Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật hàng không: Đánh giá đặc tính về kết cấu của máy bay bình phun thuốc trừ sâu tích hợp

Tuy nhiên, một vấn đề đáng chú ý là còn khá ít các nghiên cứu liên quan đến thiết kế kết cấu và vật liệu của Drone, đặc biệt là các giải pháp liên quan đến việc sử dụng nhôm liền khối,

Lý do chọn đề tài

Trong những thập kỷ gần đây, sự bùng nổ của ngành công nghiệp hàng không và vận tải máy bay đã dẫn đến sự phát triển vượt bậc của các ngành công nghiệp liên quan

Sự gia tăng nhu cầu về máy bay đã thúc đẩy sự tiến bộ trong sản xuất linh kiện, vật liệu, thiết bị nâng cao, động cơ hiệu quả cao, đến các hệ thống điện tử và hệ thống công nghệ phức tạp Đặc biệt, trong bối cảnh này, máy bay không người lái (Unmanned Aerial Vehicle) đã nổi lên như một lĩnh vực công nghệ hứa hẹn, chứng kiến những bước phát triển vượt trội mỗi năm Các UAV đã chứng tỏ không chỉ mang lại cải tiến về mặt công nghệ và kỹ thuật mà còn có khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực từ quân sự, giám sát, nông nghiệp cho đến thương mại và giải trí, từ việc giao hàng hàng hóa, giám sát môi trường đến giải cứu trong các tình huống khẩn cấp, UAV đang thể hiện sức mạnh và tiềm năng không giới hạn [2,3]

Nổi bật trong việc ứng dụng của UAV LÀ Drone Theo báo cáo, kích thước thị trường Drone thương mại toàn cầu đã đạt 20.7 tỷ USD vào năm 2022 và dự kiến sẽ tăng lên 84.3 tỷ USD vào năm 2028, với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm kép (CAGR) là 25.9% từ năm 2023 đến 2028 Điều này cho thấy một xu hướng tăng trưởng mạnh mẽ và liên tục trong ngành công nghiệp Drone, mở rộng khả năng ứng dụng của chúng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có nông nghiệp Sự tăng trưởng này được thúc đẩy bởi các tiến bộ trong công nghệ cảm biến, sự xuất hiện của các loại Drone giá rẻ, và các chính sách hỗ trợ tích hợp Drone vào hoạt động thương mại từ chính phủ Điều này làm nổi bật tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển liên tục để tận dụng tối đa tiềm năng của công nghệ Drone trong kỷ nguyên số hóa, góp phần định hình tương lai của ngành hàng không toàn cầu Đặc biệt, trong lĩnh vực nông nghiệp, Drone đã trở thành công cụ đắc lực trong việc phun thuốc trừ sâu, giám sát tình bệnh của cây trồng, cải thiện đáng kể hiệu quả và an toàn trong quản lý dịch bệnh và sâu bệnh ở các vùng nông thôn

Hình 1.1 Thị trường Drone nông nghiệp và dự báo phát triển tới 2028

Tại Việt Nam, ngành công nghiệp Drone cũng đang phát triển nhanh chóng, với nhiều ứng dụng từ nông nghiệp, giám sát an ninh cho đến quản lý thiên tai và thảm họa

Việt Nam đã bắt đầu nhận thức rõ ràng hơn về tiềm năng của Drone trong việc cải thiện hiệu quả sản xuất và quản lý an ninh, mặc dù vẫn còn đối mặt với một số thách thức về quy định và hạ tầng kỹ thuật

Các nghiên cứu từ cho thấy rằng, việc ứng dụng Drone trong nông nghiệp không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng thuốc trừ sâu sử dụng Hiện tại ở Việt nam đã và đag sử dụng Drone trong sản xuất nông nghiệp, nông sản

Với sự gia tăng nhu cầu sử dụng Drone trong các hoạt động thương mại và sản xuất, cả thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang dần định hình ngành công nghiệp tiềm năng này Việc tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu và phát triển cũng như tạo lập một khung pháp lý rõ ràng sẽ là chìa khóa để ngành công nghiệp Drone tiếp tục phát triển bền vững trong tương lai

Như đã đề cập ở trên, trong những năm gần đây, ngành công nghiệp Drone trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng đã chứng kiến sự tăng trưởng nhanh chóng Theo báo cáo từ Drone Industry Insights , các dòng Drone nông nghiệp hiện nay đã phát triển đáng kể, được tích hợp nhiều cảm biến và ứng dụng hỗ trợ giúp người dùng dễ dàng tiếp cận hơn Các công nghệ tiên tiến như hệ thống điều khiển, nhận dạng, thu thập dữ liệu và phun thuốc trừ sâu đã được áp dụng rộng rãi, mở ra tiềm năng cải thiện đáng kể năng suất và hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên, một vấn đề đáng chú ý là còn khá ít các nghiên cứu liên quan đến thiết kế kết cấu và vật liệu của Drone, đặc biệt là các giải pháp liên quan đến việc sử dụng nhôm liền khối, một lựa chọn tiềm năng cho việc cải thiện độ bền và hiệu quả hoạt động của Drone

Một vấn đề rõ ràng là các Drone nông nghiệp tại Việt Nam hiện nay chủ yếu được sản xuất hoặc mua và lắp đặt theo kiểu module, với khả năng tháo lắp và vật liệu thường không đồng nhất, dẫn đến sự không đồng nhất trong sản xuất Điều này không những ảnh hưởng đến độ bền trong thực tế sử dụng mà còn làm giảm hiệu suất tổng thể của các thiết bị, bên cạnh sự phụ thuộc vào nguồn cung cấp hàng hóa, vật tư từ ngoài nước

Vấn đề về độ bền và hiệu suất bị ảnh hưởng của Drone nông nghiệp hiện tại có thể liên quan đến việc sử dụng các loại vật liệu không đồng nhất và thiết kế theo module, khiến cho các Drone này không đạt được sự ổn định và khả năng chịu tải cần thiết

Sự không đồng nhất trong kết cấu cũng gây khó khăn trong việc bảo trì và nâng cấp thiết bị sau này Để giải quyết các thách thức hiện tại trong việc sản xuất Drone, cần có sự đầu tư nghiêm túc vào nghiên cứu về vật liệu cũng như thiết kế cấu trúc tối ưu, đặc biệt là đối với các Drone sử dụng trong nông nghiệp Những Drone này cần phải đáp ứng các yêu cầu cao về độ bền và khả năng chống chịu với điều kiện thời tiết và môi trường khắc nghiệt Việc cải tiến này không chỉ tăng cường hiệu suất làm việc của Drone mà còn kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí bảo dưỡng Đặc biệt, việc phát triển các giải pháp cải thiện cấu trúc và vật liệu, đồng thời nắm giữ công nghệ chế tạo cho Drone nông nghiệp là thiết yếu để giảm phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu, nâng cao khả năng tự chủ công nghệ cho ngành nông nghiệp của Việt Nam Mặc dù hiện nay phần lớn các máy bay đều sử dụng nhôm, nhưng chưa có Drone nào được thiết kế với khung chính hoàn toàn bằng hợp kim nhôm Sử dụng các hợp kim nhôm cho kết cấu Drone nông nghiệp kì vòng có thể giảm đáng kể trọng lượng tổng thể trong khi vẫn đảm bảo độ bền và khả năng chịu tải cao

Tổng kết lại, việc chế tạo Drone nông nghiệp từ một khối liền thân với vật liệu đồng nhất, ở đây là hợp kim nhôm, kì vọng mang lại nhiều đặc tính có lợi về kết cấu, độ bền, và hiệu suất bay bên cạnh tính khả thi của việc chế tạo Đây cũng là xuất phát điểm của đề tài luận văn này

1.1.3 Các nghiên cứu liên quan

Phần này sẽ tổng hợp một số nghiên cứu liên quan đã được thực hiện trên thế giới và việt nam, từ đó xác định những khoảng trống cần được khai thác và cung cấp một cơ sở cho các phân tích và mô phỏng sẽ được trình bày trong các chương sau của luận văn

Các nghiên cứu được trích dẫn bên dưới không chỉ làm rõ các tiến bộ gần đây trong lĩnh vực này mà còn chỉ ra những thách thức và cơ hội mà các nhà khoa học và kỹ sư đang đối mặt khi thiết kế và sản xuất Drone nông nghiệp hiệu quả và bền vững

Các Nghiên Cứu Liên Quan Đặc tính Kết Cấu của Drone Trong Nông Nghiệp

• Nhóm nghiên cứu của ông Pilli và cộng sự đã tập trung vào việc phân tích sức bền kết cấu của Drone nông nghiệp Hexacopter bằng cách sử dụng phần mềm ANSYS Các tác giả đã tiến hành đánh giá các vật liệu phù hợp và đề xuất các giải pháp nhằm tối ưu hóa hiệu suất của Drone

Mục tiêu của luận văn

Mục tiêu của nghiên cứu này là thiết kế và đánh giá đặc tính kết cấu của drone nông nghiệp bình thuốc tích hợp liền khối bằng nhôm sử dụng công nghệ in 3D Việc phát triển mô hình drone liền khối với tải trọng bình thuốc 10 lít không chỉ hứa hẹn cải thiện độ bền của kết cấu và khối lượng tổng của drone, mà còn kiểm chứng tính khả thi của việc chế tạo bằng phương pháp in 3D Qua việc phân tích ba mô hình drone khác nhau (mô hình truyền thống, mô hình cải tiến thân chính liền khối và mô hình bình thuốc tích hợp liền khối…) bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) thông qua phần mềm ANSYS, nghiên cứu này kì vọng sẽ xác định mô hình phù hợp nhất về độ bền, tải trọng để từ đó góp phần cải thiện hiệu suất bay, từ đó kỳ vọng góp phần chứng minh rằng mô hình drone liền khối hoàn toàn bằng vật liệu nhôm theo hướng đề tài luận văn là khả thi về đặc tính kết cấu lẫn, hiệu quả hiệu suất hoạt động và về khả thi chế tạo

Nghiên cứu này không chỉ góp phần lấp đầy khoảng trống trong các nghiên cứu hiện tại về các đặt tính về kết cấu cho drone, bổ sung thêm việc làm rõ ứng dụng của in 3D trong sản xuất UAV liền khối bằng nhôm nói riêng và các cấu kiện in 3D kim loại nói chung, mà còn thay đổi các quan niệm hiện tại về khả năng sản xuất và tính ứng dụng của các kết cấu liền khối trong ngành công nghiệp drone nông nghiệp Việc nắm giữ công nghệ chế tạo này không chỉ giúp giảm phụ thuộc vào nhà cung cấp linh kiện nước ngoài mà còn tăng cường khả năng cạnh tranh của Việt Nam trên trường quốc tế.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Tại bộ môn Kỹ Thuật Hàng Không - trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh, Dương Văn Hòa và nhóm nghiên cứu đã đề xuất một thiết kế hoàn chỉnh của máy bay không người lái hình dạng hình chữ X sử dụng vật liệu sợi các-bon, đặc biệt là các thành phần của khung chính Ngoài ra, luận văn đã xác minh tính chất vật liệu

Luận văn này hoàn thiện cho hướng nghiên cứu về kết cấu và đặc tính kết cấu của việc tích hợp bình thuốc vào thân máy bay hợp kim nhôm bằng cách tham khảo, hiệu chỉnh và xây dựng lại 03 mô hình khung chính : mô hình 1 - lấy ý tưởng, tham khảo và xây dựng lại từ mô hình Drone có khả năng mang theo thuốc bảo vệ thực vật dạng lỏng 10 lít; thực hiện phun thuốc trong quá trình bay; thời gian bay đủ để phun hết lượng thuốc mang theo khoảng từ 10-15 phút theo nghiên cứu của nhóm Dương Văn Hòa, mô hình 2 xây dựng từ mô hình 1 có thay đổi là thân chính liền khối một loại vật liệu là nhôm thay vì lắp ghép, mô hình 3 xây dựng theo ý tưởng luận văn – mô hình Drone tích hợp bình thuốc trừ sâu liền khối bằng vật liệu hợp kim nhôm

Bằng cách so sánh ba mô hình với nhau và phân tích chúng bằng công cụ phần mềm ANSYS, luận văn nhằm đánh giá các đặc tính về kết cấu cho Drone tích hợp bình thuốc trừ sâu liền khối bằng hợp kim nhôm, đảm bảo khả năng chịu tải, đặc tính kết cấu, đồng thời đảm bảo tính khả thi về chế tạo Cuối cùng, đánh giá tính khả thi của việc tích hợp bình thuốc vào bên trong thân máy bay.

