Nghiên cứu quá trình phát triển vết nứt của tấm thép chịu ảnh hưởng mode kết hợp theo chuẩn ứng suất vòng lớn nhất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----------------------------------------

NGUYỄN HỒNG NGUN

NGHIÊN CỨU Q TRÌNH PHÁT TRIỂN VẾT NỨT
CỦA TẤM THÉP CHỊU ẢNH HƯỞNG MODE KẾT
HỢP THEO CHUẨN ỨNG SUẤT VÒNG LỚN NHẤT
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP
MÃ SỐ CHUYÊN NGÀNH: 60.58.02.08

LUẬN VĂN THẠC SĨ
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1: TS. ĐINH THẾ HƯNG
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 2: TS. NGUYỄN MINH LONG

P H CH MINH  HÁNG 9 NĂM 2015


Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG Hồ Chí Minh
Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: ..........................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: ..........................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Cán bộ nhận xét 1: .............................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Cán bộ nhận xét 2: .............................................................................................................

...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Luận văn được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. Hồ Chí Minh
Ngày 31 tháng 8 năm 2015
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch:
PGS.TS. Nguyễn Văn Hiệp.
2. Thư ký:
TS. Hồ Hữu Chỉnh.
3. Thành viên Phản biện 1: TS. Hoàng Bắc An.
4. Thành viên Phản biện 2: TS. Lê Văn Phước Nhân.
5. Thành viên:
TS. Huỳnh Minh Phước.
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Hoàng Nguyên.................................. MSHV: 13210147 ........
Ngày, tháng, năm sinh: 24/8/1989 ............................................. Nơi sinh: TP. Đà Lạt .....
Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp ............... Mã số: 60.58.02.08........

I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu quá trình phát triển vết nứt của tấm thép chịu ảnh hưởng
mode kết hợp theo chuẩn ứng suất vòng lớn nhất.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
 Mơ phỏng số q trình phát triển vết nứt của tấm thép dưới tác dụng mode
kết hợp (mode I - mode II) theo chuẩn cực đại ứng suất pháp vịng (MCSC).
 Thiết lập được quy trình áp dụng chuẩn MCSC với kỹ thuật chia lại lưới và
phần tử đơn giản vào mơ hình phần tử hữu hạn để dự đốn sự hình thành vết nứt.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 19/01/2015
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 14/6/2015
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1: TS. Đinh Thế Hưng

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2: TS. Nguyễn Minh Long
Tp. HCM, ngày 11 tháng 9 năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn khoa học là TS.
Đinh Thế Hưng và thầy hướng dẫn thực nghiệm là TS. Nguyễn Minh Long. Hai thầy đã
tận tình hướng dẫn, truyền dạy và động viên em trong suốt quá trình nghiên cứu, thực
hiện đề tài tại trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM. Sự chỉ dẫn của các thầy
không chỉ là những kiến thức khoa học quý báu mà còn là những kinh nghiệm về tư duy,
lý luận khoa học quan trọng để xây dựng nền tảng vững chắc cho sự nghiệp chuyên môn
của em trong tương lai. Những phương pháp giải quyết các vấn đề khoa học của hai thầy

