Hcmute phân tích, đánh giá độ tin cậy cho mối hàn laser

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CHO MỐI HÀN LASER MÃ SỐ: T2019-09TĐ SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CHO MỐI HÀN LASER Mã số: T2019-09TĐ Chủ nhiệm đề tài: GV ThS NGUYỄN NHỰT PHI LONG TP HCM, 04/2020 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CHO MỐI HÀN LASER Mã số: T2019-09TĐ Chủ nhiệm đề tài: GV ThS NGUYỄN NHỰT PHI LONG Thành viên đề tài: GVCC PGS TS NGUYỄN HOÀI SƠN GVC TS NGUYỄN QUẬN TP HCM, 04/2020 Luan van DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI STT Họ tên Đơn vị công tác Bộ môn Cơ học, NGUYỄN HỒI SƠN Khoa Xây dựng Khoa Kỹ thuật Cơng nghệ, Đại học Phạm Văn Đồng, NGUYỄN QUẬN Quảng Ngãi i   Luan van MỤC LỤC Danh sách thành viên tham gia nghiên cứu đề tài i Danh mục bảng biểu iii Danh mục hình iv Danh mục từ viết tắt v Thông tin kết nghiên cứu vi 1  Chương MỞ ĐẦU 1.1.Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1  1.2.Tính cấp thiết 3  1.3.Mục tiêu 4  1.4.Cách tiếp cận 4  1.5.Phương pháp nghiên cứu 4  1.6.Đối tượng nghiên cứu 4  1.7.Phạm vi nghiên cứu 4  1.8.Nội dung nghiên cứu 4  Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT SAI SỐ, TỐC ĐỘ HỘI TỤ VÀ ĐỘ TIN CẬY 2.1 Sai số 2.2 Tiêu chuẩn hội tụ 2.3 Độ tin cậy Chương PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN VỚI h-; p- REFINEMENT CHO BÀI TOÁN CHIỀU 11 3.1.Giới thiệu 11 3.2 Phân tích phần tử hữu hạn với h- p-refinement cho tốn chiều 12 35T 3.3 Cấu trúc liệu tự động phát sinh lưới Chương KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT 4.1 Sai số tương đối lượng biến dạng số độ tin cậy 4.2 Bài toán mối hàn giáp mối thép AISI 1018 laser chịu kéo Chương KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Hai báo khoa học Hợp đồng, thuyết minh đề tài 27 37 37 39 51 52 55 ii   Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Các hàm dạng Hierarchical chiều 19 Bảng 3.2 Số dofs phần tử tương ứng với bậc p cho phần tử tam giác 21 Bảng 3.3 Số dofs phần tử tương ứng với bậc p cho phần tử tứ giác 24 Bảng 4.1 Kết sai số tương đối, số hiệu dụng, số h- refinement (uniform mesh) 45 Bảng 4.2 Kết sai số tương đối, số hiệu dụng, số p- refinement (uniform mesh) 49 iii   Luan van DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Mơ hình vật lý 12 Hình 3.2 Phần tử chiều nút 19 Hình 3.3 Đồ thị 10 hàm dạng đạo hàm hàm dạng Hierarchical chiều 20 Hình 3.4 Phần tử tam giác hệ tọa độ chuẩn 20 Hình 3.5 Phần tử tứ giác hệ tọa độ chuẩn 22 Hình 3.6 Ánh xạ biên hình học 25 Hình 3.7 Sơ đồ tổ chức quản lý miền hình học 27 Hình 3.8 Sơ đồ tổ chức quản lý liệu miền 29 Hình 4.1 Cấu trúc chương trình 39 Hình 4.2 Mơ hình hàn laser chịu kéo 39 Hình 4.3 Mơ hình kết phần tử hữu hạn lưới 1x1x1 h- refinement (uniform mesh) 40 Hình 4.4 Mơ hình kết phần tử hữu hạn lưới 5x5x1 h- refinement (uniform mesh) 41 Hình 4.5 Mơ hình kết phần tử hữu hạn lưới 10x10x1 h- refinement (uniform mesh) 42 Hình 4.6 Mơ hình kết phần tử hữu hạn lưới 15x15x1 h- refinement (uniform mesh) 43 Hình 4.7 Mơ hình kết phần tử hữu hạn lưới 20x20x1 h- refinement (uniform mesh) 44 Hình 4.8 Quan hệ số bậc tự lượng biến dạng h- refinement 46 Hình 4.9 Quan hệ số bậc tự sai số tương đối h- refinement 46 Hình 4.10 Quan hệ số bậc tự số hiệu dụng h- refinement 46 Hình 4.11 Kết phần tử hữu hạn lưới 4x4x2 p- refinement (uniform mesh) 47 Hình 4.12 Kết phần tử hữu hạn lưới 4x4x5 p- refinement (uniform mesh) 48 Hình 4.12 Kết phần tử hữu hạn lưới 4x4x5 p- refinement (uniform mesh) 48 Hình 4.14 Quan hệ số bậc tự lượng biến dạng p- refinement 49 Hình 