • 2.3. Xây dựng các phương trình cơ bản tính toán vỏ trụ FGM
    • 2.3.1. Nguyên lý dịch chuyển khả dĩ
    • 2.3.2. Hệ phương trình cân bằng và các điều kiện biên
    • 2.3.3. Hệ phương trình cân bằng theo chuyển vị
  • 2.4. Trình tự giải bài toán xác định ứng suất, biến dạng của vỏ
• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT-BIẾN DẠNG CỦA VỎ TRỤ FGM BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH
  • 3.1 Chuyển hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng về hệ phương trình vi phân thường
    • 3.1.1. Trường hợp vỏ trụ FGM kín
    • 3.1.2. Trường hợp Panel trụ
  • 3.2. Phương pháp Navier cho giải bài toán vỏ trụ FGM tựa đơn
    • 3.2.1. Trường hợp panel trụ FGM tựa đơn trên bốn cạnh
    • 3.2.2. Trường hợp vỏ trụ FGM hai đầu tựa đơn
  • 3.3. Phương pháp tính toán vỏ trụ chịu tác dụng của tải trọng hướng kính đối xứng trục với các điều kiện biên khác nhau
  • 3.4. Bài toán kiểm chứng
• CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THAM SỐ KẾT CẤU, VẬT LIỆU VÀ TẢI TRỌNG CƠ, NHIỆT ĐẾN TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT-BIẾN DẠNG CỦA VỎ TRỤ FGM