Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP lu an BÙI THỊ MẬN n va p ie gh tn to d oa nl w TÍNH TỐN VÀ MÔ PHỎNG SỐ TẤM COMPOSITE LÕI TỔ ONG CHỊU TẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG NHẤT HÓA ll u nf va an lu oi m LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC z at nh KỸ THUẬT CƠ KHÍ z m co l gm @ va http://lrc.tnu.edu.vn n Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN an Lu Thái Nguyên - Năm 2019 ac th si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP lu an va n BÙI THỊ MẬN gh tn to p ie TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG SỐ TẤM COMPOSITE LÕI TỔ ONG CHỊU TẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG NHẤT HÓA nl w d oa Chuyên ngành: Kỹ thuật khí an lu u nf va LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT CƠ KHÍ ll oi m z at nh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC z PGS.TS DƯƠNG PHẠM TƯỜNG MINH gm @ an Lu Thái Nguyên - Năm 2019 m co l TS TRẦN NGỌC GIANG n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN si CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ lu an n va p ie gh tn to Họ tên tác giả luận văn: Bùi Thị Mận Đề tài luận văn: Tính tốn mơ số composite lõi tổ ong chịu tải phương pháp đồng hóa Chun ngành: Kỹ thuật khí Mã số: Tác giả, Cán hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 02/6/2019 với nội dung sau: oa nl w tháng năm 2019 d Thái Nguyên, ngày lu Tác giả luận văn u nf va an Cán hướng dẫn Bùi Thị Mận ll PGS.TS Dương Phạm Tường Minh oi m z at nh TS Trần Ngọc Giang z PGS.TS Vũ Ngọc Pi m co l gm @ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si LỜI CAM ĐOAN Tên là: Bùi Thị Mận Học viên lớp cao học khóa K20 – chuyên ngành: Kỹ thuật khí, trường Đại học Kỹ thuật cơng nghiệp – Đại học Thái nguyên Tôi xin cam đoan, cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn PGS.TS Dương Phạm Tường Minh TS Trần Ngọc Giang Ngồi thơng tin trích dẫn từ tài liệu tham khảo liệt kê, số liệu, lu kết luận văn trung thực chưa công bố bất an n va kỳ cơng trình nghiên cứu khác tn to Thái Nguyên, tháng năm 2019 p ie gh Tác giả luận văn oa nl w d Bùi Thị Mận ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới giáo viên hướng dẫn khoa học, thầy giáo PGS.TS Dương Phạm Tường Minh TS Trần Ngọc Giang tận tình hướng dẫn, bảo tạo điều kiện giúp đỡ tơi hồn thành cơng trình nghiên cứu lu Tơi xin cám ơn Ban giám hiệu, Khoa Cơ khí, mơn Thiết kế khí, phịng ban chức trường Đại học Kỹ thuật cơng nghiệp Thái Ngun tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập an n va Tơi xin chân thành cảm ơn động viên khích lệ gia đình, bạn bè, đồng nghiệp suốt thời gian học tập thực luận văn gh tn to p ie Thái Nguyên, tháng năm 2019 d oa nl w Tác giả luận văn va an lu ll u nf Bùi Thị Mận oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si MỤC LỤC Trang bìa phụ……………………………………………………………………… i Lời cam đoan .ii Lời cảm ơn iv Mục lục v Bảng ký hiệu chữ viết tắt vii Danh mục bảng biểu viii Danh mục đồ thị ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài lu Mục tiêu nghiên cứu đề tài an va Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài n Kết đạt gh tn to Cấu trúc luận văn p ie Chương TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CƠ HỌC VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU COMPOSITE PHỨC TẠP 1.1 Vật liệu composite w oa nl 1.2 Tấm composite 19 d 1.3 Tấm composite sandwich 22 lu an 1.4 Composite sandwich lõi tổ ong 25 u nf va Chương MƠ HÌNH ĐỒNG NHẤT HĨA CHO TẤM COMPOSITE SANDWICH ll LÕI TỔ ONG 34 2.1 Giới thiệu 34 oi m z at nh 2.2 Nhắc lại lý thuyết đàn hồi lý thuyết 34 2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn tính tốn composite nhiều lớp chịu z uốn 40 @ gm 2.4 Xây dựng công thức đồng hóa 41 l Chương HỢP THỨC HOÁ MƠ HÌNH ĐỒNG NHẤT HỐ 51 m co 3.1 Kéo theo phương x liên quan đến Nx 53 3.2 Kéo theo phương y liên quan đến Ny 54 an Lu 3.3 Uốn quanh trục y liên quan đến Mx 55 n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si 3.4 Uốn quanh trục x liên quan đến My 55 3.5 Cắt mặt phẳng xy liên quan đến Nxy mặt vng góc trục x 56 3.6 Cắt mặt phẳng xy liên quan đến Nyx mặt vng góc với trục y 57 3.7 Uốn ngang phẳng mặt phẳng yz liên quan đến My Ty 58 3.8 Uốn ngang phẳng mặt phẳng xz liên quan đến Mx Tx 59 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên đại lượng Ký hiệu Các chuyển vị điểm q(x, y, z) uq, vq, wq Các chuyển vị điểm p(x, y, 0) u, v, w x Góc xoay pháp tuyến z x góc xoay quanh trục y y Góc xoay pháp tuyến z y góc xoay quanh trục -x (x=y) lu an n va (y=-x) Véc tơ độ cong gh tn to x , y p ie Các góc xoay mặt trung bình quanh trục y trục x tương ứng Lực màng oa nl w N x , N y , N xy d M x , M y , M xy Mô men uốn, xoắn an lu Lực cắt ngang ll u nf va Tx , Ty oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN si DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Mức độ sử dụng composite polyme sợi cacbon năm1980 Bảng 2: Một số tính chất vật liệu kim loại vật liệu composite 10 Bảng 3: Đặc tính nhiệt số vật liệu 11 Bảng 4: Một số ứng dụng ban đầu vật liệu composite máy bay quân 12 Bảng 5: Các thơng số hình học lỗ tổ ong 30 Bảng 6: Trình bày tóm tắt đặc điểm hình học học số loại lõi tổ ong thường sử dụng 31 lu Bảng 3.1 Thuộc tính lớp đơn hướng tạo thành lớp vỏ composite sandwich .51 an n va gh tn to Bảng 3.2 Thuộc tính lớp giấy làm lõi sandwich .51 Bảng 3.3 Thơng số hình học lỗ tổ ong giấy .52 Bảng 3.4 Thuộc tính khối đặc đồng tương đương .53 Bảng 3.5 So sánh Abaqus 3D-Shell 3D-Solid kéo theo phương x .54 ie Bảng 3.6 So sánh Abaqus 3D-Shell 3D-Solid kéo theo phương y .54 p Bảng 3.7 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid uốn quanh trục y 55 Bảng 3.8 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid uốn quanh trục x 56 Bảng 3.9 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid cho cắt mặt phẳng xy với lực tác dụng theo phương y .57 Bảng 3.10 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid cho cắt mặt phẳng xy với lực tác dụng theo phương x 58 Bảng 3.11 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid cho uốn ngang phẳng mặt phẳng zy .59 Bảng 3.12 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid cho uốn ngang phẳng mặt phẳng zy .60 d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Mơ hình đồng hóa composite lõi tổ ong .2 Hình 1.2 Tỷ lệ composite máy bay tàu lượn 15 Hình 1.3 Ứng dụng chế tạo động