Phương pháp nghiên cứu

Đề tài luận văn này tập trung vào việc đánh giá đặc tính kết cấu của máy bay bình thuốc trừ sâu tích hợp, với mục tiêu cải tiến và tối ưu hóa cấu trúc cho loại Drone có khả năng mang bình thuốc 10 lít Những bước chính được đề cập bao gồm:

Bước 1: Tổng hợp và Tham khảo Các Nghiên Cứu Liên Quan

• Mục đích: Thu thập thông tin và nghiên cứu hiện có về kết cấu Drone, cũng như phân tích bền tĩnh, động cấu trúc và mỏi cho máy bay nói chung và Drone nông nghiệp nói riêng

• Kết quả mong đợi: Xác định, tham khảo được những tiêu chuẩn thiết kế cần thiết và những vấn đề còn tồn tại trong các nghiên cứu trước đây để định hướng cho thiết kế

Bước 2: Thiết kế Mô Hình 3D Sử Dụng SolidWorks

• Mục đích: Tạo ra ba mô hình thiết kế khác nhau của thân chính Drone nông nghiệp, thỏa mãn các yêu cầu về kích thước và định hướng thiết kế của đề tài

• Kết quả mong đợi: Có được các mô hình cơ sở để tiến hành phân tích và so sánh hiệu quả

Bước 3: Phân tích sử dụng ANSYS Workbench trong môi trường Static Structural

• Mục đích: Đánh giá bền tĩnh cho cấu trúc các mô hình thông qua phương pháp Phần tử hữu hạn, tìm ra giá trị ứng suất và biến dạng

• Kết quả mong đợi: So sánh 03 mô hình và kì vọng chứng minh được mô hình

3, theo ý tưởng đề tài là khả thi, có những ưu điểm mong muốn như đảm bảo độ bền, giảm khối lượng từ đó đánh giá tiếp các đặc tính khác cho mô hình

Bước 4: Phân tích dao động riêng của mô hình tích hợp sử dụng ANSYS Workbench

• Mục đích: Xác định các tần số dao động tự nhiên và hình dạng mode của cấu trúc mô hình tích hợp

• Kết quả mong đợi: hiểu rõ hơn về đặc tính dao động riêng cấu trúc và từ đó có những thiết kế cải tiến để tăng độ an toàn và độ bền của cấu trúc

Bước 5: Phân tích ứng xử của mô hình bình thuốc tích hợp khi chịu tải dao động điều hòa sử dụng ANSYS Workbench

• Mục đích: Phân tích đáp ứng động của cấu trúc khi chịu tải trọng dao động điều hòa, xác định các tần số cộng hưởng có thể gây hại

• Kết quả mong đợi: Nhận diện các tần số mà tại đó cấu trúc có khả năng cộng hưởng, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến thiết kế nếu cần thiết

Bước 6: Phân tích Độ Bền Mỏi và tính toán tuổi thọ

• Mục đích: Đánh giá tuổi thọ dự kiến của cấu trúc dưới các tải trọng lặp đi lặp lại Tính toán thiệt hại mỏi bằng đường cong S-N

• Kết quả mong đợi: Xác định tuổi thọ mỏi của mô hình

Bước 7: Đánh Giá Tổng Hợp

• Mục đích: Đánh giá tổng hợp các đặc tính kết cấu của mô hình theo ý tưởng đề tài

• Kết quả mong đợi: Đảm bảo cấu trúc Drone bình thuốc trừ sâu tích hơp liền khối đủ bền vững để chịu được điều kiện vận hành trong thực tế, và khảo sát tính khả thi của việc chế tạo bằng in 3D kim loại.

Nhôm – Vật liệu nhôm

Vật liệu nhôm là một trong những nguyên liệu chính trong công nghiệp cơ khí và hàng không nhờ vào sự kết hợp giữa khả năng chống ăn mòn, độ bền cao và trọng lượng nhẹ Các hợp kim nhôm được tạo ra từ việc kết hợp nhôm với các nguyên tố khác như silic, magiê, kẽm, làm tăng cường độ cứng và tính năng cơ học của chúng

2.1.1 Hợp kim nhôm trong hàng không

Trong ngành hàng không, tỉ lệ sử dụng các vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mục đích sử dụng, yêu cầu kỹ thuật, và tiêu chuẩn an toàn Tuy nhiên, một số nguồn thường cho biết tỉ lệ sử dụng các loại vật liệu như sau [15]:

Bảng 2.1 Tỉ lệ sử dụng vật liệu trong máy bay

Vật liệu Mô Tả Tỉ lệ

Chiếm một tỷ lệ trung bình trong các cấu trúc máy bay nhờ vào tính nhẹ nhàng và độ bền cao của chúng Tùy thuộc vào loại máy bay và ứng dụng cụ thể

Thường được sử dụng cho các bộ phận yêu cầu độ bền và chịu nhiệt cao như động cơ và hệ thống truyền động

Dù ít được sử dụng hơn so với nhôm và titan, thép vẫn được áp dụng trong các cấu trúc máy bay yêu cầu độ bền cao

CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers) Composite carbon thường được sử dụng cho các cấu trúc nhẹ nhưng cứng cáp như thân máy bay, cánh và đuôi

• Boeing 787: Khoảng 50% theo khối lượng

• Airbus A350 XWB: 53% là carbon-composite

Có thể thấy, trong ngành hàng không, việc sử dụng hợp kim nhôm cũng khá là phổ biến với mục đích tối ưu hóa trọng lượng và độ bền của các thành phần cơ khí Hợp kim nhôm phổ biến như Nhôm 2024, Nhôm 6061 và Nhôm 7075 được ưa chuộng vì khả năng chống ăn mòn, độ bền và tính ổn định ở nhiệt độ cao Chúng thường được áp dụng vào các phần khung thân, cánh và các cấu trúc khác của máy bay để giảm trọng lượng tổng thể mà vẫn đảm bảo tính an toàn và độ bền trong điều kiện làm việc khắc nghiệt Điều này là do các đặc tính vượt trội của hợp kim nhôm bao gồm độ bền cao, khả năng chống ăn mòn và trọng lượng nhẹ, giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu Đặc tính về các hợp kim nhôm trên:

− Đặc tính: Hợp kim nhôm 2024 có độ cứng và sức bền cao, đồng thời vẫn giữ được tính chống ăn mòn tốt

− Ứng dụng: Thường được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu sức bền cao như cánh máy bay và các bộ phận cấu trúc máy bay khác

− Đặc tính: Hợp kim nhôm 7075 là một trong những hợp kim nhôm mạnh và cứng nhất có sẵn, với đặc tính chống nứt gãy tuyệt vời

− Ứng dụng: Thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cao như khung gầm máy bay, các bộ phận cơ khí chịu tải và các ứng dụng quân sự

− Đặc tính: Hợp kim nhôm 6061 có khả năng chống ăn mòn tốt và dễ gia công, với độ bền và độ cứng trung bình

− Ứng dụng: Thường được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu tính linh hoạt trong gia công như các bộ phận cơ khí chịu tải nhẹ, vỏ hộp, và các ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô

2.1.2 Hợp kim nhôm trong in 3D kim loại

Trong quá trình in 3D kim loại, các hợp kim nhôm như AlSi10Mg và AlSi7Mg0.6, và F357 được sử dụng phổ biến Đặc tính của chúng bao gồm khả năng chống biến dạng tốt và khả năng chịu nhiệt cao, giúp tạo ra các sản phẩm với độ chính xác cao và tính tùy chỉnh linh hoạt Công nghệ in 3D kim loại mở ra cơ hội cho việc sản xuất các linh kiện cấu trúc phức tạp và nhẹ nhàng trong ngành hàng không cũng như trong các lĩnh vực công nghiệp khác Đặc tính về các hợp kim nhôm trên [12,13]:

− Cấu tạo hóa học: AlSi10Mg là một hợp kim nhôm-silic-magie, thường chứa khoảng 10% silic và 0.5-1.5% magie

− Đặc tính: AlSi10Mg có khả năng chịu nhiệt tốt, dễ gia công và có khả năng chống biến dạng cao

− Ứng dụng: Thường được sử dụng trong công nghiệp hàng không và không gian, bao gồm việc sản xuất các bộ phận máy bay như các phần cánh và khung thân

− Cấu tạo hóa học: AlSi7Mg0.6 chứa khoảng 7% silic, 0.6% magie và các phần tử hợp kim khác

− Đặc tính: Hợp kim này có khả năng chống biến dạng tốt, độ cứng và độ bền cao, đồng thời cung cấp tính năng chống ăn mòn

− Ứng dụng: AlSi7Mg0.6 thường được sử dụng cho các bộ phận cơ khí phức tạp và nhẹ trong ngành công nghiệp hàng không, đặc biệt là trong việc sản xuất các linh kiện động cơ máy bay

− Cấu tạo hóa học: F357 là một hợp kim nhôm-magie-kẽm-cuprít, thường chứa khoảng 7% silic, 1.5-2.5% magie, và một lượng nhỏ kẽm và cuprít

− Đặc tính: Hợp kim này có đặc tính cơ học ổn định và độ chịu nhiệt cao, đồng

− Ứng dụng: F357 thường được sử dụng trong việc sản xuất các bộ phận cơ khí phức tạp trong ngành hàng không và không gian, bao gồm các bộ phận động cơ và hệ thống truyền động

Dưới đây là bảng đã được cập nhật với các thông số kỹ thuật của các loại hợp kim nhôm được đề cập [12,13,31,32]:

Bảng 2.2 Bảng thông số đặc tính vật lí, ưu nhược điểm của các hợp kim nhôm

Hợp Kim Độ Bền Kéo (MPa) Độ Giãn Dài (%) Độ Cứng (HV)

Mô Đun Đàn Hồi (GPA) Ứng Suất Chảy Dẻo (MPa) Ứng Suất Tới Hạn (MPa)

Hệ Số Poisson Ưu Điểm Nhược Điểm

Bền, chống ăn mòn tốt, chảy tốt Độ giãn dài thấp Ô tô, hàng không, y tế

AlSi7Mg0.6 250-350 2-5 70-120 3 70 150 320 0.33 Độ giãn dài cao, độ chảy tốt

Chống ăn mòn kém, cần xử lý nhiệt

Công nghiệp tổng hợp, ô tô

F357 260-340 3-7 75-95 2.68 71 160 330 0.33 Độ bền và giãn dài cao

Cần xử lý nhiệt, giá cao

Cực kỳ cứng và bền, chịu lực tốt

Chống ăn mòn kém khi không xử lý bề mặt

Khung máy bay, cấu trúc chịu lực

150 2.81 71 495 572 0.33 Độ bền kéo cao, chịu mỏi tốt Độ dẻo thấp, chống ăn mòn kém

Cánh máy bay, phần cứng máy bay

95 2.70 69 240 310 0.35 Đa dụng, dễ hàn, chống ăn mòn tốt

Thân máy bay, nội thất

Lý thuyết về hệ số tính toán bền và áp suất thủy tĩnh

Giả thiết về vật liệu và các hệ số liên quan đến tính toán bền

Khi thực hiện phân tích mô phỏng một kết cấu, các điều kiện trên mô hình nên có sự chính xác nhất có thể giữa mô hình mô phỏng và mô hình thực tế tăng độ tin cậy của kết quả tính toán, tuy nhiên, cần chấp nhận một số giả thiết nhằm đơn giản hóa bài toán nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác thực tế

2.2.1 Các hệ số liên quan đến tính toán bền a) Hệ số an toàn

Trong thực tế, vật liệu không hoàn toàn hoàn hảo như lý thuyết, quá trình hoạt động của máy bay, tải trọng có thể vượt quá tải trọng thiết kế Các giả thuyết đơn giản hóa bài toán không sát với thực tế, chính vì những vấn đề trên, cần chọn một hệ số an toàn (Factor of safety: SF) lớn hơn 1 để xác định độ bền (ứng suất, biến dạng) cho phép của vật liệu và sử dụng cho tính toán các thuyết bền

SF là hệ số được thêm vào tải khi tính toán hoặc mô phỏng nhằm đảm bảo tính an toàn của kết cấu trong quá trình vận hành Yếu tố an toàn xuất phát từ nhiều lý do khác nhau, ví dụ như tính không đồng nhất của vật liệu, tính không chính xác trong chế tạo và môi trường hoạt động thực sự Vì thế, bảng hệ số an toàn trong các trường hợp khác nhau được tham chiếu

Bảng 2.3 Lựa chọn hệ số an toàn dựa trên các trường hợp khác nhau

Hệ số an toàn (Dựa trên giới hạn chảy dẻo) Ứng dụng

1.25 - 1.5 1 Các tính chất vật liệu được biết đến chi tiết;

2 Điều kiện vận hành được biết đến chi tiết;

3 Tải trọng và các ứng suất, biến dạng kết quả được biết đến với độ chính xác cao;

4 Trọng lượng thấp là quan trọng

2.0 - 3.0 1 Đối với các vật liệu ít được thử nghiệm;

2 Vật liệu giòn dưới điều kiện môi trường trung bình, tải trọng và ứng suất

3.0 - 4.0 1 Đối với các vật liệu chưa được thử nghiệm dưới điều kiện môi trường trung bình, tải trọng và ứng suất;

2 Vật liệu được biết đến tốt hơn dưới điều kiện môi trường không chắc chắn hoặc ứng suất không chắc chắn b) Hệ số tải (LF – Loading Factor)

Hệ số tải (LF) là hệ số được thêm vào tải trong trường hợp máy bay thay đổi trạng thái hoạt động với gia tốc trong suốt chuyến bay

Theo Quy định Hàng không Liên bang FAA (FARS), đối với máy bay sử dụng động cơ cánh quạt, giá trị LF thường được lấy tối đa là 3,5 và không nhỏ hơn 2

2.2.2 Thủy tĩnh học - Sự phân bố áp suất trong chất lỏng

Hai tính chất quan trọng của áp suất thủy tỉnh là: áp suất thủy tĩnh tác dụng vuông góc và hướng vào diện tích chịu lực, độ lớn của áp suất thủy tĩnh tại một điểm không phụ thuộc vào hướng đặt của diện tích chịu lực mà chỉ phụ thuộc vào độ sâu Bên cạnh đó, phân bố áp suất thủy tĩnh được biểu diễn thông qua phương trình cơ bản: p = p 0 +  h (2.1)

- p là áp suất tại điểm cần tìm

- p 0 là áp suất tại mặt thoáng

-  là trọng lượng riêng của chất lỏng

- h là độ sâu tại điểm tính áp suất p so với mặt thoáng

Lý thuyết bền

Đối với kết cấu chịu ứng suất, cần xem xét giới hạn mà vật liệu đó có thể chịu được và không bị phá hủy Các thuyết bền dưới đây sẽ giúp kiểm tra độ bền của vật liệu đơn hướng tấm mỏng

2.3.1 Tiêu chuẩn Von Mises Ứng suất Von - Mises là một thuyết bền phổ biến nhất được dùng để đánh giá độ bền của kết cấu trong phân tích CAE Công thức tính ứng suất Von - Mises theo các ứng suất chính 𝜎 1 , 𝜎 2 , 𝜏 12

2[(𝜎 1 − 𝜎 2 ) 2 + (𝜎 2 − 𝜎 3 ) 2 + (𝜎 3 − 𝜎 1 ) 2 ] (2.2) Ứng suất Von-Mises còn được tính toán theo ứng suất pháp và tiếp hay theo các thành phần của Tensor ứng suất:

[(𝜎 𝑥𝑥 − 𝜎 𝑦𝑦 ) 2 + (𝜎 𝑦𝑦 − 𝜎 𝑧𝑧 ) 2 + (𝜎 𝑧𝑧 − 𝜎 𝑥𝑥 ) 2 +3(𝜎 𝑥𝑦 2 + 𝜎 𝑥𝑧 2 + 𝜎 𝑦𝑥 2 + 𝜎 𝑦𝑧 2 + 𝜎 𝑧𝑥 2 + 𝜎 𝑧𝑦 2 )] (2.3) Ứng suất Von-Mises là một đại lượng vô hướng, rất thuận lợi cho việc đánh giá độ bền , không phải quan tâm tới hướng cũng như độ lớn của các ứng suất chính Trong phân tích cấu trúc, thường sử dụng ứng suất Von - mises để so sánh với ứng suất chảy của vật liệu để đánh giá xem chi tiết có bị biến dạng dẻo hay không Nếu ứng suất Von-mises lớn nhất lớn hơn ứng suất chảy của vật liệu thì kết cấu bị biến dạng chảy, điều này là không mong muốn trong thiết kế

Biểu thức điều kiện bền của vật liệu theo tiêu chuẩn Von-Mises :

Thuyết bền Tsai-Wu được xây dựng đự trên thuyết năng lượng biến dạng toàn phần của Beltrami Một lớp vật liệu là bền nếu thỏa mãn phương trình :

H1𝜎 1 + 𝐻 2 𝜎 1 + 𝐻 6 𝜏 12 + 𝐻 11 𝜎 1 2 + 𝐻 22 𝜎 1 2 + 𝐻 66 𝜏 12 2 + 2𝐻 12 𝜎 1 𝜎 1 < 1 (2.5) Các hệ số H 1 ,H2,H6,H11,H22,H66 được xác định bằng 5 thông số :

Trong đó: (𝜎 1 𝐶 ) 𝑢𝑙𝑡 là ứng suất nén tới hạn theo phương ngang

(𝜎 1 𝑇 ) 𝑢𝑙𝑡 là ứng suất kéo tới hạn theo phương ngang

(𝜎 2 𝐶 ) 𝑢𝑙𝑡 là ứng suất nén tới hạn theo phương dọc

(𝜎 2 𝑇 ) 𝑢𝑙𝑡 là ứng suất kéo tới hạn theo phương dọc

(𝜏 12 ) 𝑢𝑙𝑡 là ứng suất trượt tới hạn

Thuyết bền Tsai-wu được sử dụng rộng rãi vì Tsai-Wu có xem xét đến độ bền kéo và độ bền nén của một lớp vật liệu

Hình 2.1 Đường bao phá hỏng của thuyết bền Tsai-Wu

Lý thuyết dao động

Trong nghiên cứu về cấu trúc của Drone, đặc biệt là thân chính và tay ống của Drone, Lực nâng được tác động ở tay ống Cấu trúc này chịu một số tải trọng đáng kể, nhất là trong quá trình bay của Drone Các thành phần này chịu ảnh hưởng nhiều nhất bởi các tải trọng uốn và nén, đặc biệt khi Drone đang ở trạng thái tĩnh trên mặt không hoặc khi đang bay hoặc hạ cánh Ngoài ra, cả thân chính và tay ống của Drone có thể biến dạng theo hai cách: uốn cong và xoắn khi bị rung Hiện tượng cộng hưởng do rung lắc có thể là một trong những nguyên nhân chính gây hư hỏng cấu trúc

2.4.1.1 Dao động tự do của kết cấu

Khi hệ chuyển động tự do, gồm n dao động với n tần số f khác nhau Nói chung, tỉ số giữa các chuyển vị của các khối lượng riêng biệt liên tục thay đổi Nhưng có thể chọn điều kiện ban đầu sao cho mọi khối lượng chỉ dao động với một tần số fnào đó chọn từ phổ tần số Những dạng dao động như thế gọi là dạng dao động riêng (hay dạng dao động chính)

Nếu ban đầu chúng ta làm xáo trộn kết cấu nào theo cách thích hợp tại thời điểm (tức là bằng cách áp đặt các chuyển vị ban đầu được chọn đúng cách và sau đó giải phóng các ràng buộc này), kết cấu có thể dao động điều hòa Chuyển động dao động này là một tính chất đặc trưng của kết cấu và nó phụ thuộc vào sự phân bố khối lượng và độ cứng trong kết cấu Nếu có sự tắt dần, biên độ dao động sẽ giảm dần và nếu độ lớn của dao động tắt dần vượt quá một giá trị tới hạn nào đó đặc tính dao động của chuyển động sẽ chấm dứt hoàn toàn Ngược lại, nếu không có dao động tắt dần thì chuyển động dao động sẽ tiếp tục vô định, với biên độ dao động phụ thuộc vào nhiễu hoặc độ dời ban đầu Chuyển động dao động xảy ra ở những tần số nhất định được gọi là tần số riêng hoặc giá trị đặc trưng và nó tuân theo các dạng biến dạng được xác định trước được gọi là hình dạng chế độ hoặc chế độ đặc trưng Việc nghiên cứu các dao động tự do như vậy (tự do vì cơ cấu dao động không có ngoại lực sau) là rất quan trọng trong việc tìm ra phản ứng động của cơ cấu đàn hồi

Các đại lượng như tần số riêng, chu kỳ hay dạng dao động của kết cấu trong dao động tự do là rất quan trọng trong việc nghiên cứu các đáp ứng động lực học của kết cấu, cũng như tránh cộng hưởng xảy ra đối với kết cấu

Nếu xem rằng trong quá trình dao động, hệ không hề mất mát năng lượng do các nguyên nhân như đã kể trên như ma sát trong, ma sát của các liên kết, lực cản của môi trường, tức là nếu bỏ qua sự cản thì phương trình dao động của kết cấu hay vật thể sẽ là :

Cho tải trọng ngoài {P} bằng không, ta nhận được phương trình dao động tự do có cản của kết cấu là:

Nếu xem lực cản bằng không, kết cấu sẽ dao động liên tục với biên độ phụ thuộc vào chuyển vị hay độ lệch ban đầu gây ra bởi lực kích thích

Trong trường hợp không cản, phương trình dao động tự do của kết cấu có dạng

[𝐌]{𝐪̈} + [𝐊]{𝐪} = {𝟎} (2.14) Bằng cách xem các dao động là điều hòa với tần số góc ω và biên độ

{𝐪} = {𝐪} 𝐞 𝐢𝛚𝐭 (2.15) Thì phương trình dao động tự do (2.15) dẫn tới bài toán trị riêng có dạng

([𝐊] − 𝛚 𝟐 [𝐌]){𝐪} = 𝟎 (2.16) Với {q} là biên độ của các chuyển vị nút khi dao động và xác định dạng dao động ω là tần số riêng của kết cấu

Phương trình (2.16) được gọi là bài toán trị riêng Phương trình (2.16) là hệ phương trình tuyến tính thuần nhất và nó sẽ có nghiệm không tầm thường đối với {q} khi và chỉ khi định thức của ma trận hệ số ([𝐊] − 𝛚 𝟐 [𝐌]) là bằng không, tức là:

([𝐊] − 𝛚 𝟐 [𝐌]) = 𝟎 (2.17) Điều kiện (2.17) cho ta một phương trình đại số bậc N đối với ω 2 Giải phương trình này ta tìm được N nghiệm thực dương, tức N giá trị dương của ω 2 Từ đó ta tìm được

N giá trị tần số riêng ω i (i = 1, 2, … N) Tương ứng với mỗi tần số riêng ω i ta sẽ tìm được vectơ riêng tương ứng {q} i bằng cách thay giá trị ω i vào phương trình (2.16) và giải ra {q} i

Vectơ {q} i cho ta các biên độ dao động của các nút và được gọi là dạng dao động (mode shape) của kết cấu tương ứng với tần số riêng thứ i

Dao động xảy ra do tác động của một lực ngoài thay đổi theo thời gian Phương trình mô tả dao động cưỡng bức là:

𝐱¨ + 𝛚 𝟐 𝐱 = 𝐅(𝐭) (2.18) trong đó F(t) là lực cưỡng bức biến thiên theo thời gian

Hiện tượng mà tại đó tần số của lực cưỡng bức gẩn băng với tần số tự nhiên của hệ thống, gây ra biên độ dao động lớn bất thường Đây là tình trạng cần tránh trong thiết kế Drone vì nó có thể gây hại cho kết cấu

2.4.2 Phân tích động cấu trúc

2.4.2.1 Đặc trưng của bài toán động lực học

Tải trọng thay đổi theo thời gian nên trạng thái ứng suất - biến dạng của hệ cũng thay đổi theo thời gian Do đó, bài toán động sẽ không có nghiệm chung duy nhất như bài toán tĩnh Vì vậy, bải toán động phức tạp và khó khăn hơn nhiều so với bài toán tĩnh

Sự cần thiết phải kể đến lực quán tính là điểm khác biệt cơ bản nhất của bải toán động lực học so với bài toán tĩnh Ngoài ra, việc xét đến ảnh hưởng của lực cản cũng là một đặc trưng cơ bản phân biệt hai bài toán trên

Hình 2.2 Đồ thị chuyển vị, ứng suất, phản lực theo thời gian

Phản ứng động thay đổi theo thời gian Tuy nhiên, đối với thiết kế hoặc kiểm chứng, tất cả những điều đó yêu cầu là phản hồi động tối đa, đối với một hệ thống tuyến tính, có thể được thêm vào đến phản hồi tĩnh tối đa để mang lại tổng phản hồi tối đa Đối với một hệ thống tính phi tuyến, các hiệu ứng tĩnh cần được tính toán trước và thêm vào các hiệu ứng động để xác định tổng phản ứng phi tuyến

Tải trọng động phát sinh vì nhiều lý do, chẳng hạn như tải trọng do nhiễu loạn khí quyển và lực tác động do hạ cánh trên máy bay, tải trọng gió và động đất lên các tòa nhà v.v Các tính toán phản ứng động bao gồm việc xác định các chuyển vị và ứng suất như là các hàm của thời gian tại mỗi điểm của cấu trúc

2.4.2.2 Các bước để làm một bài toán phân tích động cấu trúc

Lý thuyết mỏi

Mỏi là hiện tượng xảy ra khi vật liệu chịu sự tải lặp lại liên tục, gây ra hư hỏng dần theo thời gian ngay cả khi ứng suất tác động nhỏ hơn giới hạn chảy Hiện tượng này được nghiên cứu sâu rộng trong lĩnh vực cơ học ứng dụng do ảnh hưởng đến độ bền, an toàn, và tuổi thọ của các kết cấu kỹ thuật Phần này trình bày lý thuyết mỏi của kết cấu và vật liệu, các yếu tố ảnh hưởng, và phương pháp đánh giá mỏi

2.5.1 Các giai đoạn của quá trình mỏi

Mỏi là kết quả của sự tích tụ biến dạng cục bộ, tạo ra các vết nứt vi mô ở các vị trí chịu ứng suất cao Các vết nứt này phát triển thành vết nứt lớn hơn, cuối cùng dẫn đến hư hỏng hoặc gãy đột ngột Quá trình này thường được chia thành ba giai đoạn: khởi đầu vết nứt, lan truyền vết nứt, và hư hỏng hoàn toàn

2.5.1.1 Giai đoạn khởi đầu vết nứt Ứng suất lặp lại gây ra sự tích lũy biến dạng dẻo tại các điểm tập trung ứng suất hoặc khuyết tật trên bề mặt vật liệu Sự biến dạng dẻo tạo ra các vết nứt vi mô hoặc ‘microcrack’ ở vùng chịu ứng suất cao Sự hiện diện của các khuyết tật như lỗ khoan, góc nhọn, vết rạn bề mặt hay không đồng nhất cấu trúc có thể làm tăng sự tập trung ứng suất, dẫn đến khởi đầu vết nứt Hệ số tập trung ứng suất (Kt) được sử dụng để định lượng ảnh hưởng này :

𝜎 max : Ứng suất cục bộ cao nhất tại vị trí tập trung,

𝜎 nom : Ứng suất danh nghĩa trong vùng không có khuyết tật

Các yếu tố khuyết tật này cần được xem xét kỹ lưỡng trong thiết kế để tránh gây ra tình trạng mỏi sớm

2.5.1.2 Giai đoạn lan truyền vết nứt

Khi vết nứt vi mô phát triển đủ lớn, chúng bắt đầu lan truyền theo chu kỳ ứng suất lặp lại Tốc độ lan truyền vết nứt phụ thuộc vào mức ứng suất và cấu trúc vật liệu

2.5.1.3 Giai đoạn hư hỏng hoàn toàn

Khi vết nứt đạt đến kích thước tới hạn, vật liệu hoặc kết cấu sẽ gãy đột ngột Ở giai đoạn này, ứng suất chịu tải thường đạt mức thấp hơn nhiều so với ứng suất tối đa của vật liệu

2.5.2 Cơ chế mỏi ở các loại vật liệu khác nhau a) Kim loại:

Quá trình mỏi ở kim loại thường bao gồm sự hình thành các vết nứt vi mô tại các điểm tập trung ứng suất Vết nứt lan rộng dần theo chu kỳ ứng suất và cuối cùng gây hư hỏng b) Polyme và composite :

Mỏi ở các vật liệu này bị ảnh hưởng bởi cấu trúc phân tử, sự tương tác giữa các pha, và các yếu tố môi trường như độ ẩm và nhiệt độ

Nhận thức về các đặc điểm riêng của mỗi loại vật liệu giúp thiết kế và lựa chọn vật liệu phù hợp để đảm bảo độ bền mỏi của kết cấu

2.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình mỏi

Quá trình mỏi của kết cấu và vật liệu chịu sự tác động của nhiều yếu tố khác nhau Việc hiểu rõ và định lượng các yếu tố này là rất quan trọng trong việc thiết kế và đánh giá tuổi thọ của kết cấu Dưới đây liệt kê các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình mỏi

2.5.3.1 Ứng suất Ứng suất là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình mỏi Các đặc điểm cần xem xét bao gồm :

• Biên độ ứng suât (Δ𝜎) : Chênh lệch giữa ứng suât tôi đa và tô̂i thiểu trong một chu kỳ tải

• Ứng suất trung bình (𝜎 𝑚 ) : Ứng suất trung bình trong một chu kỳ tải, được xác định bởi :

𝜎 max : Ứng suất lớn nhất trong chu kỳ,

𝜎 𝑚𝑖𝑛 : Ứng suất nhỏ nhất trong chu kỳ

Các kết cấu chịu ứng suất trung bình cao hoặc có biên độ ứng suất lớn thường dễ bị mỏi hơn

Tần suất và độ lớn của tải trọng lặp lại liên quan trực tiếp đến tốc độ mỏi Tải trọng lặp lại liên tục làm gia tăng quá trình mỏi do sự biến dạng dẻo lặp lại trong vật liệu Hai đặc điểm quan trọng của tải trọng lặp lại là:

• Tần suất: Số lần tải trọng lặp lại trong một đơn vị thời gian Tần suất cao thường đẩy nhanh tốc độ mỏi

• Dạng sóng tải: Các dạng sóng phổ biến gồm sóng hình sin, sóng vuông, và sóng tam giác Mỗi dạng sóng có ảnh hưởng khác nhau đến quá trình mỏi

Yếu tố môi trường, như ăn mòn hoặc nhiệt độ, có thể làm tăng tốc độ mỏi do sự suy giảm của tính chất vật liệu

• Ăn mòn : Ăn mòn tạo ra các vết rỗ trên bề mặt vật liệu, làm giảm khả năng chịu tải và tăng tập trung ứng suất, dẫn đến khởi đầu vết nứt nhanh hơn Hiện tượng này được gọi là mỏi do ăn mòn

• Nhiệt độ : Nhiệt độ cao hoặc thấp có thể thay đổi tính chất cơ học của vật liệu, làm giảm khả năng chống mỏi

Mỗi loại vật liệu có đặc tính riêng về khả năng chống mỏi, thường được đánh giá bằng đường cong S-N hoặc thử nghiệm vết nứt Một số yếu tố cần lưu ý gồm :

• Cấu trúc tinh thể : Sự sắp xếp của tinh thể trong vật liệu có thể ảnh hưởng đến khả năng biến dạng dẻo và chịu ứng suất

• Xử lý nhiệt : Các quá trình xử lý nhiệt như tôi cứng, ủ, và ram có thể thay đổi độ cứng và cấu trúc vi mô của vật liệu, từ đó ảnh hưởng đến độ bền mỏi

• Xử lý bề mặt : Các phương pháp xử lý bề mặt như phun bi, mạ, hoặc anod hóa có thể cải thiện khả năng chống mỏi bằng cách tăng độ cứng hoặc giảm tập trung ứng suất

2.5.3.5 Sự tập trung ứng suất

Sự tập trung ứng suất do các khuyết tật hoặc yếu tố hình học gây ra làm gia tăng nguy cơ mỏi

Sự hiện diện của các lỗ, vết nứt hoặc thay đổi đột ngột trong hình dạng kết cấu thường là nguyên nhân chính gây ra tập trung ứng suất

Thiết lập chung

▪ Mô hình 1 lấy ý tưởng, tham khảo và xây dựng lại từ mô hình Drone thực tế ngoài thị trường có khả năng mang theo thuốc bảo vệ thực vật dạng lỏng 10 lít; thực hiện phun thuốc trong quá trình bay; thời gian bay đủ để phun hết lượng thuốc mang theo khoảng từ 10-15 phút theo nghiên cứu của bài báo [13],

▪ Mô hình 2 xây dựng từ mô hình 1 có thay đổi là thân chính liền khối một loại vật liệu là nhôm thay vì lắp ghép,

▪ Mô hình 3 xây dựng theo ý tưởng luận văn – mô hình Drone tích hợp bình thuốc trừ sâu liền khối bằng vật liệu hợp kim nhôm

Từ mẫu Drone này được thiết kế để có thể chở theo 10 lít thuốc bảo vệ thực vật dạng lỏng, đáp ứng nhu cầu phun thuốc liên tục trong khoảng thời gian từ 10 đến 15 phút Với tốc độ phun 0.8 đến 1 lít mỗi phút và bán kính phun rộng lên tới 3 mét, máy bay này hiệu quả trong việc phủ sóng thuốc trên diện rộng Được trang bị khả năng bay tự động trong bán kính từ 3 đến 5 km và đạt độ cao tối đa 1.5 km so với mực nước biển, chiếc Drone này có thể vận hành ổn định dưới tác động của gió ngang với tốc độ lên đến 6-8 m/s mà không cần sự can thiệp của người điều khiển

Thông số đầu vào của thiết kế, và kích thước hình học máy bay được cho trong bảng

Bảng 3.1 Thông số đầu vào của Drone Đặc tính Giá trị Kích thưóc Giá trị

Tổng khối lượng cất cánh tối đa (kg) 25 Đóng gói (mm) 952x952x611

Khối lượng bình thuốc, càng đáp

Khối lượng thiết bị điện tử (kg) 2

Khối lượng dây điện (kg) 0.5675

Khối lượng bộ điều khiển vận tốc

Khối lượng động cơ (kg) 0.477

Khối lượng chong chóng (kg) 0.126

Khối lượng thân chính ước tính (kg) 4.357

Từ điều kiện hoạt động, yêu cầu thiết kế và các linh kiện đã lựa chọn, khối lượng phần khung chính phải nhỏ hơn 4.375 kg và kích thước gần tương đồng

AlSi10Mg là một hợp kim nhôm thường được sử dụng trong in 3D kim loại, đặc biệt là với các máy in kim loại hiện đại hiện nay Hợp kim này được ưa chuộng trong nhiều ngành công nghiệp nhờ vào các đặc tính cơ học tốt (độ bền và khả năng chịu lực cao) và khả năng chịu nhiệt tốt cùng với khả năng đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật chế tạo đòi hỏi độ chính xác

Với các tính chất vật lí và ứng dụng đã nêu ở bảng 2.2 – Chương 2, đồng thời đáp ứng tính khả thi và định hướng về mặt chế tạo bằng phương pháp in 3D kim loại, luận văn chọn hợp kim nhôm AlSi10Mg làm vật liệu chính triển khai cho các mô hình theo ý tưởng đề tài

Bên cạnh đó, luận văn sử dụng vật liệu composite lưới đan sợi carbon nền epoxy làm một vật liệu sử dụng Đặc tính cơ học của composite phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sợi và nền, quy trình chế tạo và nguyên liệu sử dụng Composite vải sợi lưới đan có đặc tính thấp hơn so với composite xếp lớp sợi đơn hướng Trong giai đoạn thiết kế, thông số vật liệu được tham khảo từ thư viện ANSYS và được trình bày chi tiết trong bảng 5 và bảng 6, dựa trên composite sợi carbon epoxy với tỉ lệ thể tích sợi khoảng 50%

Bảng 3.2 Đặc tính vật liệu hợp kim nhôm AlSi10Mg [18,32] Đặc tính Giá trị Dặc tính Giá trị

(g/cm 3 ) 3 Giới hạn bền kéo (MPa) 310

(GPA) 70 Giới hạn bền nén (MPa) 300

Hệ số Poisson V 0.33 Giới hạn đàn hồi kéo (MPa) 250

Mô đun cắt G (GPA) 26 Giới hạn đàn hồi nén (MPa) 240

Bảng 3.3 Đặc tính vật liệu composite lưới đan sợi carbon nền epoxy Đặc tinh Giá trị Đặc tính Giá trị

Khối lượng riêng – g/cm3 1.451 Độ bền kéo hướng sợi

Mô đun đàn hồi hướng sợi E1 (MPa) 59160 Độ bền kéo vuông góc sợi

Mô đun đàn hôi vuông góc sợi E2 (MPa) 59160 Độ bền kéo ngoài mặt phẳng

Mô đun đàn hổi ngoài mặt phẳng E3 (MPa) 7500 Độ bền nén hướng sợi

Hệ số Poisson v12 0.04 Độ bên nén vuông góc sợi

Hệ số Poisson v23 0.3 Độ bền nén ngoài mặt phẳng

Hệ số Poisson v13 0.3 Độ bền trượt (𝜏12)𝑢𝑙𝑡 (MPa) 120

(MPa) 17500 Độ bền trượt (𝜏23)𝑢𝑙𝑡 (MPa) 55

(MPa) 2700 Độ bền trượt (𝜏13)𝑢𝑙𝑡 (MPa) 55

Mô hình 1

Mô Hình 1 – Mô hình truyền thống với thân chính là vật liệu composite - lấy ý tưởng và xây dựng lại từ bài báo nghiên cứu

• Xây dựng, thiết kế phần thân chính cho Drone theo cấu hình mô đun lắp ghép của các loại Drone trên thị trường hiện nay

• Thiết kế máy bay quadrotor dạng chữ “X” gồm sáu thành phần chính: khung chính, tay rotor, khớp nối, thanh nối, và càng đáp Càng đáp có vai trò phân bố tải trọng của bình thuốc trừ sâu và chịu lực nén khi máy bay hạ cánh (phần càng đáp k được biểu diễn trong luận văn do chỉ xét về thân chính) Khung chính và ống cánh tay rotor được làm từ composite sợi carbon epoxy, trong khi khớp nối và thanh nối được gia công từ nhôm hợp kim AlSi19Mg Bề dày tấm thân chính 2mm, tay ống 2mm

• Mục đích thiết kế: Xây dựng, thiết kế mô hình để thực hiện kiểm tra bền tĩnh cho mô hình để làm dữ liệu so sánh về khối lượng, độ bền

Mô tả kích thước chung của Drone và bố cục cơ bản của các thành phần như cánh quạt, khung, và hệ thống điều khiển

Bố cục các linh kiện được phân bố đối xứng nhất có thể và dàn trải nhằm góp phần giúp drone bay ổn định (bố cục như hình 3.2, hình 3.10 và phụ lục 1)

Kích thước ống tay, bề dày tay ống được tham khảo thiết kế từ bài báo , các vị trí đặt các thiết bị điện tử tác động lên phần khung chính, đồn thời kết nối với khung chính được biểu diễn trong hình 3.2 và phụ lục 1

Hình 3.2 Bố cục cơ bản của các thành phần – mô hình 1

❖ Khung thân chính bên trong

Bảng 3.4 Thông số thân chính – mô hình 1

Thành phần Giá trị / Số lượng Đơn vị

Tấm thân chính diện tích 400 x 400 Mm

Tấm cạnh 4 Tấm Ống tay 4 Ống

Vật liệu Carbon/epoxy composite

Thành phần hợp kim nhôm

Khóa liên kết 2 tấm thân chính 32 Miếng

Thân chính – khóa liên kết ống tay 8 Miếng

Vật liệu Hợp kim nhôm AlSi10Mg

Khối lượng toàn khung chính

( Dựa theo kết quả tính toán của phần mềm solid works và phần mềm ANSYS, bao gồm các ốc M3 liên kết)

❖ Thông tin chi tiết cấu kiện

Bảng 3.5 Thông tin chi tiết cấu kiện – mô hình 1

Vị trí Cấu kiện Vật liệu Số lượng Hình dạng thiết kế

Hình 3.4 Tấm thân chính trên - 1

Hình 3.5 Tấm thân chính dưới - 1

Hình 3.6 Tấm thân cạnh - 1 khóa liên kết ống tay

Hợp kim nhôm AlSi10Mg

Hình 3.7 Khóa liên kết ống tay - 1

Khóa liên kết 2 tấm thân chính

Hình 3.8 Khóa liên kết 2 tấm thân chính - 1

Hình 3.9 Bình thuốc minh họa - 1

Hình 3.10 Bố trí linh kiện - 1

▪ Thân chính thiết kế - mô hình 1

Hình 3.11 Thân chính - mô hình 1

▪ Thân chính sau khi lắp ghép, đây cũng là đối tượng mô phỏng của đề tài

Hình 3.12 Thân chính hoàn thiện - mô hình 1

Tất cả bản vẽ thiết kế, bản vẽ kĩ thuật đính kèm ở – phụ lục 1 – bản vẽ kĩ thuật mô hình 1

Mô hình 2

Mô Hình 2 - Chuyển từ thiết kế lắp ghép sang liền khối

• Xây dựng, thiết kế phần thân chính liền khối thay thế cho cấu hình mô đun lắp ghép của Drone đã trình bày ở mô hình 1

• Thiết kế vẫn giữ cấu hình quadrotor dạng chữ “X” gồm các thành phần chính: khung chính, cánh tay rotor, khớp nối, và càng đáp (loại bỏ thanh nối do cấu hình thiết kế liền khối) Càng đáp có vai trò phân bố tải trọng của bình thuốc trừ sâu và chịu lực nén khi máy bay hạ cánh (phần càng đáp k được biểu diễn trong luận văn do chỉ xét về thân chính) Thân chính được thiết kế là một khối hộp đồng nhất và có thể được chế tạo bằng phương pháp in 3D kim loại Đối với cánh tay dạng ống trụ, ta sử dụng phương thức bố trí cánh tay tách rời nhằm mục đích tiết kiệm chi phí khi sửa chữa và dễ dàng tháo lắp Khung chính, ống cánh tay rotor được chế tạo từ nhôm hợp kim AlSi19Mg Bề dày khung chính 1mm, ống cánh tay 2mm

• Mục đích thiết kế: Xây dựng, thiết kế mô hình để thực hiện kiểm tra bền tĩnh cho mô hình để làm dữ liệu so sánh

Hình 3.13 Tổng quan mô hình 2

Hình 3.14 Bố cục cơ bản của các thành phần - mô hình 2

Bảng 3.6 Thông số thân chính - mô hình 2

Tấm thân chính diện tích 400 x 400 Mm

Thân chính 1 Thân Ống tay 4 Ống

(Dựa theo kết quả tính toán của phần mềm solid works và phần mềm ANSYS)

Bảng 3.7 Thông tin chi tiết cấu kiện - mô hình 2

Hình 3.17 Bình thuốc minh họa - 2

Tất cả bản vẽ thiết kế, bản vẽ kĩ thuật đính kèm ở – phụ lục 2 – bản vẽ kĩ thuật mô hình 2

Mô hình 3

Mô Hình 3 - Chuyển sang thiết kế tích hợp bình thuốc trừ sâu liền khối, ý tưởng của đề tài

• Mô hình 3 được xây dựng lại với một số yếu tố thay đổi như phần dưới của khung chính sẽ tích hợp thêm phần thân chứa thuốc và phần trên xung quanh các thiết bị điện được vẽ lại sao cho có độ cong vừa phải

• Khung chính, ống cánh tay rotor và ống liên kết được gia công từ nhôm hợp kim AlSi19Mg với bề dày thân chính 1mm, ống tay 2mm

• Mục đích thiết kế: Mô hình triển khai cho ý tưởng hướng đề tài luận văn

Dùng kiểm tra bền tĩnh cho mô hình để làm dữ liệu so sánh, sau đó tiến hành phân tích các đặc tính kết cấu khác cho mô hình: dao động, cộng hưởng, mỏi và cuối cùng xem xét tính khả thi của việc chế tạo thực tế

• Mô hình 3 được phát triển với mục đích chính là kì vọng tối ưu hóa hiệu suất và độ bền thông qua việc sử dụng hợp kim nhôm AlSi10Mg, một vật liệu nhẹ nhưng cực kỳ bền, phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật cao của Drone Việc sử dụng vật liệu này không chỉ giúp giảm trọng lượng tổng thể mà còn tăng cường khả năng chịu tải và chống ăn mòn, qua đó mở rộng phạm vi ứng dụng của Drone trong điều kiện làm việc khắc nghiệt

Hình 3.20 Tổng quan mô hình 3

Hình 3.21 Bố cục cơ bản các thành phần mô hình 3

Bảng 3.8 Thông số thân chính - mô hình 3

Tấm thân chính kích thước ~400 Mm

Thân chính 1 Thân Ống tay 4 Ống

( Dựa theo kết quả tính toán của phần mềm solid works và phần mềm ANSYS)

❖ Thông tin chi tiết cấu kiện

Bảng 3.9 Thông tin chi tiết cấu kiện - mô hình 3

▪ Thân chính thiết kế - mô hình 3

Hình 3.25 Thân chính - mô hình 3

Tất cả bản vẽ thiết kế, bản vẽ kĩ thuật đính kèm ở phụ lục 3 – bản vẽ kĩ thuật mô hình

Tổng kết: Có thể thấy, mô hình 1 vẫn có khối lượng thân chính nặng nhất do khá nhiều phụ kiện liên kết, tấm thân sợi cacbon vẫn tương đối nặng, mô hình 2, 3 có khối lượng thiết kế tối ưu hơn nhờ giảm tối đa các linh kiện, phụ kiện liên kết, đồng thời sử dụng hợp kim nhôm có khối lượng riêng nhỏ góp phần giảm khối lượng tổng

Bảng 3.10 Tổng quan khối lượng thiết kế của 3 mô hình

Mô hình 1 Mô hình 2 Mô hình 3

Khối lượng thân chính (kg) 3.4 1.9 2.6

Linh kiện trong thân chính (kg) – pin, linh kiện điện, dây, bộ điều chỉnh vận tốc

Khối lượng tải bình thuốc (lít) 10 10 10

Khối lượng bình thuốc (kg) ~1.2 ~1.2 -

Trọng lượng bình có chứa thuốc và càng đáp (kg)

Bao gồm : Linh kiện trong thân chính – pin, linh kiện điện, dây, bộ điều chỉnh vận tốc, động cơ , chông chóng, bình có chứa thuốc và càng đáp (kg)

Phân tích bền cho các mô hình

Các vật liệu sử dụng và thông số vật lí đã được mô tả ở chương 3 Đây cũng là giá trị được gán vào vật liệu cho các mô hình

Từ chương 3, bảng 3.10 là bảng thống kê tổng quan đặc tính khối lượng cho các mô hình, đây cũng là các điều kiện tải để tiến hành chạy mô phỏng bằng phần mềm ANSYS để kiểm tra các đặc tính về kết cấu cho các mô hình

Bảng 4.1 Tổng quan đặc tính khối lượng các mô hình

Linh kiện trong thân chính (kg) – pin, linh kiện điện, dây, bộ điều chỉnh vận tốc

Khối lượng tải bình thuốc (lít) 10 10 10

Khối lượng bình thuốc (kg) ~1.2 ~1.2 -

Trọng lượng bình có chứa thuốc và càng đáp (kg)

❖ Từ các giá trị đã nêu ở mục 2.2.1 :

• Ở mô hình 1 có sử dụng các vật liệu composite hoạt động như các vật liệu giòn Trong trường hợp này, các đặc tính vật liệu được ưu tiên Vì vậy, SF nên lấy giá trị ở khoảng thứ hai, ở đây SF = 2,5

• Mô hình 2 và 3 sử dụng vật liệu hợp kim nhôm đã có các bảng thông tin thông số đầy đủ, nên có thể lựa chọn hệ số an toàn SF = 1.25 cho bài toán tính toán kết cấu, bao gồm hệ số an toàn vật liệu và hệ số an toàn cho độ bền kết cấu

• Ở đây, quadrotor dùng trong nông nghiệp ổn định ở độ cao thấp nên chọn LF

• Chọn điều kiện biên : Về phần tĩnh, khi hệ ở trạng thái cân bằng, nghĩa là cân bằng lực thì lấy điểm nào làm điểm tham chiều đều tương đối giống nhau (ứng xử như nhau) Cho nên, về phần để đánh giá bền tĩnh kết cấu đối với trường hợp 03 mô hình một cách tổng quát nhất, luận văn chọn ngàm giữ tại 4 đầu tiếp tiết diện của 4 cánh để có thể xem xét ứng xử của toàn mô hình theo cách tổng quát nhất

❖ Tiến hành mô phỏng tuần tự theo các bước

✓ Thêm file bản vẽ từ solid works sang ansys

✓ Gán các giá trị cho vật liệu, gán vật liệu cho mô hình

✓ Đặt các tải và điều kiện biên

✓ Phân tích các đặc tính

4.1.1 Phân tích bền – mô hình 1

Trước tiên, các tải áp dụng và các điều kiện biên cần phải được xác định trước Đối với FEM, khung chính được sử dụng phương thức chia lưới kích thước 5mm cho toàn bộ mô hình

Sau khi mesh, ta được kết quả chia lưới cho mô hình 1

Hình 4.1 Chia lưới cho mô hình 1

Trong ANSYS, phần khung chính của mô hình 1 được chia lưới tự động và cấu trúc lưới sử dụng phần tử Tet10, Hex20 và Wed15 Lưới bao gồm 50441 phần tử và

204941 nút và có giá trị AR trung bình 2.49

Luận văn coi khung chính bên ngoài – các đầu tiết diện ống tay được cố định và khung chịu tải bên dưới :

• Tải trọng taị đây (mô-đun bộ phận càng đáp với bình phun 10L) 12kg được gắn vào khung chính thông qua 16 ốc nối hợp kim nhôm

Như vậy, tải trọng này được chia thành 16 tải trọng tập trung có điểm tại 16 ốc nối, góc 20 độ so với phương thẳng đứng, mỗi tải trọng riêng có giá trị bằng :

=      Các thiết bị, linh kiện trong thân chính: Các thiết bị điện, điện tử (board phân phối điện, bộ điều khiển bay, ESC, máy biến áp, ), pin, dây, bộ điều chỉnh vận tốc, có trọng lượng 7.6932 kg được đặt trong khu vực có diện tích: 44562 𝑚𝑚 2 trên tấm khung chính bên dưới

Ngoài ra, tải trọng lên khung chính có gia tốc trọng trường

Hình 4.2 Các điều kiện tải và diều kiện biên cho khung chính – mô hình 1

Trước tiên, các tải áp dụng và các điều kiện biên cần phải được xác định trước

Sử dụng phương thức chia lưới kích thước 5 mm cho toàn bộ mô hình

Luận văn coi khung chính bên ngoài – các đầu tiết diện ống tay được cố định và khung được tải bên dưới :

• Tải trọng tại đây (mô-đun bộ phận càng đáp với bình phun 10L) 12kg được gắn vào khung chính thông qua 16 ốc nối hợp kim nhôm

Như vậy, tải trọng này được chia thành 16 tải trọng tập trung có điểm tại 16 ốc nối, góc 20 độ so với phương thẳng đứng, mỗi tải trọng riêng có giá trị bằng:

=      Các thiết bị, linh kiện trong thân chính: Các thiết bị điện, điện tử (board phân phối điện, bộ điều khiển bay, ESC, máy biến áp, ), pin, dây, bộ điều chỉnh vận tốc, có trọng lượng 7.6932 kg được đặt trong khu vực có diện tích: 44562 𝑚𝑚 2 trên tấm khung chính bên dưới

Hình 4.4 Các điều kiện tải và điều kiện biên cho khung chính – mô hình 2

Trước tiên, các tải áp dụng và các điều kiện biên cần phải được xác định trước

Sử dụng phương thức chia lưới kích thước 5 mm cho toàn bộ mô hình

Luận văn coi khung chính bên ngoài – các đầu tiết diện ống tay được giữ cố định và khung được tải với các giá trị :

Các thiết bị, linh kiện trong thân chính: Các thiết bị điện, điện tử (board phân phối điện, bộ điều khiển bay, ESC, máy biến áp, ), pin, dây, bộ điều chỉnh vận tốc, có trọng lượng 7.6932 kg được đặt trong khu vực có diện tích: 44562 𝑚𝑚 2 trên tấm khung chính bên dưới

Thuốc được cài đặt là phần không gian bên trong với khối lượng thuốc 10L, đơn giản, ta xem thuốc hiện tại là nước, 10L thuốc tương đương 10L nước và có khối lượng riêng là 1000 kg/m3 (chiều cao bình chưa thuốc là 130mm theo bản vẽ thiết kế) Bên cạnh đó, xem như toàn bộ áp suất thủy tĩnh của nước tác động lên toàn bộ bề mặt kín bên trong là như nhau ở mọi điểm Vậy áp suất thủy tĩnh tác động lên các bề mặt :

Phân tích động kết cấu mô hình 3

Sau khi thực hiện các phân tích bền tĩnh ở phía trên cho các mô hình Drone, điều quan trọng là phải so sánh và đánh giá kết quả để xác định mức độ hiệu quả của từng thiết kế Cụ thể, luận văn mong đợi rằng Mô hình 3 - mô hình Drone liền khối bằng nhôm, sẽ đáp ứng được hai mục tiêu chính của đề tài: đảm bảo độ bền và giảm trọng lượng tổng thể của Drone

Tiếp theo, luận văn sẽ tiếp tục phân tích các đặc tính kết cấu khác như bền tĩnh, dao động, dao động riêng và mỏi cho Mô hình 3 Đây là các yếu tố then chốt để đảm bảo rằng mô hình không chỉ tối ưu về mặt trọng lượng và bền mà còn có khả năng vận hành ổn định và an toàn trong thực tế

Có thể thấy, với mô hình 03, lực của chong chóng động cơ tạo ra theo phương thẳng đứng và không đổi Tại đây thay lực do động cơ gây ra bằng tải theo một phương thẳng đứng Các tần số sinh ra mode dao động ở đây là do sự quay của 04 động cơ, thành phần quay này sinh ra điều hòa, khi tải có thay đổi điều hòa sẽ gây rung động, từ đó kích hoạt các mode dao động, và ảnh hưởng đến cấu trúc Để mô phỏng chính xác hơn các đặc tính về dao động kết cấu cho mô hình, một quyết định kỹ thuật dùng trong mô phỏng mà luận văn đã thực hiện : chọn ngàm (fix support) tại mặt nắp trên của mô hình Như đã đề cập ở trên, thành phần gây ra dao động là do động cơ nên để có thể đánh giá được thành phần dao động riêng, đánh giá sự cưỡng bức, luận văn xem xét chuyển điểm tham chiếu về lại trọng tâm Nhưng ở trường hợp với mô hình 03, trọng tâm của hệ thay đổi trong quá trình lượng thuốc thay đổi, cho nên luận văn chọn mô phỏng khi trạng thái thuốc đầy bình – tạo áp lực lớn nhất lên thành Và để đơn giản hóa thì luận văn chọn ngàm ngay tại nắp trên của mô mình 03 vì hệ vẫn đang xét ở trạng thái cân bằng Điều này giúp mô phỏng các đặc tính khác phù hợp hơn như tác động của các lực điều hòa, và điều kiện biên đến cấu trúc của mô hình, từ đó cung cấp dữ liệu phân tích đáng tin cậy và có ý nghĩa trong việc đánh giá tổng thể hiệu suất của Drone – mô hình 03

Hình 4.7 Giải thuật cho mô phỏng các đặc tính kết cấu cho mô hình 3

Trước tiên, ta cần tính toán lại các giá trị bền tĩnh cho mô hình (sau khi thay đổi vị trí fix support), các tải áp dụng và các điều kiện biên cần phải được xác định trước, bên cạnh việc tiến hành đánh giá độ hội tụ lưới và nghiệm

Tiến hành đánh giá độ hội tụ lưới và nghiệm :

− Lần lượt chia lưới từ thô đên mịn với các kích thước 30mm, 20mm, 15mm, 13mm, 11mm, 10mm, 8mm, kết quả ứng suất tối đa được biểu diễn theo hình

Hình 4.8 Đánh giá độ hội tụ lưới

Qua đó, luận văn quyết định sử dụng phương thức chia lưới kích thước 10 mm cho toàn bộ mô hình để đảm bảo kết quả tin cậy cùng với việc cân đối tài nguyên máy và thời gian mô phỏng

Trong ANSYS, phần khung chính của mô hình 1 được chia lưới tự động và cấu trúc lưới sử dụng phần tử Tet10, Hex20 Lưới bao gồm 88774 phần tử và 188723 nút và có giá trị AR trung bình 8.8

Hình 4.9 Chia lưới cho khung chính mô hình 3

Các thiết bị, linh kiện trong thân chính: Các thiết bị điện, điện tử (board phân phối điện, bộ điều khiển bay, ESC, máy biến áp, ), pin, dây, bộ điều chỉnh vận tốc, có trọng lượng 7.6932 kg được đặt trong khu vực có diện tích: 44562 𝑚𝑚 2 trên tấm khung chính bên dưới

Thuốc được cài đặt là phần không gian bên trong với khối lượng thuốc 10L, để dễ dàng, ta xem thuốc hiện tại là nước, 10L thuốc tương đương 10L nước và có khối lượng riêng là 1000 kg/m3 (chiều cao bình chưa thuốc là 130mm theo bản vẽ thiết kế) Bên cạnh đó, xem như toàn bộ áp suất thủy tĩnh của nước tác động lên toàn bộ bề mặt kín bên trong là như nhau ở mọi điểm Vậy áp suất thủy tĩnh tác động lên các bề mặt :

Với khối lượng tổng của máy bay khi cất cánh là GTOW = 21.7 kg (nguồn), mỗi động

Vậy tải trên mỗi cánh: P=( SFLF )M =g (1.25 2) 5.425 9.806 133   = N

Ngoài ra, tải trọng lên khung chính có gia tốc trọng trường ' ( ) 9.806 (1.25 2) 24.515 / 2 g =g SF LF =   = m s

4.2.2 Phân tích dao động – mô hình 3

❖ Phân tích dao động riêng (Modal Analysis)

Một phương pháp quan trọng trong kỹ thuật động lực học để xác định các tần số tự nhiên và hình dạng dao động (mode shapes) của một cấu trúc Từ đó giúp nhận diện các điểm mạnh và yếu về động lực của cấu trúc, đồng thời xác định các điều kiện có thể dẫn đến cộng hưởng, một hiện tượng có thể gây ra hư hại nghiêm trọng cho cấu trúc Trong phân tích này hệ số tắt dần không được xem xét cũng như không có lực (tải) tác dụng lên cấu trúc trừ trọng lượng của bản thân máy bay

Trong Workbecnh ANSYS chọn môi trường Modal để giải bài toán này, các giá trị cần thiết dẫn từ Static Structural đã trình (mục trên)

Luận văn xác định cho 10 hình dạng dao động đầu tiên nhằm:

✓ Tần Số Tự Nhiên: Đây là tần số mà tại đó cấu trúc có thể dao động tự do

✓ Hình Dạng Dao Động: Các mode shape cho biết cách thức cấu trúc dao động tại mỗi tần số tự nhiên Đặc biệt là chạy thử 8, 9, 10, 11, 12 hình dạng dao động để xác định hình dạng dao động vẫy 04 cánh tay theo phương thẳng đứng ( xác định ở hình dạng dao động thứ 9, nên luận văn xuất kết quả cho 10 hình dạng dao động đầu tiên), đây là hình dạng dao động rất quan trọng và có khả năng xảy ra ở thực tế

Hình 4.11 Thiết lập cài đặt cho

❖ Phân tích đáp ứng dao động (Harmonic Response)

Phân tích đáp ứng dao động (Harmonic Response Analysis), là một công cụ phân tích động lực học quan trọng, được sử dụng để xác định cách thức mà một cấu trúc phản ứng với các tải trọng dao động tần số Phân tích này đặc biệt cần thiết để đánh giá độ an toàn và hiệu suất của cấu trúc dưới tác động của các tải trọng dao động liên tục hoặc chu kỳ

Trong Workbecnh ANSYS chọn môi trường Harmonic Response để giải bài toán này Các mục đích chủ yếu:

✓ Đánh Giá Động Cơ Học Cấu Trúc: Xác định ứng xử cấu trúc mô hình dao động khi chịu tác động của tải trọng dao động tại các tần số khác nhau

✓ Phát Hiện Cộng Hưởng: Xác định các điểm cộng hưởng, nơi cấu trúc mô hình có thể trải qua dao động gia tăng do tần số kích thích trùng với tần số tự nhiên của cấu trúc

Theo nguyên lý cơ bản trong kỹ thuật động lực học, nếu tần số của lực tác động lên một cấu trúc tiệm cận hoặc bằng với tần số dao động riêng tự nhiên của cấu trúc đó, hiện tượng cộng hưởng có thể xảy ra, dẫn đến tăng đáng kể biên độ dao động, có thể gây hư hại nghiêm trọng cho cấu trúc Trong bối cảnh của luận văn này, chưa đủ cơ sở lý thuyết cũng như dữ liệu thực tế về phổ tần số của lực tác động lên máy bay khi hoạt động thực tế Do đó, để mô phỏng một cách chính xác hơn hiện tượng này và đánh giá ảnh hưởng của nó đối với máy bay, luận văn đề xuất một phương pháp tiếp cận thông qua việc thiết lập một lực điều hòa được phân bố đều trên đầu tiết diện các cánh tay của thân chính, (đặc biệt là tại vị trí gắn động cơ tạo lực nâng) Điều này giúp mô phỏng điều kiện lực điều hòa tác động lên drone trong quá trình bay, cung cấp một cách tiếp cận thực tế hơn để xác định và phân tích độ an toàn của cấu trúc máy bay dưới các tải trọng dao động

Với giá trị của lực nâng đã trình bày ở mục 4.2.1

Kết quả bền tĩnh và đánh giá

5.1.1 Kết quả bền tĩnh - Static Structural Analysis

Hình 5.1 Kết quả ứng suất mô hình 1

Hình 12.2 Kết quả ứng suất mô hình 1 – bên trong

Hình 5.3 Hình ứng suất σ_1trong hệ tọa độ vật liệu

Hình 5.4 Hình ứng suất σ_2trong hệ tọa độ vật liệu

Hình 5.5 Hình ứng suất τ_12trong hệ tọa độ vật liệu

Hình 5.6 Kết quả chuyển vị mô hình 1

Hình 5.7 Kết quả chuyển vị mô hình 1 - bên trong

Bảng Tổng kết kết quả và khối lượng - Static Structural Analysis

Bảng 5.1 Bảng Tổng kết kết quả và khối lượng - Static Structural Analysis

Giá trị ứng suất tương đương lớn nhất  max (MPa)

Hệ số dư tải 5.86 (nhôm)

Chuyển vị lớn nhất max i mm u 1 9.7 3

Bao gồm : Linh kiện trong thân chính – pin, linh kiện điện, dây, bộ điều chỉnh vận tốc, động cơ , chông chóng, bình có chứa thuốc và càng đáp (kg)

• Kết quả mô phỏng cho thấy

▪ Tại mô hình 1: max 52.89 MPa

 = , với vật liệu hợp kim nhôm AlSi10Mg có giới hạn bền:

 = Vậy các vật liệu hợp kim nhôm ở mô hình 1 đều thỏa mãn điều kiện bền

Với vật liệu sợi composite, tại đây, để đơn giản hóa, xem kết quả tại cùng 1 điểm – vị trí tiếp khóa liên kết giữa 2 tấm mặt cho các kết quả ứng suất lớn nhất với 𝜎 1.53 𝑀𝑃𝑎, 𝜎 2 = 40.26 𝑀𝑃𝑎, 𝜏 12 = 0.2 𝑀𝑃𝑎 là các thành phần ứng suất trong hệ tọa độ vật liệu

Với các hệ số Tsai-Wu được định nghĩa dựa trên các giới hạn bền vật liệu (bảng 3.3) như sau:

(𝜏 12 ) 𝑢𝑙𝑡 2 = 6.94 x 10 −5 ; 𝐻 12 = −0.5√𝐻 11 𝐻 22 = − 2.23 x 10 −6 Đánh giá độ bền của các kết cấu dùng cho vật liệu composite theo tiêu chuẩn Tsai- Wu: 𝐻 1 𝜎 1 + 𝐻 2 𝜎 2 + 𝐻 11 𝜎 1 2 + 𝐻 22 𝜎 2 2 + 𝐻 66 𝜏 12 2 + 2𝐻 12 𝜎 1 𝜎 2 < 1 lần lượt thay các giá trị, ta được kết quả : 0.177 < 1 Thõa mãn điều kiện bền

Từ Hình 5.7, chuyển vị theo phương y (phương thẳng đứng) lớn nhất là u max y =1 mm tại vị trí chính giữa của tấm mặt dưới khung do phân bố khối lượng linh kiện điện tử tập trung tại vị trí này

 = Ta có thể kết luận kết cấu mô hình 2 là đủ bền với các điều kiện tải áp đặt đã nêu

Từ Hình 5.9, chuyển vị theo phương y (phương thẳng đứng) lớn nhất là max y 9.7 mm u = tại vị trí chính giữa của tấm mặt dưới khung do phân bố khối lượng linh kiện điện tử tập trung tại vị trí này

 = Ta có thể kết luận kết cấu mô hình 3 là đủ bền với các điều kiện tải áp đặt đã nêu

Từ Hình 5.11, chuyển vị theo phương y (phương thẳng đứng) lớn nhất là u max y =3 mm tại vị trí chính giữa của tấm mặt dưới khung do phân bố khối lượng linh kiện điện tử tập trung tại vị trí này

• Mô hình 2 cho thấy giá trị ứng suất cao nhất (101.95 MPa), điều này có thể chỉ ra rằng mô hình này chịu áp lực lớn nhất trong quá trình vận hành, tiềm ẩn nguy cơ hư hỏng cao hơn các mô hình khác Chuyển vị lớn nhất cũng cao nhất trong ba mô hình (9.7mm), cho thấy một mức độ biến dạng đáng kể

• Mô hình 3 có giá trị ứng suất thấp nhất (46.01 MPa) và một mức chuyển vị vừa phải (3), cho thấy mức độ bền cao và ổn định hơn các mô hình khác

• Mô hình 1 có giá trị ứng suất (52.89 MPa) và chuyển vị ở mức trung bình

(1mm), điều này chỉ ra một sự cân bằng giữa khả năng chịu tải và độ bền

• Mô hình 2 có khối lượng thân chính thấp nhất, làm cho nó trở nên hấp dẫn trong việc giảm trọng lượng tổng thể, nhưng điều này có thể ảnh hưởng đến độ bền chung và khả năng chịu tải

• Mô hình 1 và 3 có khối lượng thân chính cao hơn, có thể góp phần vào độ bền và khả năng chịu tải tốt hơn

• Đặc biết mô hình 3 có khối lượng cất cánh nhẹ nhất (21.7 kg so với 22.2 kg và 23.7 kg của mô hình 2 và 01), Làm nổi bật khả năng ưu việt về giảm trọng lượng tổng thể

✓ Hệ Số Dư Tải Mô Hình

• Mô hình 1: 5.65, Mô hình 2: 3.04, Mô hình 3: 6.74

Cho thấy mô hình 3 có độ an toàn cao hơn so với cả 2 mô hình trước và hoàn toàn còn dư bền và khối lượng để có thể tiến hành cải tiến về sau Đồng thời, nếu xét đến SF.LF (2.5 đối với mô hình 3 và 5 đối với mô hình 1 thì hiện tại mô hình 3 có tăng SF.LF lên hơn nữa vẫn hoàn toàn có có giá trị hệ số dư tải đạt mức tốt

• Mô hình 3 là mô hình có nhiều ưu điểm nhất với độ bền cao và chuyển vị thấp, cho thấy khả năng chịu tải tốt với trọng lượng thân chính và tổng trọng lượng hợp lý (nhẹ nhất trong 3 mô hình) Mô hình này là lựa chọn tối ưu cho Drone liền khối, đáp ứng cả yêu cầu về độ bền, khối lượng lẫn khả năng sản xuất bằng công nghệ in 3D kim loại

• Mô hình 2 có thể cần được cải tiến để tăng cường độ bền và giảm biến dạng dưới tải trọng vận hành

• Mô hình 1 cung cấp một sự cân bằng giữa khả năng chịu tải và độ bền nhưng không phải là lựa chọn tối ưu nhất so với các mô hình khác vì còn nhiều hạn chế đã đề cập ở chương 1

Nghiên cứu này khuyến khích tiếp tục phát triển nghiên cứu và cải tiến Mô hình 3, đồng thời xem xét các cải tiến tiềm năng cho Mô hình 2 để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng và khả năng sản xuất.

Kết quả đặc tính kết cấu của mô hình 3

Sau khi thực hiện các phân tích bền tĩnh ở phía trên cho các mô hình Drone, so sánh và đánh giá kết quả để xác định mức độ hiệu quả của từng thiết kế Cụ thể, Mô hình

3 - mô hình Drone tích hợp liền khối bằng nhôm, đã đáp ứng được hai mục tiêu chính của đề tài: đảm bảo độ bền và giảm trọng lượng tổng thể của Drone

Tiếp theo, luận văn sẽ tiếp tục phân tích dao động, dao động riêng và mỏi cho Mô hình 3 với mục tiêu đã đề cập ở đầu chương 5 Đây là các yếu tố then chốt để đảm bảo rằng mô hình không chỉ tối ưu về mặt trọng lượng và bền mà còn có khả năng vận hành ổn định và an toàn trong thực tế

5.2.1 Kết quả bền tĩnh - Static Structural Analysis max 61.21 MPa

 = (Hình 5.12) với vật liệu hợp kim nhôm AlSi10Mg có giới hạn bền:  T ALSi 10 Mg ,max 10 MPa Ta có thể kết luận kết cấu mô hình 2 là đủ bền với các điều kiện tải áp đặt đã nêu

Từ Hình 5.13, chuyển vị theo phương y (phương thẳng đứng) lớn nhất là max y 3.3 mm u = tại vị trí chính giữa của tấm mặt dưới khung do phân bố khối lượng linh kiện điện tử tập trung tại vị trí này

Hình 5.12 Kết quả ứng suất mô hình 3 (2)

Hình 5.13 Kết quả chuyển vị mô hình 3 (2)

5.2.2 Kết quả dao động riêng tự nhiên (Modal Analysis)

Vì để thuận tiện cho việc quan sát cũng như thu thập kết quả, Luận văn tiến hành thiết lập quan sát ở 10 mode dao động đầu tiên cho mô hình drone bình thuốc tích hợp – mô hình 3

❖ Kết quả tần số dao động riêng tự nhiên của mô hình

Bảng 4.2 Kết quả tần só dao động riêng tự nhiên 10 mode của mô hình thuốc tích hợp - mô hình 3

❖ Hình dạng các mode dao động của mô hình

Nhìn chung ở 10 mode dao động đầu tiên, loại biến dạng của cả mô hình xuất hiện chủ yếu là uốn ngang và uốn dọc, ở một số mode có sự kết hợp của cả hình thức uốn ngang và uốn dọc Đặc biệc, ở mode 09, đây là mode dao động có hình dạng vẩy 04 cánh tay của drone lên hướng trên, đây là hình dạng cần lưu ý khi chế tạo vì khả năng diễn ra trong thực tế

Hình 5.15 Mode 2 của mô hình 3 khi biến dạng Hình 5.14 Mode 1 của của mô hình 3 khi biến dạng

Hình 5.16 Mode 3 của mô hình 3 khi biến dạng

Phân tích dao động riêng đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả hoạt động của drone Sau khi xác định tần số dao động tự nhiên và các hình dạng mode dao động, luận văn nhận diện các điểm yếu của cấu trúc có thể gây ra hư hại, đặc biệt khi cộng hưởng, qua đó có thể cải thiện thiết kế để tránh các rủi ro này

5.2.3 Kết quả đáp ứng dao động – dao động điều hòa (Harmonic Response)

Kết quả mô phỏng cho thấy ở mô hình khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng do tải tác động có tần số xấp xỉ với tần số dao động tự do của cấu trúc sẽ có sự gia tăng đột ngột của chuyển vị Cụ thể, hiện tượng cộng hưởng xảy ra mạnh nhất ở mode dao động tăng lên rất cao 30.484mm tại 162Hz Chuyển vị tối đa là của toàn mô hình là 30.484 mm Đồng thời trong khoảng tần số từ 100hz-170hz (cũng là khoảng tần sô tự do của mô hình) ghi nhận sự ảnh hưởng và gây ra chuyển vị tăng cao hơn mức hoạt động bình thường Bên cạnh đó, ở dải tần số hoạt động 0-71Hz không có sự cộng hưởng hay bất thường xảy ra, cho thấy Drone sử dụng động cơ thông thường trên thị trường là phù hợp Đồng thời, ở dải tần số 110Hz, 134Hz có giảm biên độ có thể do ảnh hưởng của sự triệt tiêu (under damping) của toàn hệ, trên thực tế điểm này không quá tran trọng vì cần quan tâm là ở các tần số gây nên sự gia tăng lớn của biên độ chuyển vị Đây cũng là điểm lưu ý cho việc thiêt kế cải tiến mô hình và chọn động cơ phù hợp

Bảng 5.3 Đáp tứng tần số dao động của mô hình 3

Tần số (Hz) Chuyển vị (mm) Tần số (Hz) Chuyển vị (mm) Tần số (Hz) Chuyển vị (mm) Tần số (Hz) Chuyển vị (mm)

Hình 5.24 đáp ứng tần số và chuyển vị của mô hình 3 - bình thuốc liền khối

Tính toán thiệt hại mỏi

Quy trình tính toán thiệt hại mỏi tổng quát

Sau khi trích suất được giá trị ứng suất lớn nhất tác động vào vị trí của mô hình, luận văn sẽ sử dụng đường cong S-N để tính toán số chu kỳ dẫn đến mỏi (N) gây ra bởi giá trị ứng suất lớn nhất này

Từ các đặc tính vật liệu đã trình bày ở bảng 2.1, bảng 3.2, Luận văn giả định rằng đường cong S-N đối với hợp kim nhôm 6061 được xem là tương đương với vật liệu hợp kim nhôm AlSi10Mg, do đó sẽ sử dụng đường cong S-N của hợp kim nhôm 6061 để tính toán

Hình 5.25 Đường cong S-N của hợp kim nhôm 6061 max 61.21 MPa

 = ~8.9 ksi (mục 5.2.1), nhận thấy giá trị ứng suất lớn nhất gần như không chạm vào đường cong chu kì phá hủy, điều này cho thấy rằng mô hình không chịu ảnh hưởng bởi các tải trọng mỏi đáng kể dưới điều kiện hoạt động bình thường Điều này có thể được lập luận như sau:

• Mức Độ An Toàn Cao: Giá trị ứng suất thấp hơn nhiều so với giới hạn phá hủy cho thấy rằng cấu trúc có độ an toàn cao đối với mỏi, ít có khả năng xảy ra hư hỏng do mỏi trong điều kiện sử dụng thông thường

• Tuổi Thọ Dài Hơn: Khi ứng suất tác động lên cấu trúc thấp hơn nhiều so với mức cần thiết để gây ra phá hủy, điều này ngụ ý rằng tuổi thọ kỳ vọng của cấu trúc sẽ cao hơn, vì sự tích lũy hư hại do mỏi diễn ra chậm hơn rất nhiều

• Đánh Giá Tối Ưu Hóa Thiết Kế: Có thể xem xét tối ưu hóa thiết kế để làm giảm chi phí sản xuất hoặc trọng lượng mà không làm ảnh hưởng đến độ an toàn của cấu trúc, nhờ vào việc xác định được rằng các thành phần có thể được thiết kế với mức độ dư thừa thấp hơn

• Xem Xét Lại Biểu Đồ S-N: Nếu giá trị ứng suất quá thấp, có thể cần xem xét lại các nghiên cứu đề có biểu đồ S-N chính xác cho hợp kim nhôm AlSi10Mg để đảm bảo phản ánh chính xác điều kiện thực tế mà cấu trúc sẽ gặp phải.

Công nghệ in 3D kim loại

Có rất nhiều công nghệ 3D kim loại phổ biến hiện nay

− Selective Laser Melting (SLM): Công nghệ này sử dụng tia laser để nấu chảy và kết dính các hạt kim loại theo lớp, tạo thành sản phẩm 3D

− Electron Beam Melting (EBM): Tương tự SLM, nhưng thay vì tia laser, EBM sử dụng chùm electron để nấu chảy và kết dính các hạt kim loại

− Metal Binder Jetting: Công nghệ này sử dụng đầu phun để phun một chất kết dính lên bột kim loại, tạo thành sản phẩm 3D

− Directed Energy Deposition (DED): Trong quá trình này, nguồn nhiệt (laser hoặc chùm electron) được sử dụng để nấu chảy và bắn các hạt kim loại vào vị trí cần in

Luận văn đề xuất In 3D kim loại cho mô hình dựa vào phương pháp Selective Laser Melting (SLM) sử dụng laser để nung chảy và hàn các lớp bột kim loại một cách chính xác để tạo ra cấu trúc 3D vì Công nghệ in 3D kim loại SLM là một trong những công nghệ được phát triển sớm nhất và đã được áp dụng rộng rãi trong ngành sản xuất Với ưu điểm độ chính xác cao, chế tạo được chi tiết phức tạp, hỗ trợ đa dạng vật liệu, tiết kiệm vật liệu [17,36]

Hình 6.1 Kích thước & khả năng in thực thế của mộ số loại máy in 3D

Với kích thước của mô hình 3 – drone tích hợp bình thuốc trừ sâu liền khối (phụ lục – bản vẽ kĩ thuật của mô hình 3), phù hợp với sử dụng máy SLM 800 - Đây là máy in 3D được thiết kế để sản xuất với sản lượng lớn, liên tục và hiệu quả cao

Hình 6.2 Thông số kĩ thuật của in SLM 800

Các loại vật liệu thường dùng

Thép không gỉ, titan, hợp kim nhôm (như AlSi10Mg), và hợp kim cobalt-chromium là những vật liệu phổ biến nhất trong in 3D kim loại vì tính ứng dụng rộng rãi và đặc tính kỹ thuật ưu việt của chúng

Luận văn xác định sử dụng hợp kim nhôm AlSi10Mg dùng trong in 3D kim loại để chế tạo mô hình 03

❖ Khả năng áp dụng cho nhôm

• Đặc điểm: Hợp kim nhôm, với AlSi10Mg là ví dụ điển hình, thường được chọn cho in 3D vì tính chất nhẹ và độ bền cao Hợp kim nhôm cũng nổi bật với khả năng dẫn nhiệt tốt, giúp giảm stress nhiệt và tăng cường độ bền trong quá trình sản xuất

• Thách thức kỹ thuật: Việc xử lý nhiệt và bảo dưỡng sau in có thể phức tạp do tính chất dễ biến dạng của nhôm khi nung nóng

• Giải pháp: Sử dụng các thiết lập máy in chuyên biệt và kỹ thuật hậu xử lý nâng cao để đảm bảo độ chính xác và độ bền của sản phẩm.

Quá trình in 3D kim loại

Quá trình in 3D kim loại bao gồm các bước sau, luận văn đã xác định và tiến hành đầy đủ giai đoạn thiết kế để có thể in 3D ra sản phẩm thực tế:

✓ Thiết kế 3D: Trước tiên, luận văn tạo ra một mô hình 3D của sản phẩm mong muốn bằng các phần mềm SolidWorks

✓ Chuẩn bị dữ liệu: Sau khi hoàn thiện mô hình 3D, dữ liệu được chuyển đổi sang định dạng in 3D phù hợp, luận văn dùng STL

✓ Sử dụng phần mềm quản lí quá trình in 3D – chọn sử dụng Materialise: Materialise là phần mềm hàng đầu trên thế giới trong lĩnh vực in 3D cung cấp các giải pháp toàn diện trong việc chuẩn bị dữ liệu trước khi in 3D, giao tiếp giữa phần mềm và máy in 3D, hệ thống quản lý sản xuất (Manufacturing Execution System), là nền tảng gồm các công cụ phần mềm giúp quản lý và kiểm soát quy trình in 3D hiệu quả

✓ In 3D: Dữ liệu được gửi đến máy in 3D kim loại, các lớp vật liệu kim loại sẽ được gia công lần lượt để tạo thành sản phẩm

✓ Hậu kỳ: Sản phẩm in 3D thường cần một số quy trình xử lý sau in như làm sạch, tách khỏi giá đỡ, gia công bề mặt hoặc xử lý nhiệt.

Kết luận

Qua quá trình tìm hiểu, liên hệ các đơn vị về dịch vụ in 3D, chuẩn bị bản thiết kế và dữ liệu, luận văn đánh giá việc chế tạo mô hình drone liền khối tích hợp bình thuốc là hoàn toàn khả thi (Platform report dùng phần mềm quản lí Materialise để chuẩn bị trước khi in các thông tin như : Platform properties, part properties, quotation được đính kèm phụ lục 4 – Platform report in 3D kim loại cho mô hình 3)

Kết luận

Tổng Quan Mục Đích và Kết Quả Nghiên Cứu

Nghiên cứu này đã thành công trong việc xây dưng, đánh giá tổng hợp các đặc tính kết cấu của mô hình drone tích hợp bình thuốc trừ sâu liền khối, sử dụng hợp kim nhôm, đồng thời đáp ứng tính khả thi về chế tạo Đánh Giá Các Mô Hình và Phân Tích

Qua quá trình phân tích đặc tính kết cấu bằng phần mềm ANSYS và so sánh ba mô hình khác nhau để xác định độ bền, khả năng chịu tải và các đặc tính dao động của cấu trúc luận văn đã xác định được mô hình thứ 3 – drone tích hợp bình thuốc trừ sâu liền khối là phù hợp với ý tưởng đề tài, đã chứng minh được các ưu điểm về độ bền và giảm khối lượng, các tần số riêng , các mode dao động và cũng như xem xét về ứng xử của mô hình khi có cộng hưởng xảy ra Nghiên cứu cũng đã nhận diện các tần số cộng hưởng tiềm ẩn, từ đó đề xuất các giải pháp cải tiến thiết kế để tăng độ an toàn và độ bền của cấu trúc Cuối cùng, việc đánh giá tuổi thọ mỏi qua đường cong S-N cũng cho thấy mô hình này có thể chịu được các tải trọng lặp đi lặp lại trong thực tế Các đặc tính về kết cấu này sẽ hỗ trợ cho các nghiên cứu tối ưu hóa thiết kế, đảm bảo độ an toàn và hiệu quả của drone trong điều kiện hoạt động đa dạng

Khả Năng Ứng Dụng và Tính Khả Thi

Nghiên cứu đã xác nhận tính khả thi của việc sản xuất mô hình drone bằng công nghệ in 3D kim loại Điều này không chỉ góp phần vào việc hiểu biết sâu hơn về các đặc tính kết cấu và động lực của drone, mà còn mở ra cơ hội cho việc cải tiến thiết kế để tăng cường hiệu suất và độ an toàn.

Hạn chế

Mặc dù đạt được các thành quả nhất định, song luận văn vẫn còn tồn tại một số hạn

− Các trường hợp mô phỏng chưa bao trùm hết các điều kiện hoạt động của drone trong thực tế, do đó, cần tiếp tục mở rộng đánh giá độ bền qua phân tích khí động, va chạm

− Điều kiện thiết lập cho bài toán dao động điều hòa vẫn còn hạn chế

− Tính toán tuổi thọ mỏi cho mô hình vãn còn dừng ở mức cơ bản, chưa chuyên sâu.

Hướng phát triển

Thực hiện các thử nghiệm thực tế để kiểm chứng tính hiệu quả của các đề xuất cải tiến kỹ thuật

Nghiên cứu và phát triển thêm về các vật liệu mới và công nghệ sản xuất tiên tiến để cải thiện độ bền và khả năng chịu đựng của drone Đề xuất thay đổi trong thiết kế cấu trúc hoặc vật liệu để giảm thiểu đáp ứng dao động không mong muốn Tiếp tục khám phá các hệ thống kiểm soát dao động điện tử tiên tiến để tăng cường khả năng phản ứng và điều chỉnh tự động của drone trước các điều kiện dao động không lường trước được

Phát triển chuyên sâu phần tính toán mỏi cho ý tưởng đề tài

Nghiên cứu này không chỉ lấp đầy khoảng trống trong nghiên cứu hiện có về kết cấu của drone, mà còn mở ra các cơ hội mới trong việc ứng dụng in 3D cho sản xuất UAV liền khối Việc nắm bắt công nghệ này tăng cường khả năng cạnh tranh của Việt Nam trên trường quốc tế và giúp giảm phụ thuộc vào nhà cung cấp linh kiện nước ngoài.