4.15 Quan hệ số bậc tự sai số tương đối p- refinement 50 Hình 4.16 Quan hệ số bậc tự số hiệu dụng p- refinement 50 iv   Luan van DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AISI American Iron and Steel Institute 18T Dof(s) FEM Degree(s) of freedom Finite Element Method 18T OCM Optimality Criteria Method GA Genetic Algorithm ACO Ant Colony Optimization CS-DSG3 Cell-based Smoothed Discrete Shear Gap method SSSS Simply supported on all edges CCCC Clamped on all edges v   Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 06 tháng 04 năm 2020 THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thơng tin chung: - Tên đề tài: Phân tích, đánh giá độ tin cậy cho mối hàn laser - Mã số: T2019-09TĐ - Chủ nhiệm: Nguyễn Nhựt Phi Long - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: 12 tháng Mục tiêu: Đánh giá độ tin cậy phương pháp h -, p- refinement cho mối hàn laser Tính sáng tạo: Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn có tốc độ hội tụ nhanh theo cấp số nhân độ tin cậy cao: giải thuật tự động phát sinh lưới tự động tăng bậc đa thức xấp xỉ thực giúp cho công việc tính tốn linh hoạt đa dạng h-refinement: cải thiện kết cách sử dụng lưới mịn loại phần tử Phương pháp đề cập đến việc giảm độ dài đặc trưng (h) phần tử, chia phần tử có thành hai nhiều phần tử mà không thay đổi loại phần tử sử dụng p-refinement: Cải thiện kết cách sử dụng lưới tăng độ xác trường chuyển vị phần tử Phương pháp đề cập đến việc tăng mức độ đa thức hoàn chỉnh cao (p) phần tử mà không thay đổi số lượng phần tử sử dụng Kết nghiên cứu: Bản phân tích, đánh giá độ tin cậy phương pháp h -, p- refinement cho mối hàn laser Thông tin chi tiết sản phẩm: - Sản phẩm khoa học: + Báo cáo khoa học (ghi rõ số lượng, giá trị khoa học): k + Bài báo khoa học (ghi rõ đầy đủ tên tác giả, tên báo, tên tạp chí, số xuất bản, năm xuất bản): 01 báo chấp nhận đăng Tạp chí ESCI, Web of Science – WoS: Long Nguyen-Nhut- Phi1, Son Nguyen-Hoai2, Quan Nguyen3, Phong LeThanh4, Dai Mai-Duc5, The Reliable Estimation for The Laser Weld by The h- and prefinement of The Finite Element Method, Journal of Mechanics of Continua and Mathematical Sciences (JMCMS), ISSN (Print) 0973 –8975 ISSN (Online) 2454 – 7190, Vol – 15, No – 5, May, 2020 Edition 01 báo đăng Tạp chí Quốc tế khác Long Nguyen-Nhut-Phi, Son Nguyen-Hoai, Quan Nguyen, EVALUATE THE STRAIN ENERGY ERROR FOR THE LASER WELD BY THE H-REFINEMENT OF vi Luan van THE FINITE ELEMENT METHOD, IJIRAE::International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering, ISSN: 2349-2163, Volume 6, 586-591, 2019 (doi:10.26562/IJIRAE.2019.SPAE10081, http://www.ijirae.com/volumes/Vol6/iss09/01.SPAE10081.pdf) - Sản phẩm ứng dụng (bao gồm vẽ, mơ hình, thiết bị máy móc, phần mềm…, ghi rõ số lượng, quy cách, công suất….): Báo cáo phân tích Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Góp phần nâng cao chất lượng kết cấu thép - Phục vụ công tác nghiên cứu khoa học, đào tạo sau đại học - Chuyển giao trực tiếp kết nghiên cứu Bộ môn Hàn & CNKL – Khoa CKM – ĐHSPKT TpHCM, Công ty Trường Đại học liên quan Trưởng Đơn vị (ký, họ tên) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) GV ThS Nguyễn Nhựt Phi Long vii Luan van International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE) ISSN: 2349-2163 Issue 09, Volume (September 2019) www.ijirae.com IV NUMERICAL RESULTS Fig The finite element model Fig The deformed model Fig The displacement field in the x-direction Fig The normal stress field in the x-direction TABLE I- THE H-REFINEMENT ERROR ESTIMATION RESULTS Mesh Element numbers Dofs The FEM strain energy 10x10 11x11 12x12 13x13 14x14 15x15 16x16 17x17 18x18 19x19 20x20 500 605 720 845 980 1125 1280 1445 1620 1805 2000 1122 1344 1586 1848 2130 2432 2754 3096 3458 3840 4242 0.614324438 0.614415158 0.614489235 0.614550606 0.614602102 0.614645795 0.614683239 0.614715611 0.614743821 0.614768580 0.614790452 The extra CPU time strain energy (s) 0.6151587149 0.6151357316 0.6151203606 0.6151100296 0.6151028451 0.6150978253 0.6150942646 0.6150917687 0.6150899289 0.6150885422 0.6150875415 4.311 6.466 10.007 15.431 23.057 33.682 49.702 66.657 92.058 122.959 166.091  FEM extra (%) (%) 5.634525995 5.502347809 5.392015867 5.298867385 5.219426836 5.151060698 5.091743887 5.039898373 4.994279531 4.953894817 4.917944624 3.682658519 3.422580574 3.203154843 3.015739461 2.853210237 2.71088754 2.585019044 2.472948899 2.372119294 2.280763997 2.197735303  0.653588 0.622022 0.594055 0.569129 0.546652 0.526278 0.507688 0.490674 0.474967 0.460398 0.446881 IJIRAE: Impact Factor Value – Mendeley (Elsevier Indexed); Citefactor 1.9 (2017); SJIF: Innospace, Morocco (2016): 3.916 | PIF: 2.469 | Jour Info: 4.085 | ISRAJIF (2017): 4.011 | Indexcopernicus: (ICV 2016): 64.35 IJIRAE © 2014- 19, All Rights Reserved Page–589 Luan van International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE) ISSN: 2349-2163 Issue 09, Volume (September 2019) www.ijirae.com Fig The error estimation by the Richardson extrapolation technique Fig The convergence curve V CONCLUSIONS This paper implemented an assessment of the strain energy error for the tensile laser weld by the h-refinement of the FEM in two-dimensional mesh with the quadrilateral element The base material of the butt weld is AISI 1018 steel highness 8mm Corresponding to the mesh size, number of elements, and degrees of freedom, Table has shown the relative error results of the strain energy 4.917944624   FEM (%)  5.634525995 , 2.197735303  extra (%)  3.682658519 and the effective index  in the (0.446881 – 0.653588) range This result is reliable, satisfying: ≤  (%) ≤ 10,  ≤ 1.2 ([12]) REFERENCES L Demkowicz, Ph Devloo, J.T Oden, On an h-type mesh-refinement strategy based on minimization of interpolation errors, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Volume 53, Issue 1, Pages 6789, ISSN 0045-7825, 1985 https://doi.org/10.1016/0045-7825(85)90076-3 I Babuška, B.Q Guo, The h, p and h-p version of the finite element method; basis theory and applications, Advances in Engineering Software, Volume 15, Issues 3–4, Pages 159-174, ISSN 0965-9978, 1992 https://doi.org/10.1016/0965-9978(92)90097-Y Andersson, B , Falk, U , Babus̆ ka, I and Von Petersdorff, T., Reliable stress and fracture mechanics analysis of complex components using a h–p version of FEM Int J Numer Meth Engng., 38: 2135-2163, 1995 https://doi.org/10.1002/nme.1620381302 Babuška, I., Petersdorff, v.T & Andersson, B., Computation of the vertex singularity factors for laplace equation in dimensions, Tech Note BN-1140, Institute for Physical Science and Technology, University of Maryland, USA, 1992 W Rachowicz, An anisotropic h-type mesh-refinement strategy, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Volume 109, Issues 1–2, Pages 169-181, ISSN 0045-7825, 1993 https://doi.org/10.1016/00457825(93)90231-L IJIRAE: Impact Factor Value – Mendeley (Elsevier Indexed); Citefactor 1.9 (2017); SJIF: Innospace, Morocco (2016): 3.916 | PIF: 2.469 | Jour Info: 4.085 | ISRAJIF (2017): 4.011 | Indexcopernicus: (ICV 2016): 64.35 IJIRAE © 2014- 19, All Rights Reserved