cũng ươm mầm cho em những vốn tư liệu sống quý giá trước khi bước chân rời khỏi ghế
nhà trường. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn hai thầy hướng dẫn kính mến.
Tiếp theo, con xin gửi lời biết ơn tới toàn thể các thành viên trong hai gia đình
thân yêu. Con cảm ơn bố mẹ, ba mẹ, những người đã ln ủng hộ con hết lịng cho thành
công đạt được trên con đường sự nghiệp hôm nay. Cảm ơn vợ, người đã âm thầm chống
chịu rất nhiều khó khăn để xây dựng hậu phương vững chắc cho chồng tồn tâm tồn ý
vào cơng việc học tập, nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa. Cảm ơn em gái đã thay
anh chăm sóc bố mẹ trong suốt khoảng thời gian anh học xa nhà đằng đẵng 8 năm qua.
Chân thành cảm ơn tất cả mọi người bởi gia đình đã là động lực cho con có thể chân cứng
đá mềm vượt qua tất cả. Con xin hứa sẽ giữ vững tinh thần và quyết tâm ngày hôm nay
để bước vào giai đoạn kế tiếp trong cuộc đời con.
Kế đến, em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô đã nhiệt huyết
truyền dạy cho em những kiến thức chuyên môn kỹ thuật xây dựng vô cùng quý báu ở cả
cấp Đại học lẫn Cao học suốt khoảng thời gian học tập tại trường Đại học Bách Khoa.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn đồng học đã hỗ trợ một cách vơ tư nhất có thể
để cùng nhau chúng tôi bước đi được tới ngày hôm nay. Cảm ơn Biên Cương, Như Thế,
Minh Nhựt, những người bạn thân, những người đồng đội tuyệt vời nhất. Chúng ta đã là
một nhóm rất cừ trong giảng đường hôm qua, bước ra cuộc sống mai sau hy vọng chúng
ta sẽ tiếp tục có cơ hội sát cánh cùng nhau lâu thật lâu nữa.
Xin chân thành cảm ơn !

3


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công việc do chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn của
thầy Đinh Thế Hưng và thầy Nguyễn Minh Long. Các kết quả trong luận văn là đúng sự
thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác.
Tôi xin chịu trách nhiệm về cơng việc đã thực hiện của mình.

PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG
o Họ và tên: Nguyễn Hồng Ngun
Nơi sinh: TP. Đà Lạt

o Ngày, tháng, năm sinh: 24/8/1989

o Địa chỉ liên lạc: 37 Võ Trường Toản - Phường 8 - TP. Đà Lạt - Tỉnh Lâm Đồng
o Số điện thoại liên hệ: 0168 2409891

QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO
o Tốt nghiệp đại học ở Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.Hồ Chí Minh
o Học Cao học Thạc sĩ Chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng và
Cơng nghiệp - Khố học: 2013
o Bảo vệ Luận văn Thạc sĩ tại Hội đồng 2 - Ngành Cao học Xây dựng Cơng trình
Dân dụng và Công nghiệp - Thời gian: Thứ Hai, ngày 31/8/2015 - Điểm bảo vệ: 7.8

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 9 năm 2015
Học viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Nguyên

4


Lời cảm ơn ........................................................................................................................... 3
Lời cam đoan ....................................................................................................................... 4
Ghi chú ký hiệu.................................................................................................................... 5
Tóm tắt luận văn .................................................................................................................. 6
Chương 1. Tổng quan .......................................................................................................... 7
1.1. Tình hình nghiên cứu: ............................................................................................... 7

1.2. Mục đích luận văn: .................................................................................................... 9
1.3. Phương pháp nghiên cứu: ......................................................................................... 9
1.4. Phạm vi nghiên cứu:.................................................................................................. 9
1.5. Chuẩn ứng suất pháp vịng lớn nhất ........................................................................ 10
Chương 2. Mơ hình lý thuyết ............................................................................................ 11
2.1. Nguyên lý ................................................................................................................ 11
2.2. Phương pháp chia lưới và mơ hình phần tử ở đầu chóp vết nứt ............................. 14
2.3. Điều kiện ràng buộc áp dụng .................................................................................. 17
2.4. Chi tiết phần tử trong mơ hình phần tử hữu hạn ..................................................... 18
2.5. Kiểm nghiệm lý thuyết bằng kết quả cơng trình nghiên cứu tương tự đã có kết quả
thực nghiệm .................................................................................................................... 18
2.5.1. Mơ hình thí nghiệm với tấm chữ nhật có vết nứt nghiêng ở giữa .................... 19
2.5.2. Mơ hình thí nghiệm trên mẫu Compact Tension (CT): .................................... 22
Chương 3. Mơ hình thí nghiệm ......................................................................................... 25
3.1. Mẫu thí nghiệm ....................................................................................................... 25
3.2. Các chi tiết ngàm kẹp mẫu thí nghiệm:................................................................... 28
3.3. Quy trình thí nghiệm: .............................................................................................. 28
3.4. Hồn thành thí nghiệm: ........................................................................................... 31
Chương 4. Kết quả thí nghiệm .......................................................................................... 36
4.1. Thí nghiệm 1 (Bài tốn 3) - mẫu số 01: .................................................................. 36
4.1.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 36
4.1.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 37


4.2. Thí nghiệm 1 (Bài tốn 3) - mẫu số 02: .................................................................. 38
4.2.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 38
4.2.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 39
4.3. Thí nghiệm 1 (Bài tốn 3) - mẫu số 03: .................................................................. 40
4.3.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 40
4.3.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 41

4.4. Thí nghiệm 1 (Bài toán 3) - mẫu số 04: .................................................................. 43
4.4.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 43
4.4.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 44
4.5. Thí nghiệm 1 (Bài tốn 3) - mẫu số 05: .................................................................. 46
4.5.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 46
4.5.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 47
4.6. Thí nghiệm 1 (Bài toán 3) - mẫu số 06: .................................................................. 49
4.6.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 49
4.6.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 50
4.7. Thí nghiệm 1 (Bài tốn 3) - mẫu số 07: .................................................................. 53
4.7.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 53
4.7.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 54
4.8. Thí nghiệm 1 (Bài tốn 3) - mẫu số 08: .................................................................. 56
4.8.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 56
4.8.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 57
4.9. Thí nghiệm 1 (Bài toán 3) - mẫu số 09: .................................................................. 59
4.9.1. Số liệu đầu vào: ................................................................................................ 59
4.9.2. Kết quả thí nghiệm: .......................................................................................... 60
4.10. Thí nghiệm 2 (Bài tốn 4) - mẫu dẫn: ................................................................... 62
4.11. Thí nghiệm 2 (Bài tốn 4) - mẫu số 01: ................................................................ 63
4.11.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 63
4.11.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 64
4.12. Thí nghiệm 2 (Bài toán 4) - mẫu số 02: ................................................................ 66


4.12.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 66
4.12.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 67
4.13. Thí nghiệm 2 (Bài tốn 4) - mẫu số 03: ................................................................ 69
4.13.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 69
4.13.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 70

4.14. Thí nghiệm 2 (Bài toán 4) - mẫu số 04: ................................................................ 72
4.14.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 72
4.14.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 73
4.15. Thí nghiệm 2 (Bài tốn 4) - mẫu số 05: ................................................................ 75
4.15.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 76
4.15.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 76
4.16. Thí nghiệm 2 (Bài tốn 4) - mẫu số 07: ................................................................ 78
4.16.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 79
4.16.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 79
4.17. Thí nghiệm 2 (Bài toán 4) - mẫu số 06: ................................................................ 81
4.17.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 81
4.17.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 82
4.18. Thí nghiệm 2 (Bài tốn 4) - mẫu số 08: ................................................................ 84
4.18.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 84
4.18.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 85
4.19. Thí nghiệm 2 (Bài toán 4) - mẫu số 09: ................................................................ 87
4.19.1. Số liệu đầu vào: .............................................................................................. 87
4.19.2. Kết quả thí nghiệm: ........................................................................................ 88
4.20. Nhận xét chung kết quả thí nghiệm ...................................................................... 90
4.21. Nhận xét riêng từng tổ mẫu thí nghiệm ................................................................ 93
Chương 5. Kết quả dự đốn trên mơ hình phần tử hữu hạn .............................................. 96
5.1. Kết quả dự đoán vết nứt cho mẫu thí nghiệm 1 - Tổ mẫu x = 0 ............................. 96
5.1.1. Kết quả hướng phát triển vết nứt thu được ....................................................... 96
5.1.2. Nhận xét kết quả hướng phát triển vết nứt mô phỏng ...................................... 98


5.2. Kết quả dự đốn vết nứt cho mẫu thí nghiệm 1 - Tổ mẫu x = 10 ........................... 98
5.2.1. Kết quả hướng phát triển vết nứt thu được ....................................................... 98
5.2.2. Nhận xét kết quả hướng phát triển vết nứt mơ phỏng ....................................100
5.3. Kết quả dự đốn vết nứt cho mẫu thí nghiệm 1 - Tổ mẫu x = 20 ......................... 101

5.3.1. Kết quả hướng phát triển vết nứt thu được ..................................................... 101
5.3.2. Nhận xét kết quả hướng phát triển vết nứt mơ phỏng ....................................102
5.4. Kết quả dự đốn vết nứt cho mẫu thí nghiệm 2 - Tổ mẫu y = 10 ......................... 103
5.4.1. Kết quả hướng phát triển vết nứt thu được ..................................................... 103
5.4.2. Nhận xét kết quả hướng phát triển vết nứt mô phỏng ....................................105
5.5. Kết quả dự đốn vết nứt cho mẫu thí nghiệm 2 - Tổ mẫu y = 15 ......................... 105
5.5.1. Kết quả hướng phát triển vết nứt thu được ..................................................... 105
5.5.2. Nhận xét kết quả hướng phát triển vết nứt mô phỏng ....................................107
5.6. Kết quả dự đốn vết nứt cho mẫu thí nghiệm 2 - Tổ mẫu y = 20 ......................... 107
5.6.1. Kết quả hướng phát triển vết nứt thu được ..................................................... 107
5.6.2. Nhận xét kết quả hướng phát triển vết nứt mô phỏng ....................................109
5.7. Quỹ đạo phân bố ứng suất tại vùng lân cận đỉnh vết nứt mô phỏng..................... 109
Chương 6. So sánh hai kết quả lý thuyết và thực nghiệm ............................................... 110
6.1. So sánh ứng suất kiểm chứng giữa hai mơ hình lý thuyết và thực nghiệm ..........110
6.1.1. Giá trị ứng suất mơ phỏng ..............................................................................110
6.1.2. Giá trị ứng suất thí nghiệm mẫu số 1, tổ mẫu x = 0 .......................................110
6.1.2.1 Kết quả ứng suất Strain Gauges thực nghiệm: ..........................................110
6.1.2.2. Nhận xét: ..................................................................................................111
6.1.3. Giá trị ứng suất thí nghiệm mẫu số 1, tổ mẫu x = 10: ....................................112
6.1.3.1. Kết quả ứng suất Strain Gauges thực nghiệm: .........................................112
6.1.3.2. Nhận xét: ..................................................................................................112
6.1.4. Giá trị ứng suất thí nghiệm mẫu số 1, tổ mẫu x = 20: ....................................114
6.1.4.1. Kết quả ứng suất Strain Gauges thực nghiệm: .........................................114
6.1.4.2. Nhận xét: ..................................................................................................114
6.1.5. Giá trị ứng suất thí nghiệm mẫu số 2, tổ mẫu y = 15: ....................................116


6.1.5.1. Kết quả ứng suất Strain Gauges thực nghiệm: .........................................116
6.1.5.2. Nhận xét: ..................................................................................................116
6.1.6. Giá trị ứng suất thí nghiệm mẫu số 2, tổ mẫu y = 10: ....................................118

6.1.6.1. Kết quả ứng suất Strain Gauges thực nghiệm: .........................................118
6.1.6.2. Nhận xét: ..................................................................................................118
6.1.7. Giá trị ứng suất thí nghiệm mẫu số 2, tổ mẫu y = 20: ....................................120
6.1.7.1. Kết quả ứng suất Strain Gauges thực nghiệm: .........................................120
6.1.7.2. Nhận xét: ..................................................................................................120
6.1.8. Nhận xét chung kết quả ứng suất kiểm chứng ................................................ 121
6.2. So sánh kết quả đường phát triển vết nứt của mô phỏng với thí nghiệm thực tế .125
6.2.1. Khảo sát khả năng hội tụ của đường nứt lý thuyết .........................................125
6.2.2. Biểu đồ đường nứt phát triển của thực nghiệm và mô phỏng bài toán 3 .......131
6.2.3. Biểu đồ đường nứt phát triển của thực nghiệm và mơ phỏng bài tốn 4 .......135
6.2.4. Nhận xét kết quả so sánh giữa mô phỏng với thực nghiệm: .......................... 139
6.3. So sánh kết quả đường phát triển vết nứt của đề tài với một đề tài khác cùng cùng
hướng nghiên cứu, áp dụng chuẩn mật độ năng lượng biến dạng (SED): ................... 141
6.3.1. Biểu đồ đường nứt phát triển thực nghiệm và mơ phỏng bài tốn 3: .............141
6.3.2. Biểu đồ đường nứt phát triển thực nghiệm và mơ phỏng bài tốn 4: .............144
6.3.3 Nhận xét kết quả so sánh giữa hai đề tài sử dụng chung thí nghiệm: .............147
Chương 7. Kết luận chung ............................................................................................... 148
7.1. Kết luận ................................................................................................................. 148
7.2. Kiến nghị ............................................................................................................... 149
Chương 8. Tài liệu tham khảo ......................................................................................... 150
Danh mục hình ảnh ................................................................................................................
Danh mục bảng biểu ..............................................................................................................


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Mơ tả dạng phần tử trong các phương pháp BEM và XFEM
Hình 2.1. Mơ tả ứng suất vịng  của một phần tử trong lưới
Hình 2.2. Sự phân bố ứng suất ở đỉnh vết nứt.
Hình 2.3. Mối liên hệ giữa  với x và y trong mặt phẳng
Hình 2.4. Hướng phát triển nứt dựa trên phần tử đạt ứng suất vịng lớn nhất

Hình 2.5. Mơ tả lưới chia tại đỉnh vết nứt và phần tử vịng "ring elements"
Hình 2.6. Mơ tả chiều dài đoạn nứt a và bán kính r của phần tử vịng
Hình 2.7. Minh hoạ phần tử SOLID 185 trong chương trình ANSYS
Hình 2.8. Dạng hình học mẫu tấm vơ hạn chữ nhật
Hình 2.9. Kết quả thí nghiệm của Willam và Ewing
Hình 2.10. Kết quả kiểm nghiệm của đề tài
Hình 2.11. So sánh kết quả giữa hai mơ hình
Hình 2.12. Hình dạng mẫu CT (kích thước dùng mm)
Hình 2.13. Kết quả mơ phỏng bằng ANSYS của thí nghiệm 4 mẫu CT
Hình 2.14. Kết quả so sánh của thí nghiệm 4 mẫu CT
Hình 3.1. Thiết kế chi tiết gia cơng mẫu thí nghiệm số 1
Hình 3.2. Chi tiết mẫu thí nghiệm số 1
Hình 3.3. Thiết kế chi tiết gia cơng mẫu thí nghiệm số 2
Hình 3.4. Chi tiết mẫu thí nghiệm số 2
Hình 3.5. Chi tiết ngàm kẹp mẫu thí nghiệm
Hình 3.6. Hệ thống máy tính điều khiển kích bơm thuỷ lực tạo tải trọng lặp
Hình 3.7. Bản vẽ kỹ thuật của kích thuỷ lực Series 243 lưu tại phịng thí nghiệm


Hình 3.8. Hệ thống máy bơm dầu cho kích và bơm nước giải nhiệt
Hình 3.9. Gia cơng mẫu tại xưởng cơ khí
Hình 3.10. Định vị vị trí dán Strain Gauges
Hình 3.11. Mài bóng bề mặt mẫu thí nghiệm bằng giấy nhám
Hình 3.12. Mẫu sau khi được mài bóng bề mặt và dán Strain Gauges
Hình 3.13. Quy trình lắp đặt hệ thống thí nghiệm
Hình 3.14. Điều khiển máy gia tải để thu số liệu biến dạng bằng Strain Gauges
Hình 3.15. Khai báo Strain Gauges đầu vào
Hình 3.16. Dữ liệu Strain Gauges hiện thị trên phần mềm xử lý (mẫu 3.8)
Hình 4.1. Mơ hình mẫu 3.1 với hai vết nứt hình nêm tạo sẵn trước khi thí nghiệm
Hình 4.2. Mẫu 3.1 sau khi kết thúc thí nghiệm

Hình 4.3. Khe nứt của mẫu 3.1 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.4. Mơ hình mẫu thì nghiệm 3.2 hai vết nứt hình nêm được tạo sẵn
Hình 4.5. Mẫu 3.2 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.6. Khe nứt của mẫu 3.2 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.7. Mơ hình mẫu thí nghiệm 3.3 trước khi thực hiện thí nghiệm
Hình 4.8. Mẫu 3.3 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.9. Khe nứt của mẫu 3.3 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.10. Q trình phát triển vết nứt mẫu 3.3 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.11. Mơ hình mẫu thí nghiệm tổ mẫu 2 với hai vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.12. Khe nứt mẫu 3.4 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.13. Mẫu 3.4 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.14. Q trình phát triển vết nứt mẫu 3.4 theo chu kỳ tải lặp


Hình 4.15. Mơ hình mẫu thí nghiệm với hai vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.16. Mẫu 3.5 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.17. Khe nứt mẫu 3.5 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.18. Q trình phát triển vết nứt 1 mẫu 3.5 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.20. Mơ hình mẫu thí nghiệm với hai vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.21. Mẫu thí nghiệm 3.6 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.22. Khe nứt của vết nứt 1 mẫu 3.6 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.23. Khe nứt của vết nứt 2 mẫu 3.6 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.24. Q trình phát triển vết nứt 1 mẫu 3.6 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.25. Quá trình phát triển vết nứt 2 mẫu 3.6 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.26. Mơ hình mẫu thí nghiệm với hai vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.27. Mẫu 3.7 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.28. Khe nứt mẫu 3.7 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.29. Quá trình phát triển vết nứt mẫu 3.7 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.30. Mơ hình mẫu thí nghiệm với hai vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.31. Mẫu 3.8 sau khi kết thúc thí nghiệm

Hình 4.32. Khe nứt mẫu 3.8 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.33. Q trình phát triển vết nứt mẫu 3.8 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.34. Mơ hình mẫu thí nghiệm 3.9 với hai vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.35. Mẫu 3.9 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.36. Khe mẫu 3.9 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.37. Q trình phát triển vết nứt mẫu 3.9 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.38. Kết quả khe nứt trong thí nghiệm mẫu dẫn với một vết nứt


Hình 4.39. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.40. Mẫu 4.1 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.41. Khe nứt mẫu 4.1 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.42. Q trình phát triển vết nứt mẫu 4.1 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.43. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.44. Mẫu 4.2 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.45. Khe nứt mẫu 4.2 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.46. Q trình phát triển vết nứt mẫu 4.2 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.47. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.48. Mẫu 4.3 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.49. Khe nứt mẫu 4.3 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.50. Quá trình phát triển vết nứt mẫu 4.3 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.51. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.52. Mẫu 4.4 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.53. Khe nứt mẫu 4.4 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.54. Quá trình phát triển vết nứt mẫu 4.4 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.55. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.56. Mẫu 4.5 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.57. Khe nứt mẫu 4.5 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.58. Q trình phát triển vết nứt mẫu 4.5 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.59. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)

Hình 4.60. Mẫu 4.7 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.61. Khe nứt mẫu 4.7 sau khi kết thúc thí nghiệm


Hình 4.62. Quá trình phát triển vết nứt mẫu 4.7 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.63. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.64. Mẫu 4.6 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.65. Khe nứt mẫu 4.6 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.66. Quá trình phát triển vết nứt mẫu 4.6 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.67. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.68. Mẫu 4.8 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.69. Khe nứt mẫu 4.8 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.70. Q trình phát triển vết nứt mẫu 4.8 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.71. Mơ hình mẫu thí nghiệm với một vết nứt (kích thước dùng mm)
Hình 4.72. Mẫu 4.9 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.73. Khe nứt mẫu 4.9 sau khi kết thúc thí nghiệm
Hình 4.74. Q trình phát triển vết nứt mẫu 4.9 theo chu kỳ tải lặp
Hình 4.75. Thống kê tổng chu kỳ thí nghiệm 1
Hình 4.76. Thống kê tổng chu kỳ thí nghiệm 2
Hình 5.1. Kết quả mơ phỏng ANSYS tổ mẫu x  0
Hình 5.2. Biểu đồ phân bố ứng suất phá huỷ tổ mẫu x  0
Hình 5.3. Kết quả mơ phỏng ANSYS tổ mẫu x  10
Hình 5.4. Biểu đồ phân bố ứng suất phá huỷ tổ mẫu x  10
Hình 5.5. Kết quả mơ phỏng ANSYS tổ mẫu x  20
Hình 5.6. Biểu đồ phân bố ứng suất phá huỷ tổ mẫu x  20
Hình 5.7. Kết quả mơ phỏng ANSYS tổ mẫu y  10
Hình 5.8. Biểu đồ phân bố ứng suất phá huỷ tổ mẫu y  10


Hình 5.9. Kết quả mơ phỏng ANSYS tổ mẫu y  15

Hình 5.10. Biểu đồ phân bố ứng suất phá huỷ tổ mẫu y  15
Hình 5.11. Kết quả mơ phỏng ANSYS tổ mẫu y  20
Hình 5.12. Biểu đồ phân bố ứng suất phá huỷ tổ mẫu y  20
Hình 5.13. Quỹ đạo ứng suất ở đỉnh vết nứt
Hình 6.1. Biểu đồ so sánh ứng suất tổ mẫu x = 0
Hình 6.2. Biểu đồ so sánh ứng suất tổ mẫu x = 10
Hình 6.3. Biểu đồ so sánh ứng suất tổ mẫu x = 20
Hình 6.4. Biểu đồ so sánh ứng suất tổ mẫu y = 15
Hình 6.5. Biểu đồ so sánh ứng suất tổ mẫu y = 20
Hình 6.6. Biểu đồ so sánh ứng suất tổ mẫu y = 10
Hình 6.7. Biểu đồ hiện thị giá trị tải trọng u cầu cho kích thuỷ lực
Hình 6.8. Mẫu thí nghiệm 2 bị xoay ngang khi kết thúc thí nghiệm
Hình 6.9. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 3.4
Hình 6.10. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 3.5
Hình 6.11. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 3.6
Hình 6.12. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 3.7
Hình 6.13. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 3.8
Hình 6.14. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 3.9
Hình 6.15. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 4.1
Hình 6.16. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 4.2
Hình 6.17. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 4.3
Hình 6.18. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 4.4


Hình 6.19. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 4.5
Hình 6.20. So sánh độ hội tụ kết quả đường phát triển vết nứt mẫu 4.7
Hình 6.21. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.1
Hình 6.22. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.2
Hình 6.23. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.3
Hình 6.24. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.4

Hình 6.25. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.5
Hình 6.26. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.6
Hình 6.27. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.7
Hình 6.28. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.8
Hình 6.29. Kết quả kiểm chứng mẫu 3.9
Hình 6.30. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.1
Hình 6.31. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.2
Hình 6.32. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.3
Hình 6.33. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.4
Hình 6.34. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.5
Hình 6.35. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.7
Hình 6.36. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.6
Hình 6.37. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.8
Hình 6.38. Kết quả kiểm chứng mẫu 4.9
Hình 6.39. Khe nứt sau thí nghiệm mẫu 4.5
Hình 6.40. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của mẫu 3.1
Hình 6.41. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 3.2


Hình 6.42. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 3.3
Hình 6.43. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 3.4
Hình 6.44. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 3.5
Hình 6.45. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 3.6
Hình 6.46. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 3.7
Hình 6.47. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 3.8
Hình 6.48. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 3.9
Hình 6.49. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.1
Hình 6.50. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.2
Hình 6.51. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.3
Hình 6.52. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.4

Hình 6.53. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.5
Hình 6.54. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.7
Hình 6.55. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.6
Hình 6.56. So sánh kết quả mơ phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.8
Hình 6.57. So sánh kết quả mô phỏng giữa hai đề tài của tổ mẫu 4.9


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 4.1. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 3.3
Bảng 4.2. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 3.4
Bảng 4.3. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 3.5
Bảng 4.4. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 3.6
Bảng 4.5. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 3.7
Bảng 4.6. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 3.8
Bảng 4.7. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 3.9
Bảng 4.8. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.1
Bảng 4.9. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.2
Bảng 4.10. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.3
Bảng 4.11. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.4
Bảng 4.12. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.5
Bảng 4.13. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.7
Bảng 4.14. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.6
Bảng 4.15. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.8
Bảng 4.16. Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 4.9
Bảng 4.17. Thống kê kết quả chu kỳ thí nghiệm 1
Bảng 4.18. Thống kê kết quả chu kỳ thí nghiệm 2


Bảng 5.1.1. Kết quả toạ độ đỉnh vết nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a1 tới a8)
Bảng 5.1.2. Kết quả toạ độ đỉnh vết nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a9 tới a15)

Bảng 5.2.1. Kết quả toạ độ đỉnh vết nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a1 tới a9)
Bảng 5.2.2. Kết quả toạ độ đỉnh nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a10 tới a17)
Bảng 5.3.1. Kết quả toạ độ đỉnh vết nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a1 tới a7)
Bảng 5.3.2. Kết quả toạ độ đỉnh nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a8 tới a14)
Bảng 5.4.1. Kết quả toạ độ đỉnh vết nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a1 tới a6)
Bảng 5.4.2. Kết quả toạ độ đỉnh nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a7 tới a11)
Bảng 5.5.1. Kết quả toạ độ đỉnh nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a1 tới a10)
Bảng 5.5.2. Kết quả toạ độ đỉnh nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a11 tới a20)
Bảng 5.6.1. Kết quả toạ độ đỉnh vết nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a1 tới a8)
Bảng 5.6.2. Kết quả toạ độ đỉnh nứt theo từng chu kỳ phát triển (từ a9 tới a16)
Bảng 6.1. Giá trị ứng suất kiểm chứng theo mô hình lý thuyết
Bảng 6.2. Giá trị ứng suất kiểm chứng theo thực nghiệm tổ mẫu x = 0
Bảng 6.3. Giá trị ứng suất kiểm chứng theo thực nghiệm tổ mẫu x = 10
Bảng 6.4. Giá trị ứng suất kiểm chứng theo thực nghiệm tổ mẫu x = 20
Bảng 6.5. Giá trị ứng suất kiểm chứng theo thực nghiệm tổ mẫu y  15
Bảng 6.6. Giá trị ứng suất kiểm chứng theo thực nghiệm tổ mẫu y  20
Bảng 6.7. Giá trị ứng suất kiểm chứng theo thực nghiệm tổ mẫu y  10
Bảng 6.8. Khảo sát độ hội tụ tổ mẫu x = 10
Bảng 6.9. Khảo sát độ hội tụ tổ mẫu x = 20


GHI CHÚ KÝ HIỆU
K:

Hệ số cường độ ứng suất

KI:

Hệ số cường độ ứng suất (tĩnh) đặc trưng cho dạng nứt mode I

K II :

Hệ số cường độ ứng suất (tĩnh) đặc trưng cho dạng nứt mode II

K III :

Hệ số cường độ ứng suất (tĩnh) đặc trưng cho dạng nứt mode III

K Ic :

Độ bền (giới hạn) phá huỷ (tