Thạc Sĩ Tính toán tấm composite cốt hạt có tính đến sự truyền nhiệt

Lời mở đầu

Vật liệu composite là vật liệu được chế tạo tổng hợp từ hai hay nhiều vật liệu thành phần khác nhau, nhằm tạo ra một vật liệu mới có tính năng ưu việt hơn hẳn những vật liệu thành phần ban đầu, khi những vật liệu này làm việc riêng rẽ. Vì vậy, nó có nhiều tính năng ưu việt nổi trội như nhẹ, bền, đáp ứng được những đòi hỏi khắt khe của kĩ thuật và công nghệ hiện đại Và nhờ những ưu điểm nổi bật đó mà chúng ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện đại như ngành chế tạo máy, hàng không, vũ trụ, tên lửa, xây dựng, ô tô, chế tạo tàu thuyền, . và trong đời sống. Ví dụ tấm composite được ứng dụng trong làm bảng biển, pano trong ngành quảng cáo, trang trí nội thất, ngoại thất trong các công trình xây dựng, ốp mặt nền nhà, làm trần nhà, mái vòm, hay ốp nội thất cho ô tô, tàu thuyền,

Trong những năm gần đây, ứng xử của tấm dưới tác dụng của tải nhiệt được nhiều tác giả nghiên cứu. Shariyat M. [14] đã nghiên cứu giải tích uốn nhiệt của tấm nhiều lớp composite hình chữ nhật có tính chất của vật liệu biến đổi với nhiệt độ dưới sự tăng nhiệt độ đều nhưng sử dụng lý thuyết tấm lớp lớn, xác định được nhiệt độ uốn, từ đó nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số tính chất hình học và cơ học của tấm composite vào nhiệt độ uốn. Shiau, Kuo và Chen [15] đã sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn nghiên cứu chi tiết ứng xử uốn nhiệt của tấm composite nhiều lớp. Wu Lanhe [10] dựa trên lý thuyết biến dạng trượt cấp một suy ra phương trình cân bằng và ổn định của tấm dày vừa phải hình chữ nhật tựa bản lề được làm từ FGM dưới ảnh hưởng của hai loại tải nhiệt là sự tăng nhiệt đều và gradient nhiệt thông qua bề dày của tấm, suy ra nhiệt độ uốn, thảo luận ảnh hưởng của tỉ số hướng, sự dày tương đối và chỉ số gradient và trượt ngang vào nhiệt độ uốn. Trong [11, 13], các tác giả trình bày giải tích uốn nhiệt của tấm chức năng hình chữ nhật nhưng trong [11], các tác giả nghiên cứu tấm dưới tác dụng của nhiệt riêng trong mặt phẳng và sự tăng nhiệt đều thông qua bề dày của tấm, đánh giá ảnh hưởng của tính không đồng nhất vật liệu, tỉ số hướng và khoảng nhiệt vào nhiệt độ uốn tới hạn, còn trong [13], với lý thuyết tấm cổ điển suy ra các phương trình cân bằng, ổn định, tương thích của tấm FGM không hoàn hảo dưới tác dụng của ba loại tải nhiệt như sự tăng nhiệt đều, sự tăng nhiệt phi tuyến thông qua bề dày của tấm, và sự tăng nhiệt dọc trục, thu được các nghiệm hoàn toàn cho sự biến đổi nhiệt độ uốn tới hạn.

Trong luận văn, tác giả nghiên cứu độ võng của tấm composite hình chữ nhật có độn các hạt hình cầu tựa bản lề tại các cạnh khi chịu ảnh hưởng của quá trình truyền nhiệt dừng và không dừng. Tác giả đã thu được biểu thức nghiệm giải tích uốn tấm khi có truyền nhiệt dừng và không dừng. Trên cơ sở nghiệm giải tích tìm được, tác giả tính toán số để nghiên cứu ứng xử uốn của tấm được làm từ vật liệu composite nền PVC cốt hạt Titan, qua đó làm rõ vai trò các hạt. Hiện nay, Vật liệu composite polyme độn các hạt Titan được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên thế giới.

Ở Việt Nam, composite polyme hạt Titan được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp đóng tàu, trong ống dẫn dầu khí, hóa chất và gần đây là các chíp sinh học cũng như sử dụng trong các vật liệu phát quang OLED. Các hạt Titan có vai trò cải thiện đáng kể tính năng cơ lý của vật liệu. Lưu ý là bài toán truyền nhiệt không dừng cho các ống kỹ thuật bằng composite độn các hạt Titan đã được nghiên cứu trong [3].

Luận văn gồm:
Chương 1: Các hệ thức cơ bản.
Chương 2: Uốn tấm composite mỏng khi có truyền nhiệt dừng.
Chương 3: Uốn tấm composite mỏng khi có truyền nhiệt không dừng.
Kết luận chung.
Mặc dù đã rất cố gắng trình bày vấn đề một cách mạch lạc và cô đọng nhưng chắc chắn luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy, tác giả mong nhận được sự nhận xét, đánh giá và góp ý của quý thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện.

Mục lục
Lời cảm ơn 1
Lời mở đầu 4
Chương 1. Các hệ thức cơ bản 6
1.1. Phương trình truyền nhiệt 6
1.2. Liên hệ ứng suất - chuyển vị 11
1.3. Lực dãn, lực tiếp, mômen uốn và mômen xoắn . 13
1.4. Phương trình cơ bản xác định uốn tấm . 14
1.5. Điều kiện biên 17
Chương 2. Uốn tấm composite mỏng khi có truyền nhiệt dừng 19
2.1. Modun đàn hồi và hệ số dãn nở nhiệt của composite cốt hạt 19
2.2. Sự phân bố nhiệt độ trong tấm . 20
2.3. Uốn tấm composite mỏng khi có truyền nhiệt dừng 21
2.3.1. Mặt giữa không biến dạng . 21
2.3.2. Biểu thức nghiệm xác định uốn tấm 23
2.4. Tính toán số . 27
2.5. Kết luận . 29
Chương 3. Uốn tấm composite mỏng khi có truyền nhiệt không dừng 30
3.1. Uốn tấm composite mỏng khi có truyền nhiệt không dừng . 30
3.1.1. Sự phân bố nhiệt độ trong tấm . 30
3.1.2. Biểu thức nghiệm xác định uốn tấm 36
3.2. Tính toán số . 36
3.3. Kết luận . 41
Kết luận chung 43
Những kết quả nghiên cứu của luận văn đã được công bố 45
Tài liệu tham khảo 46
Phụ lục 48
Phụ lục 1: Sự phân bố nhiệt độ khi có truyền nhiệt dừng 48
Phụ lục 2: Độ võng của tấm khi có truyền nhiệt dừng 50
Phụ lục 3: Giải phương trình siêu việt bằng phương pháp chia đôi 54
Phụ lục 4: Sự phân bố nhiệt độ khi có truyền nhiệt không dừng 55
Phụ lục 5: Độ uốn của tấm tại t = 1200s 58
Phụ lục 6: Độ uốn của tấm tại điểm giữa 61