Page–590 Luan van International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE) ISSN: 2349-2163 Issue 09, Volume (September 2019) www.ijirae.com Michael R Dörfel, Bert Jüttler, Bernd Simeon, Adaptive isogeometric analysis by local h-refinement with Tsplines, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Volume 199, Issues 5–8, Pages 264-275, ISSN 0045-7825, 2010 https://doi.org/10.1016/j.cma.2008.07.012 Carrizalez-Vazquez, M., Alvarez-Vera, M., Hernández-Rodríguez, A., Orona-Hinojos, J., Sandoval-Vázquez, G., & Acevedo-Dávila, J., Effect of Laser Welding on the Mechanical Properties AISI 1018 Steel, MRS Advances, 2(64), 4031-4039, 2017 https://doi.org/10.1557/adv.2017.599 Information on http://amet-me.mnsu.edu/UserFilesShared/DATA_ACQUISITION/mts/MaterialData/MaterialData_68091018ColdDrawn.pdf Information on http://www.yandreou.com/wp-content/uploads/2014/08/AISI-1018-Mild-Low-Carbon-Steel-PDF.pdf 10.Information on http://www.engr.mun.ca/~katna/5931/STRAIN%20ENERGY-ImpactLoading.pdf 11.Information on http://homepages.engineering.auckland.ac.nz/~pkel015/SolidMechanicsBooks/Part_I/BookSM_Part_I/08_Energy/08_Ene rgy_02_Elastic_Strain_Energy.pdf 12.P.Beckers, H.G.Zhong, Error estimation and mesh adaptation in engineering analysis – a review of the methods and future trends, Université de Liège, LTAS SA-159, 1992 (ISBN 84-87867-16-2) IJIRAE: Impact Factor Value – Mendeley (Elsevier Indexed); Citefactor 1.9 (2017); SJIF: Innospace, Morocco (2016): 3.916 | PIF: 2.469 | Jour Info: 4.085 | ISRAJIF (2017): 4.011 | Indexcopernicus: (ICV 2016): 64.35 IJIRAE © 2014- 19, All Rights Reserved Page–591 Luan van Luan van Luan van BM 02TĐ Thuyết minh đề tài KH&CN cấp Trường trọng điểm TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NĂM 2019 TÊN ĐỀ TÀI Phân tích, đánh giá độ tin cậy cho mối hàn MÃ SỐ ĐỀ TÀI: 2019-09TĐ laser MÃ SỐ THEO LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: 20302 MÃ SỐ THEO MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: 1303 LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU Môi trường Tự nhiên Kỹ thuật Kinh tế; XH-NV Nơng Lâm ATLĐ Giáo dục Y Dược Sở hữu trí tuệ THỜI GIAN THỰC HIỆN X LOẠI HÌNH NGHIÊN CỨU Cơ Ứng dụng Triển khai X 12 tháng CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI Tên quan: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0838.968.641 Địa chỉ: Số 01 Võ Văn Ngân Quận Thủ Đức Thành phố Hồ Chí Minh CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ tên: Nguyễn Nhựt Phi Long Học vị: Thạc sĩ Chức danh khoa học: Giảng viên Năm sinh: 1981 Đơn vị công tác: Khoa CKM – ĐHSPKT Di động: 0918347596 Tp HCM E-mail: longnnp@hcmute.edu.vn NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI TT Đơn vị công tác lĩnh vực chun mơn NGUYỄN HỒI Khoa Xây dựng SƠN Họ tên NGUYỄN QUẬN ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị nước Nội dung nghiên cứu cụ thể giao Tổng hợp, đánh giá Chữ ký Khoa KTCN – Trường Mơ hình tốn cho mối hàn điểm Đại học Phạm Văn Đồng phương pháp hàn laser – Quảng Ngãi Nội dung phối hợp nghiên cứu Luan van Họ tên người đại diện đơn vị 10 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 10.1 Ngồi nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài giới, liệt kê danh mục cơng trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài trích dẫn đánh giá tổng quan) Ngày nay, phương pháp phân tích phần tử hữu hạn sử dụng ngày nhiều việc phát triển quy trình đáng tin cậy nhanh chóng cho kỹ sư cần thiết Phương pháp phần tử hữu hạn lưới tương thích chủ đề đánh giá mở rộng với mục tiêu đạt độ xác cao chi phí tính tốn thấp Với h- refinement, lưới phần tử hữu hạn nâng cấp liên tục theo cách giảm lỗi rời rạc Phương pháp tùy thuộc vào sơ đồ làm mịn, chuẩn sai số đánh giá, cách giải phương trình kỹ thuật lập trình máy tính Hiện tại, vài chương trình phần tử hữu hạn thương mại tích hợp h-refinement đem lại kết xác cao Tuy nhiên, hiệu tính tốn phương pháp để cập chưa đạt đến điểm tối ưu Mục tiêu nghiên cứu nghiên cứu sâu phát triển phương pháp hiệu cho toán học đàn hồi hai chiều, không h-refinement mà p-refinement h-p- refinement Với h-refinement đề cập đến việc giảm độ dài đặc trưng (h) phần tử, cải thiện kết với lưới mịn cho loại phần tử; p-refinement cho thấy việc tăng mức độ đa thức hoàn chỉnh cao (p) phần tử mà không thay đổi số lượng phần tử sử dụng Tuy nhiên, bậc đa thức p hàm dạng làm giàu cách thêm số hạng bậc cao mà không làm thay đổi hàm dạng bậc thấp có Bậc thực tế hàm chạy từ p = đến p = Các hàm hình dạng tạo từ đa thức Legendre gọi hàm dạng Hierarchical Zeinkiewicz (2000) Việc kết nối h-refinement p-refinement gọi h-p-refinement cho kết tốc độ hội tụ theo cấp số nhân (Babuska cộng (1986)) Việc hồn tất tính tốn giải pháp gọi phương pháp phần tử hữu hạn với h- refinement, p- refinement, h-prefinement Trong hai phương pháp h- refinement, p- refinement cho kết xác cao, một vấn đề đặt làm để thủ tục so sánh với nhau? h- refinement tích hợp vào code phần tử hữu hạn có Do đó, h-refinement phổ biến rộng rãi chương trình thương mại so với p-refinement Tuy nhiên, tài liệu toán xấp xỉ mơ số cho thấy p-refinement có nhiều lợi Nếu xét số bậc tự do, tốc độ hội tụ prefinement hai lần so với h- refinement, bao gồm có mặt điểm kỳ dị (Babuska cộng (1986)) Điều kiện ma trận độ cứng phần tử loại p phần tử loại h (phần tử Lagrange) Điều cho phép sử dụng giải lặp hệ phương trình phương pháp prefinement Promwungkwa (1998), việc chia lưới p-refinement đơn giản hrefinement (Babuska cộng (1986)) Các hàm dạng Hierarchical cho phép sử dụng giá trị ma trận độ cứng lần lặp Kết cho thấy p-refinement giải pháp tiếp cận tốt Phân tích p-refinement có loại bản:  Phân tích p đồng nhất: Trong trường hợp này, thứ tự hàm hình dạng lưới phần tử hữu hạn tăng đồng giá trị hội tụ đến độ xác mong muốn Việc sử dụng kết phân tích p thống hệ phương trình lớn địi hỏi máy tính tốc độ cao để giải phương trình, đặc biệt phân tích ba chiều với phần tử bậc cao Promwungkwa (1998)  Phân tích p khơng đồng nhất: Lưới nâng cấp cục cách tăng thứ tự Luan van hàm dạng số vùng chọn bên lưới phần tử có chứa lượng lớn sai số Đối với điều này, số sai số sử dụng để chọn vùng phần tử sàng lọc bắt buộc Một số sai số coi tham số phản hồi tính tốn từ thơng tin có sẵn giải pháp trước Việc sử dụng phân tích p khơng đồng p-refinement giúp cải thiện nhớ máy tính, chi phí tính tốn, cần cơng suất tính tốn để giải phương trình Một vài đánh giá sai số phát triển sử dụng kỹ thuật Tuy nhiên, cách đánh giá chuyên sâu tính toán cần xác thực cho phần tích kỹ thuật thực tế Promwungkwa (1998) Thêm vào đó, đánh giá sai số đề cập dạng chuẩn lượng Đại lượng khác hẳn đại lượng quan tâm phân tích học vật rắn, thường ứng suất chuyển vị điểm cụ thể miền khảo sát Ngoài hội tự lượng không bao gồm hội tụ ứng suất Sự phát triển cho đánh giá sai số xác trường ứng suất dẫn đến cách hiệu cho việc kiểm sốt q trình sàng lọc Promwungkwa (1998) cung cấp thơng tin có giá trị để kiểm tra hội tụ ứng suất Một khó khăn phát sinh q trình phân tích p- refinement khơng đồng quy trình sàng lọc tạo sở liệu phức tạp Điều nhiều bậc tự mới, liên quan đến hảm