tên lửa xuyên lục địa 16 Hình 1.4 Ứng dụng chế tạo máy bay 16 Hình 1.5 Ứng dụng công nghiệp ôtô 17 lu Hình1 Ứng dụng cơng nghiệp tàu thủy 17 Hình 1.7 Ứng dụng dụng cụ thể thao 17 Hình 1.8 Ứng dụng cơng nghiệp bao bì 18 Hình 1.9 Ứng dụng kết cấu xây dựng .18 Hình 1.10 Các loại vật liệu composite 20 an n va gh tn to Hình 1.11 Lớp vật liệu composite 20 Hình 1.12 Mơ hình cấu trúc composite nhiều lớp 20 Hình 1.13 Hệ trục vật liệu hệ trục quy chiếu chung 21 p ie Hình 1.14 Tấm sandwich lõi đặc 23 Hình 1.15 Tấm sandwich lõi rỗng 24 Hình 1.16 Cấu trúc sandwich lõi tổ ong 25 Hình 1.17 Tấm sandwich lõi tổ ong 26 oa nl w d Hình 1.18 Quá trình sản xuất lõi tổ ong: Bằng trình mở rộng (trên), Bằng q trình cán lượn sóng (dưới) 28 Hình 1.19 Hình dáng hình học lỗ tổ ong 30 Hình 1.20 Mơ hình tương đương cho sandwich lõi tổ ong 33 u nf va an lu ll Hình 2.1 Lực màng, mô men uốn-xoắn lực cắt ngang 39 Hình 2.2 Phân tố thể tích đại diện cho lõi tổ ong .42 Hình 2.3 Hệ tọa độ sandwich lõi tổ ong 42 Hình 2.4 Mơ hình tính tốn mơ đun đàn hồi cho REV lõi tổ ong 44 Hình 2.5 Mơ hình tính tốn mơ đun trượt Gxy cho REV lõi tổ ong 47 Hình 2.6 Mơ hình tính tốn mơ đun trượt Gxz cho REV lõi tổ ong 48 Hình 2.7 Mơ hình tính tốn mơ đun trượt Gyz cho REV lõi tổ ong 49 oi m z at nh z l gm @ m co Hình 3.1 Hình dáng hình học lỗ tổ ong 52 Hình 3.2 Mơ Abaqus cho Mơ hình 3D-Shell 3D-Solid chịu kéo theo phương x 53 an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si w2 Pz l 2t.b.Gs (2.58) Như vậy, ta có tổng chuyển vị : w 2w3 w2 Pz h l 2t.b.Gs (2.59) Đối với lõi đặc đồng nhất, ta có : *yz G*yz G*yz w h l sin (2.60) Mặt khác ta lại có : lu an *yz va Pz 2l cos (2.61) n Từ (2.59), (2.60) (2.61) có : p ie gh tn to h 1 t l G*yz Gs l h sin cos l (2.62) oa nl w d Kết luận Xây dựng cơng thức đồng hóa cho thuộc tính học lớp lõi từ vật liệu thực sang vật liệu tương đương phương pháp đồng hóa Từ giúp cho q trình tính tốn mô số composite lõi tổ ong nhanh hiệu ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN si CHƯƠNG HỢP THỨC HỐ MƠ HÌNH ĐỒNG NHẤT HỐ Để hợp thức hóa mơ hình đồng hóa (Mơ hình 3D-Solid), ta sử dụng composite sandwich lõi tổ ong có chiều dài L=160 mm rộng B=194 mm Hai lớp vỏ sandwich làm từ sợi lanh không dệt đơn hướng kết hợp với nhựa Acrodur® tạo thành nhiều lớp Một lớp vỏ sandwich gồm ba lớp định hướng 0°, 90° 0° Các thuộc tính học lớp trình bày Bảng 3.1 Tổng độ dày lu lớp vỏ 0,6 mm Các thuộc tính học lớp giấy làm lõi sandwich an trình bày Bảng 3.2 n va tn to Bảng 3.1 Thuộc tính lớp đơn hướng tạo thành lớp vỏ ie gh composite sandwich p E1 (MPa) 12 G12 (MPa) G13 (MPa) G23 (MPa) Bề dày (mm) 2000 0.4 8500 10 10 0.2 oa nl w 18000 E2 (MPa) d Bảng 3.2 Thuộc tính lớp giấy làm lõi sandwich 1594 0.42 ll 3292 12 u nf E2 (MPa) va an lu E1 (MPa) G12 (MPa) G13 (MPa) G23 (MPa) Bề dày (mm) 787.9 10 10 0.19 oi m z at nh Tấm sandwich thử nghiệm nhiều dạng chịu tải khác nhau: kéo, uốn, cắt mặt phẳng, cắt ngang phẳng,… Đối với mô số z composite sandwich lõi tổ ong thực, ta chia lưới lớp vỏ @ gm 1248 phần tử tứ giác S4R 1320 nút chia lưới lớp lõi m co l 143633 phần tử tứ giác S4R 142632 nút Abaqus để đạt Mô hình 3D-Shell; Đối với tương đương, ta dùng hai lớp vỏ giống an Lu thực, lõi đặc mơ hình đồng hóa chia lưới n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si 3861 phần tử solid C3D8R 5440 nút Abaqus để đạt Mơ hình 3D-Solid Việc đối chiếu kết cho phép đánh giá tính hiệu độ xác mơ hình đồng hóa đề xuất Từ hình dạng lỗ tổ ong (Hình 3.1 Bảng 3.3) thuộc tính học lớp lõi, ta sử dụng mơ hình đồng hóa để tính tốn tính chất khối đặc đồng tương đương (Bảng 3.4) lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu m oi Hình 3.1 Hình dáng hình học lỗ tổ ong z at nh z Bảng 3.3 Thông số hình học lỗ tổ ong giấy gm @ (o ) l=h (mm) t (mm) 30 4.62 0.19 t’ (mm) B (mm) m co l (mm) 0.38 17 an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si Bảng 3.4 Thuộc tính khối đặc đồng tương đương E1 (MPa) E2 (MPa) E3 (MPa) G12 (MPa) G13 (MPa) G23 (MPa) 16.37 32.36 208.44 1.89 18.71 29.62 12 13 23 21 31 32 0.45 0.033 0.065 0.889 0.420 0.419 3.1 Kéo theo phương x liên quan đến Nx lu an Trong hai kiểu mô (3D-Shell 3D-Solid), ngàm cố va n định mặt bên trái tuyệt đối cứng dán chặt lên mặt đầu gh tn to bên phải composite để tác dụng lực mô men tốt (Hình 3.2) Các tính tốn Mơ hình 3D-Solidrất nhanh tính tốn ie p 3D-Shell nhiều thời gian Các so sánh kết đạt hai nl w mơ phần trăm sai số kết giới thiệu d oa Bảng Đối với kéo theo phương x, ta nhận thấy mô 3D-Shell sử an lu dụng thời gian gấp 18 lần thời gian CPU so với Mơ hình 3D-Solid Các kết ll u nf va số cho hai mơ hình gần trùng khít oi m z at nh z m co l gm @ an Lu Hình 3.2 Mơ Abaqus cho Mơ hình 3D-Shell 3D-Solid chịu kéo theo phương x n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN si Trong Bảng 3.5, chuyển vị U1 đạt Mơ hình 3D-Shell Mơ hình 3D-Solid gần trùng khít (- 0.41%) Với kết tương thích tốt khẳng định độ cứng kéo theo phương x hợp thức Bảng 3.5 So sánh Abaqus 3D-Shell 3D-Solid kéo theo phương x F=200 kN Chuyển vị U1 Thời gian CPU 3D-Shell 10.467 mm 276.00 s Sai số -0.41% 18.04 lần 3D-Solid 10.424 mm 15.3 s 3.2 Kéo theo phương y liên quan đến Ny lu Trong trường hợp kéo theo phương y (Hình 3.3), ta nhận thấy an n va phù hợp tốt mơ hình 3D-Shell mơ hình 3D-Solid, cách sử dụng hai mơ hình cho chuyển vị U2 theo phương y phù hợp gh tn to chênh lệch lớn thời gian tính tốn (15.9 lần) (Bảng 3.6) Các tính tốn số p ie (+3.33%) (Bảng 3.6) Ta suy độ cứng kéo theo phương y d oa nl w hợp thức ll u nf va an lu oi m z at nh Hình 3.3 Mơ Abaqus với Mơ hình 3D-Shell 3D-Solid kéo theo y z 3D-Solid 18.85 mm 17.0 s m co 3D-Shell 19.50 mm 270.00 s l F=150 kN Chuyển vị U2 Thời gian CPU gm @ Bảng 3.6 So sánh Abaqus 3D-Shell 3D-Solid kéo theo phương y Sai số +3.33 % 15.9 lần an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thông tin – ĐHTN si 3.3 Uốn quanh trục y liên quan đến Mx Tấm composite sandwich lõi tổ ong chịu mô men uốn quanh trục y mặt vng góc với trục x mơ hình hóa Mơ hình 3D-Shell Mơ hình 3D-Solid (Hình 3.4) Ta nhận thấy kết đạt hai mơ hình số khớp với chuyển vị thẳng đứng U3 (-0.020%) góc xoay UR2 (-0.018%) cho mô men uốn M = 150 Nm tác dụng đầu tự Bảng 3.7 cho thấy tính tốn Mơ hình 3D-Solid nhanh 15 lần so với tính tốn Mơ hình 3D-Shell Do mà độ cứng lu uốn mặt phẳng vng góc với trục y hợp thức hóa an n va p ie gh tn to d oa nl