Bảng 5: Các thông số hình học của một lỗ tổ ong
Thông số Định nghĩa
Góc nghiêng của các vách nghiêng
Đường kính của lỗ (nếu là lục giác đều) l Chiều dài của vách nghiêng
h Chiều dài của vách đứng t Bề dày của vách nghiêng t' Bề dày của vách đứng b Chiều cao của lõi tổ ong
Bảng 6: Các đặc điểm hình học và cơ học của một số loại lõi tổ ong thường được sử dụng Thông số Tấm polyamide dán: Nomex Hợp kim nhẹ AG3 Hợp kim nhẹ AU4 GI (2024)
Đường tròn nội tiếp 6, 8, 12 4 6
Bề dày t(mm) 0.05 0.04
Khối lượng riêng (kg/m3)
64 80 46
Độ bền cắt xz (MPa) 1.7 3.2 1.5 Mô đun trượt Gxz (MPa) 58 520 280 Độ bền cắt yz (MPa) 0.85 2 0.9 Mô đun trượt Gyz (MPa) 24 250 140
Độ bền nén z (MPa) 2.8 4.4 2
c. Phạm vi áp dụng
Tấm sandwich lõi tổ ong được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau:
- Các ngành công nghiệp máy bay và hàng không vũ trụ: các tấm bên trong máy bay (sàn, vách, trần, nhà bếp và nhà vệ sinh), các tấm bên ngoài máy bay (cạnh trước và sau, cánh máy bay trực thăng, cửa ra vào, nắp động cơ ...)
- Ngành công nghiệp ô tô và đường sắt: Tấm sandwich tổ ong dùng trong chế tạo các loại xe tải, xe buýt, tàu điện ngầm và xe điện ....
- Các ngành công nghiệp thể thao và giải trí: ván lướt sóng, cabin và thân tàu thuyền và tàu hiệu suất cao.
- Công nghiệp xây dựng: tấm sandwich dùng làm vách, sàn, trần, cửa, vách ngăn, và cho tất cả các cấu trúc cần đạt được tỷ lệ độ cứng/trọng lượng tối ưu.
Để sử dụng hiệu quả tấm dạng này ta cần phải biết được ứng xử cơ học của nó đối với các dạng chịu lực cơ bản. Đã có nhiều nghiên cứu từ lý thuyết đến thực nghiệm được thực hiện để đưa ra ứng xử cơ học của các tấm dạng này, các kết quả thu được từ các nghiên cứu đó là rất đáng ghi nhận, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn rất to lớn. Các phương pháp phổ biến được sử dụng để nghiên cứu các ứng xử cơ học của các tấm dạng này đã được đề cập trong các luận án, bài báo như: phương pháp giải tích, phương pháp đồng nhất, phương pháp phần tử hữu hạn (FEM), phương pháp nghiên cứu thực nghiệm… trong đó thì phương pháp phần tử hữu hạn được biết đến như là một phương pháp hiệu quả nhất hiện nay. Cùng với sự phát triển rất mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, sự hỗ trợ của máy tính và các phần mềm ứng dụng đã tham gia tích cực vào việc hỗ trợ và phát triển các nghiên cứu.
Với sự phát triển ngày càng lớn mạnh về vật liệu sử dụng và kết cấu của các tấm sandwich, việc xây dựng mô hình, tính toán và mô phỏng trên các ứng dụng của FEM bộc lộ nhiều hạn chế như:
Tốn nhiều thời gian cho việc xây dựng mô hình đặc biệt là các mô hình lõi kép, đa lõi, lõi đa hướng và các kết cấu có lõi phức tạp;
Hạn chế về năng lực của thiết bị (máy tính) khi mà kết cấu có độ phức tạp cao;
Thời gian dành cho quá trình tính toán, phân tích lớn khi các kết cấu tấm bất đối xứng, tấm có kích thước lớn hay tấm có kết cấu phức tạp. Các tấm sandwich lõi tổ ong cho phép kết hợp rất tốt giữa độ cứng, độ bền với tính nhẹ. Mô phỏng và tối ưu hóa loại tấm này có tầm quan trọng rất
lớn về độ nhẹ và an toàn của các cấu trúc. Tuy nhiên, mô hình số của các cấu trúc tổ ong quá tốn kém vì sự phức tạp về hình dáng hình học của lõi tổ ong. Một số nghiên cứu thử nghiệm và số đã được thực hiện để xác định tính chất đàn hồi tương đương của tổ ong. Do hình dáng hình học và điều kiện biên của cấu trúc tổ ong rất phức tạp, nên sự đồng nhất hóa phân tích của tổ ong là rất hữu ích và hiệu quả.
Nghiên cứu này đề xuất một phương pháp dựa trên mô hình ban đầu để xây dựng mô hình đồng nhất tương đương. Mô hình tương đương đưa ra là một mô hình dạng tấm solid 3D có các độ cứng quy đổi thay thế cho mô hình cấu trúc 3D dạng shell, nó sẽ giúp làm giảm rất đáng kể thời gian xây dựng mô hình, thời gian tính toán và phân tích cũng như yêu cầu đối với cấu hình phần cứng của thiết bị phân tích sẽ giảm đi nhiều. Các kết quả thu được sẽ được kiểm chứng bằng mô hình số xây dựng trên phần mềm phần tử hữu hạn ứng dụng Autodesk Abaqus và một số ứng dụng hỗ trợ.