dạng bậc cao giới thiệu gần đây, thêm vào chưa có qui luật đánh số lưới hiệu Một lưu lịch sử thực cho cạnh, mặt khối phần tử để theo dõi thông tin liệu cần thiết nâng cấp lưới kiểm tra khả tương thích phần tử Các giá trị ma trận độ cứng phụ phần tử đáp ứng tương tác số bậc tự tương ứng hàm dạng bậc cao số bậc tự tổn dạng chương trình cho việc giải phương trình đánh giá sai số Sự phức tạp tạo nhu cầu đánh giá cấu trúc liệu cục bộ/toàn cục mà lưu trữ cung cấp tất liệu tạo cho trình sáng lọc hiệu Cùng với phát triển mạnh cơng cụ hỗ trợ tính tốn, nghiên cứu tối ưu hóa kết cấu phát triển ngày mạnh mẽ Một số nghiên cứu tiêu biểu kể đến như: nghiên cứu Kam Chang (1989), H.Fukunaga G.N.Vanderplaats (1991), G.B.Chai cộng (1993), Lee (1994), F.Americh M.Serra (2008) S.N.Omkar cộng (2008), v.v Các nghiên cứu tập trung phát triển thuật giải tối ưu hóa cho kết cấu dạng composite nhiều lớp như: phương pháp Quasi-Newton, phương pháp tiêu chuẩn tối ưu (Optimality Criteria MethodOCM), phương pháp quy hoạch toán học (Mathematical programming method), phương pháp đơn hình (Complex Optimization Algorithm), giải thuật di truyền (GA), giải thuật đàn kiến (Ant Colony Optimization-ACO), v.v biến thể chúng Biến thiết kế tốn thường góc hướng sợi, chiều dày lớp, vật liệu composite nhiều lớp có điều kiện biên tựa đơn (SSSS) ngàm (CCCC), chịu tải trọng mặt phẳng Hàm mục tiêu cực tiểu lượng biến dạng, cực tiểu trọng lượng cực đại lực gây ổn định, chịu ràng buộc chuyển vị, cường độ hay tần số dao động [1] I.Babuska, O.C Zeinkiewicz, J.Gago, E.R.de.A.Oliveira (1986), Accuracy estimates and adaptive refiments in finite element computations, John Wiley & Sons [2] O.C Zeinkiewicz (2000) The finite element method, 4rd ed., McGraw-Hill, New York [3] A.Promwungkwa (1998) Data structure and error estimation for an adaptive prefinement finite element method in 2-D and 3-D solids, PhD thesis, Placksburg, Virginia, Luan van April [4] J.N.Reddy (2004) Mechanics of laminated Composite Plates and shell Theory and Analysis.2nd.Ed.CRC Press [5] G.R.Liu, T.Nguyen Thoi, Dai Ky, Lam Ky (2007) Theoretical aspects of the smoothed finite element method (S-FEM) International Journal for Numericial Method In Engineering 71:902-930 [6] T.Y.Kam and R.R.Chang (1989) Optimal design of laminated composite plates with dynamic and static considerations Compurers & Structures, Vol.32, No.2, pp.387-393 [7] Y.S.Lee et al (1994) Optimal design of hybrid laminated composite plates with dynamic and static constraints Compurers & Srructures, Vol.500, No.6, pp.797-803 [8] H.Fukunaga and G.N.Vanderplaat (1991) Strength optimization of laminated composites with respect to layer thickness and/or layer orientation angle Computers & Structures, Vol.40, No.6, pp.1429-1439 [9] G.B.Chai et al (1993) Buckling strength optimization of laminates composite plates Computers & Structures, Vol.46, No.1, pp.77-82 [10] F.Aymerich and M.Serra (2008) Optimization of laminate stacking sequence for maximum buckling load using the ant colony optimization (ACO) metaheuristic Composites: Part A, Vol.39, No.2, pp.262–272 [11] S.N.Omkar et al (2008) Vector evaluated particle swarm optimization (VEPSO) for multi-objective design optimization of composite structures Computers & Structures, Vol.86, No.1-2, pp.1-14 [12] S.N.Omkar et al (2008) Artificial immune system for multi-objective design optimization of composite structures Engineering Applications of Artificial Intelligence, Vol.21, No.8, pp 1416-1429 [13] P.Beckers, H.G.Zhong, Error estimation and mesh adaptation in engineering analysis – a review of the methods and future trends, 1992, Université de Liège, LTAS SA-159 10.2 Trong nước (phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài Việt Nam, liệt kê danh mục công trình nghiên cứu, tài liệu có liên quan đến đề tài trích dẫn đánh giá tổng quan) Nghiên cứu Trần Ích Thịnh cộng (2006), nhằm tính tốn tối ưu vật liệu composite nhiều lớp có gắn áp điện biến thiết kế điện thế, vị trí miếng dán áp điện góc hướng sợi Trong nghiên cứu này, hàm mục tiêu cực đại hiệu ứng áp điện phương pháp tối ưu sử dụng phương pháp giải thuật di truyền Nghiên cứu Nguyễn Thời Trung Ngô Thành Phong (2004) sử dụng phương pháp giải thuật di truyền (GA) chương trình xấp xỉ lồi để cực tiểu hóa lượng biến dạng cho composite nhiều lớp chịu tải trọng mặt phẳng Cũng theo ghi nhận tác giả, có đề tài luận văn Thạc sỹ Trần Văn Dần (2013) nghiên cứu tối ưu hóa dựa độ tin cậy composite nhiều lớp sử dụng phần tử CSDSG3 Trong nghiên cứu này, giải thuật tối ưu dựa độ tin cậy sử dụng giải thuật dần (MSA) [14] Trần Ích Thịnh Trần Hữu Quốc (2006) Phân tích học kết cấu composite lớp có gân gia cường phương pháp phần tử hữ hạn Hội nghị khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 8, Thái Nguyên [15] Trần Ích Thịnh Lê Kim Ngọc (2006) Phân tích học vật liệu composite áp điện Hội Luan van nghị khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 8, Thái Nguyên [16] Trần Minh Tú Trần Ích Thịnh (2006) Tính tốn bền kết cấu tấm, vỏ composite lớp cốt sợi thủy tinh theo lý thuyết chuyển vị bậc cao Hội nghị khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 8, Thái Nguyên [17] Trần Văn Dần (2013) Tối ưu hóa dựa độ tin cậy composite laminate giải thuật di truyền phần tử CS-DSG3 Luận văn thạc sĩ, Đại học Bách Khoa TP HCM [18] T Nguyen Thoi and P Ngo Thanh (2004) Applying the genetic algorithm and the consequential convex approximation programming for composite structure optimization VietNam Journal of Mechanics, vol 26, no 4, pp 247-256 10.3 Danh mục cơng trình cơng bố thuộc lĩnh vực đề tài chủ nhiệm thành viên tham gia nghiên cứu (họ tên tác giả; báo; ấn phẩm; yếu tố xuất bản) 11 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Phá hủy kết cấu hàn quan tâm từ lâu Đánh giá độ bền độ ổn định kết cấu hàn định kỳ sau thời gian sử dụng yêu cầu quan trọng, nhằm phát huy tối đa hiệu sử dụng kết cấu hàn Thực tế Việt Nam, Công ty Chế tạo thiết bị dầu khí; Cơng ty Doosan – KCN Dung Quất; Tổng Công ty Rượu, bia nước giải khát Sài Gịn; Nhà máy nhiệt điện tuabin khí,… q trình phá hủy chi tiết, cụm chi tiết có mối ghép hàn điều đáng lo ngại Trong phương pháp đánh giá độ bền độ ổn định cơng trình, việc phân tích ứng xử kết cấu có vết nứt tĩnh vết nứt lan truyền phương pháp phần tử hữu hạn giữ vai trò quan trọng Tuy nhiên, hầu hết phương pháp phân tích chưa xét đến phân bố ngẫu nhiên hình học vật lý kết cấu có xuất vết nứt Ứng dụng mô số kết thí nghiệm thực tế phản ánh xác ứng xử kết cấu thép có vết nứt thực tế 12 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Ứng dụng mô số phân tích, đánh giá độ tin cậy cho mối hàn điểm phương pháp hàn laser Một kỹ thuật đánh giá tin cậy : với ≤ (%) ≤ 10, 0.8 ≤  ≤ 1.2, lúc SD ≤ 0.2 ([13]) 13 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 13.1 Đối tượng nghiên cứu - Mối hàn điểm phương pháp hàn laser 13.2 Phạm vi nghiên cứu Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn phân tích, đánh giá độ tin cậy mối hàn điểm phương pháp hàn laser 14 CÁCH TIẾP CẬN, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14.1 Cách tiếp cận - Tìm hiểu nhu cầu thực tế tính khả thi đề tài 14.2 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu - Tham khảo chun gia - Tính tốn mơ 15 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN 15.1 Nội dung nghiên cứu (trình bày dạng đề cương nghiên cứu chi tiết) Chương 1: Mở đầu Luan van Chương 2: Giới thiệu công nghệ hàn laser ứng dụng Chương 3: Mơ hình tốn cho mối hàn điểm phương pháp hàn laser Chương 4: Phân tích, đánh giá độ tin cậy cho mối hàn điểm phương pháp hàn laser Chương 5: Kết luận 15.2 Tiến độ thực STT Các nội dung, công việc thực Sản phẩm Thời gian Người thực Giới thiệu công nghệ hàn laser ứng dụng Bản thuyết minh 02 Nguyễn Nhựt Phi Long Mơ hình tốn cho mối hàn điểm phương pháp hàn laser Mơ hình tốn 03 Nguyễn Quận Phân tích, đánh giá độ tin cậy cho mối hàn điểm phương pháp hàn laser Bản phân tích 05 Nguyễn Hồi Sơn; Nguyễn Nhựt Phi Long Nghiên cứu tài liệu; Viết thuyết minh Bản thuyết minh 02 Nguyễn Nhựt Phi Long (số tháng) 16 SẢN PHẨM 16.1 Sản phẩm khoa học Sách chuyên khảo Sách tham khảo Giáo trình Bài báo đăng tạp chí nước ngồi Bài báo đăng tạp chí nước Bài đăng kỷ yếu hội nghị, hội thảo quốc tế 16.2 Sản phẩm đào tạo Nghiên cứu sinh Cao học 16.3 Sản phẩm ứng dụng Mẫu Tiêu chuẩn Tài liệu dự báo Phương pháp Dây chuyền công nghệ Vật liệu Qui phạm Qui trình cơng nghệ Chương trình máy tính Báo cáo phân tích Thiết bị máy móc Sơ đồ, thiết kế Luận chứng kinh tế Bản kiến nghị Bản quy hoạch X 16.4 Các sản phẩm khác 16.5 Tên sản phẩm, số lượng yêu cầu khoa học sản phẩm Stt Tên sản phẩm Số lượng Bài báo khoa học 01 Yêu cầu khoa học Tạp chí Quốc tế có số ISI 17 HIỆU QUẢ (giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội) - Góp phần nâng cao chất lượng cơng trình kết cấu hàn - Phục vụ công tác nghiên cứu khoa học, đào tạo sau đại học 18 PHƯƠNG THỨC CHUYỂN GIAO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỊA CHỈ ỨNG DỤNG - Chuyển giao trực tiếp kết nghiên cứu Bộ môn Hàn & CNKL – Khoa CKM –ĐHSPKT TpHCM, Công ty Trường Đại học liên quan Luan van Luan van Phụ Lục CÁC KHOẢN CHI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Bảng Chi công lao động tham gia trực tiếp thực đề tài (Đơn vị: triệu đồng) TT Nội dung chi Giới thiệu công nghệ hàn laser ứng dụng Nguồn kinh phí Dự kiến kết Thời gian Thành tiền NSNN Khác Bản thuyết minh tháng 4,0 4,0 Mơ hình tốn tháng 15,0 15,0 Bản phân tích, đánh giá tháng 25,0 25,0 Bản thuyết minh tháng 2,0 2,0 46,0 46,0 Ghi Mơ hình tốn cho mối hàn điểm phương pháp hàn laser Phân tích, đánh giá độ tin cậy cho mối hàn điểm phương pháp hàn laser Nghiên cứu tài liệu; Viết thuyết minh Cộng Bảng Chi mua nguyên nhiên vật liệu (Đơn vị: triệu đồng) TT Nội dung chi Đơn vị tính Số lượng Đơn giá Cộng Nguồn kinh phí Thành tiền NSNN Khác 0 0 0 Ghi Bảng Chi bảo trì sửa chữa, mua sắm tài sản cố định (Đơn vị: triệu đồng) TT Nội dung chi Đơn vị tính Số lượng Cộng Luan van Đơn giá Nguồn kinh phí Thành tiền NSNN Khác 0 Ghi Luan van S K L 0 Luan van ... Mối hàn giáp mối phương pháp hàn laser 1.7 Phạm vi nghiên cứu: Đánh giá sai số, tốc độ hội tụ, độ tin cậy phương pháp phần tử hữu hạn với h-, prefinement cho mối hàn giáp mối thép AISI 1018 laser. .. tháng Mục tiêu: Đánh giá độ tin cậy phương pháp h -, p- refinement cho mối hàn laser Tính sáng tạo: Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn có tốc độ hội tụ nhanh theo cấp số nhân độ tin cậy cao: giải... mức độ đa thức hoàn chỉnh cao (p) phần tử mà không thay đổi số lượng phần tử sử dụng Kết nghiên cứu: Bản phân tích, đánh giá độ tin cậy phương pháp h -, p- refinement cho mối hàn laser Thông tin