w lu u nf va an Hình 3.4 Mơ Abaqus cho Mơ hình 3D-Shell 3D-Solid uốn quanh trục y ll Bảng 3.7 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid uốn quanh trục y oi m Sai số -0.020% -0.018% 15.0 lần z 3D-Solid 8.799 mm 0.110001 Rad 17.8 s gm @ 3D-Shell 8.797 mm 0.109981 Rad 268.1 s z at nh M=150 N.m Chuyển vị U3 Góc xoay UR1 Thời gian CPU m co l 3.4 Uốn quanh trục x liên quan đến My Trong trường hợp uốn quanh trục x mặt vng góc với trục x, an Lu mơ hình số biểu diễn Hình 3.5 Ta nhận thấy kết đạt n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si Mơ hình 3D-Solid phù hợp tốt với kết đạt mơ hình 3D-Shell chuyển vị thẳng đứng U3 (+1.07%) góc xoay UR1 (+1.07%) cho mô men uốn M = 55 Nm tác dụng đầu tự Bảng 3.8 tiếp tục tính tốn Mơ hình 3D-Solid nhanh 15 lần so với tính tốn mơ hình 3D-Shell Do mà độ cứng uốn mặt phẳng vng góc với trục x hợp thức lu an n va p ie gh tn to nl w Hình 3.5 Mơ Abaqus cho Mơ hình 3D-Shell 3D-Solid uốn quanh trục x d oa Bảng 3.8 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid uốn quanh trục x lu 3D-Shell 3D-Solid Sai số -9.86239 mm -9.75695 mm 1.06% -0.100579 Rad 1.06% 17.6 s 15.01 lần -0.10167 Rad oi m 265.7 s z at nh Thời gian CPU ll Góc xoay UR1 u nf Chuyển vị U3 va an M=55 N.m z 3.5 Cắt mặt phẳng xy liên quan đến Nxy mặt vng góc gm @ trục x m co l Trong trường hợp cắt mặt phẳng xy mặt vng góc với trục x, mơ hình số biểu diễn Hình 3.6 Ta nhận thấy kết an Lu đạt Mơ hình 3D-Solid phù hợp tốt với kết đạt n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si mơ hình 3D-Shell chuyển vị theo phương y U2 (+0.25%) cho lực F = 50 kN tác dụng đầu tự theo phương y Bảng 3.9 tiếp tục tính tốn Mơ hình 3D-Solid nhanh 15 lần so với tính tốn mơ hình 3D-Shell Do mà độ cứng cắt mặt phẳng xy (lực tác dụng theo phương y) hợp thức lu an n va ie gh tn to p Hình 3.6 Cắt mặt phẳng xy cho Mơ hình 3D-Shell 3D-Solid với lực tác dụng theo phương y nl w d oa Bảng 3.9 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid cho cắt mặt F=50 kN va an lu phẳng xy với lực tác dụng theo phương y 3D-Solid Sai số 6.44181 mm 0.25 % 9.1 s 15 lần 3D-Shell ll u nf 6.45795 mm oi m Chuyển vị U2 z at nh Thời gian CPU 137.0 s z @ m co l với trục y gm 3.6 Cắt mặt phẳng xy liên quan đến Nyx mặt vng góc Đối với cắt mặt phẳng xy mặt vng góc với trục y, mơ hình an Lu số giới thiệu Hình 3.7 Ta nhận thấy kết đạt Mô n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN si hình 3D-Solid 3D-Shell cho chuyển vị U1 gần (sai số 2.8%) Bảng 3.10 tiếp tục tính tốn Mơ hình 3D-Solid nhanh 15 lần so với tính tốn 3D-Shell Do mà độ cứng cắt mặt phẳng xy (lực tác dụng theo phương x) hợp thức lu an n va tn to p ie gh Hình 3.7 Cắt mặt phẳng xy cho Mơ hình 3D-Shell 3D-Solid với lực tác dụng theo phương x w Bảng 3.10 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid cho cắt mặt oa nl phẳng xy với lực tác dụng theo phương x 3D-Solid Sai số 16.609 mm 16.1362 mm +2.8 % 9.1 s 15 lần d 3D-Shell Chuyển vị U1 ll u nf 137.5 s oi m Thời gian CPU va an lu F=50 kN z at nh 3.7 Uốn ngang phẳng mặt phẳng yz liên quan đến My Ty z Trong trường hợp uốn ngang phẳng mặt phẳng yz mặt vng @ gm góc với trục y, mơ hình số biểu diễn Hình 3.8 Ta nhận thấy