Tài liệu Xây dựng ma trận độ cứng phần tử tấm – gân ứng dụng, trong tính toán kết cấu tấm composite lớp, có g

XÂY DỰNG MA TRẬN ĐỘ CỨNG PHẦN TỬ TẤM – GÂN ỨNG DỤNG
TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU TẤM COMPOSITE LỚP
CÓ GÂN TĂNG CỨNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN
Ngô Như Khoa (Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái Nguyên) -
Đỗ Tiến Dũng (Trường Cao đẳng Công nghiệp Việt - Hung)
1. Giới thiệu
Nhờ có ưu điểm nổi trội về khả năng chịu lực trong khi chi phí về vật liệu và trọng lượng
kết cấu được giảm ở mức đáng kế, mà các kết cấu tấm-vỏ có gân tăng cứng đã được sử dụng rất
phổ biến ở hầu hết các ứng dụng trong kỹ thuật và đời sống, cho dù là các kết cấu chế tạo từ các
loại vật liệu kinh điển hay các kết cấu được chế tạo từ vật liệu composite lớp. Tuy nhiên, trong
thực tế của ngành cơ học kỹ thuật, việc tính toán cơ học đối với các kết cấu tấm-vỏ có gân tăng
cứng luôn được xem là rất phức tạp và cho đến nay vẫn chưa có được lời giải tổng quát, đặc biệt
là các kết cấu bằng vật liệu có tính dị hướng cao như composite lớp. Vì vậy, vấn đề này đã và
đang được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu cơ học trong và ngoài nước. Ví dụ như, gần
đây Kolli và Chandrashekhara [3] sử dụng phần tử đẳng tham số với các hàm nội suy khác nhau
cho tấm và dầm để phân tích ứng xử phi tuyến của tấm gân Composite bằng việc sử dụng phần
tử tứ giác 9 nút và phần tử gân 3 nút dựa trên lý thuyết tấm của Mindlin. Các tác giả Y.V.Satish
Kumar, Madhujit Mukhopadhyay[4] sử dụng một phần tử tấm gân mới để phân tích ổn định cho
kết cấu tấm có gân tăng cứng bằng vật liệu composite lớp, phần tử này là một sự tổ hợp của phần
tử tam giác ứng suất phẳng của Allman và một phần tử uốn Mindlin –Kirchhoff rời rạc; mô hình
này cũng có khả năng áp dụng đối với bài toán có số gân bất kỳ và hướng tuỳ ý. Nhóm tác giả
Guanghui Qing, Jiajun Qiu, Yanhong Liu [5] dựa trên nghiệm bán giải tích của lý thuyết phương
trình véctơ trạng thái, một mô hình toán học mới để phân tích dao động tự do của tấm gân nhiều
lớp đã được phát triển bằng cách xem xét riêng biệt các phần tử tấm và gân; phương pháp này
dựa trên điều kiện tương thích về ứng suất và biến dạng tại các điểm nút giao tiếp giữa tấm và
gân; các tác giả cũng sử dụng phần tử tứ giác bậc nhất 4 nút và với phạm vi nghiên cứu giới hạn
trong các kết cấu có gân bố trí dọc theo các cạnh của tấm. Bên cạnh một số công trình quốc