m co l kết đạt mơ hình 3D-Solid phù hợp tốt với kết đạt mơ hình 3D-Shell chuyển vị thẳng đứng U3 (+1.16%) an Lu góc xoay UR1 (1.07%) Bảng 3.11 tiếp tục tính tốn Mơ hình n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si 3D-Solid nhanh 19.8 lần so với tính tốn 3D-Shell lu an Hình 3.8 Uốn ngang phẳng mặt phẳng zy cho mơ hình 3D-Shell 3D-Solid n va tn to Bảng 3.11 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid p ie gh cho uốn ngang phẳng mặt phẳng zy w P=400 N oa nl Chuyển vị U3 3D-Solid Sai số -10.3187 mm -10.1986 mm +1.16 % -0.0717265 Rad -0.0709597 Rad d Góc xoay UR1 3D-Shell lu an Thời gian CPU 160.5 s +1.07 % 19.8 lần 8.1 s u nf va 3.8 Uốn ngang phẳng mặt phẳng xz liên quan đến Mx Tx ll m oi Trong trường hợp uốn ngang phẳng mặt phẳng xz mặt vng z at nh góc với trục x, mơ hình số biểu diễn Hình 3.9 Ta nhận thấy kết đạt mơ hình 3D-Solid phù hợp tốt với kết z gm @ đạt mô hình 3D-Shell chuyển vị thẳng đứng U3 (+1.16%) l góc xoay UR1 (1.07%) Bảng 3.12 tiếp tục tính tốn Mơ hình m co 3D-Solid nhanh 19.9 lần so với tính tốn 3D-Shell an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si lu Hình 3.9 Uốn ngang phẳng mặt phẳng zx cho mơ hình 3D-Shell 3D-Solid an va n Bảng 3.12 So sánh mơ hình 3D-Shell 3D-Solid gh tn to cho uốn ngang phẳng mặt phẳng zy 3D-Shell 3D-Solid Sai số Chuyển vị U3 -8.90601 mm -8.92247 mm 0.18 % 0.058649 Rad 0.05866 Rad 0.02 % 161.5 s 8.1 s 19.9 lần p ie P=1000 N nl w d oa Góc xoay UR2 an lu Thời gian CPU ll u nf va Kết luận Sau xây dựng công thức đồng hóa cho thuộc tính học lớp lõi từ vật liệu thực sang vật liệu tương đương phương pháp đồng hóa Tiến hành hợp thức hóa mơ hình đồng hóa phần mềm Abaqus Khi cho sandwich thử nghiệm nhiều dạng chịu tải khác nhau: kéo, uốn, cắt mặt phẳng, cắt ngang phẳng ta nhận kết sau: - Độ xác cao; - Thời gian tính toán nhanh hiệu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT a Kết luận Luận văn cho thấy khả mơ hình hóa hiệu ứng xử học composite sandwich lõi tổ ong Một mơ hình đồng hóa giải tích phát triển để thay composite lõi tổ ong (cấu trúc lõi 3DShell) composite lõi đặc (cấu trúc lõi 3D-Solid) đồng tương đương lu Trong luận văn này, mơ hình đồng hóa giải tích cho an composite lõi tổ ong chịu dạng tải trọng khác đề xuất Việc va n so sánh kết thu mô số 3D-Shell 3D-Solid gh tn to chứng minh xác hiệu mơ hình đồng hóa đề xuất cho ie composite lõi tổ ong chịu dạng tác dụng tải khác Mơ hình đồng p hóa cho phép giảm đáng kể thời gian cho việc xây dựng mơ hình hình nl w học, thời gian xây dựng mơ hình phần tử hữu hạn thời gian tính tốn d oa cho composite lõi tổ ong lu u nf va an b Đề xuất hướng nghiên cứu Luận văn xây dựng mơ hình tương đương cho sandwich ll oi m lõi tổ ong, mô số cho số trường hợp chịu tải độc lập: kéo theo z at nh phương x, kéo theo phương y, uốn quanh trục x, uốn quanh trục y Các trường hợp dạng tải gây trường hợp kéo, nén uốn túy, z với mơ hình xây dựng mở hướng nghiên cứu việc sử @ trường hợp: m co - Kéo,nén lệch tâm; l gm dụng mơ hình đồng hóa cho dạng sandwich lõi tổ ong với an Lu - Xoắn; n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Cơng nghệ thơng tin – ĐHTN si - Chịu lực phức tạp; - Mất ổn định Trên sở xây dựng được, mơ hình đồng hóa hứa hẹn sử dụng sandwich có dạng kết cấu lõi khác sandwich tổ hợp lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si TÀI LIỆU THAM KHẢO J Berthelot, Matériaux composites: Comportement mécanique et analyse des structures, 5e éd., Paris: Lavoisier, 2012 L Gibson et M Ashby, Cellular Solids: Structure and Properties, 2nd éd., Cambridge: Cambridge Solid State Science Series, 1999 D Gay, Matériaux composites, 5e éd., Paris: Lavoisier, 2005 lu M.J Kirwan, editor Paper and Paperboard Packaging Technology, Book an reviews, Carbohydrate Polymers, 2006, 65, 218-219 n va tn to N Talbi, A Batti, R Ayad, Y.Q Guo An analytical homogenization gh model for finite element modelling of corrugated cardboard, Composite p ie Structures, 2009, 88, 280-289 nl w Luo S., Suhling J C., Considine J M., Laufenberg T L., The bending d oa stiffnesses of corrugated board AMD-Vol 145/MD-Vol., Mechanics of va an lu Cellulosic Materials, ASME 1992, 36, 15-26 u nf Aboura Z., Talbi N., Allaoui S., Benzeggagh M.L Elastic behaviour of ll corrugated cardboard: experiments and modelling Composite Structures oi m 2004, 63, 53-62 z at nh Buannic N., Cartraud P., Quesnel T Homogenization of corrugated core z sandwich panels Composite Structures 2003, 59, 299-312 gm @ m co board Composite Structures 2005, 69, 322-328 l Biancolini M.E Evaluation of equivalent stiffness properties of corrugated an Lu n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si 10 Carlsson L.A., Nordstrand T., Westerlind B On the elastic stiffness of corrugated core sandwich plate J Sandwich Structures and Materials, 2001, 3, 253-267 11 Nordstrand T., Carlsson L.A., Allen H.G Transverse shear stiffness of structural core sandwich Composite Structures 1994, 27, 317-329 12 Nordstrand T Analysis and testing of corrugated board panels into the post-buckling regime Composite Structures 2004, 63, 189-199 lu an 13 Nordstrand T.M Parametric study of the post-buckling strength of n va structural core sandwich panels Composite Structures, 1995, 30, 441-451 gh tn to 14 Anis Batti, Modèle d’homogénéisation analytique et analyse non linéaire ie des structures d’emballage en composite ondulé, Thèse de doctorat de p l’Université de Reims Champagne-Ardenne, Décembre 2008 nl w oa 15 Abbès B., Guo Y.Q., Analytic homogenization for torsion of orthotropic d sandwich plates: application to corrugated cardboard, Composite Structures, u nf va an lu 2010, 92, 699-706 16 P.T.M Duong, B Abbès, Y.M Li, A.D Hammou, M Makhouf and Y.Q ll oi m Guo, An analytic homogenisation model for shear-torsion coupling problems z at nh of double corrugated core sandwich plates, Journal of Composite Material, Published online June 2012, DOI: 10.1177/0021998312447206 z @ gm 17 Berthelot J.M., Matériaux composites - Comportement mécanique et analyse m co l des structures Deuxième édition Masson, 1996, 620 pages 18 Timoshenko, S.P., Woinowski-Krieger, S Theory of Plates and Shells, 2nd an Lu revised edition, McGraw-Hill Publishing Company, New-York, 1964 n va http://lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu Công nghệ thông tin – ĐHTN si
Ngày đăng: 24/07/2023, 09:44
Xem thêm:
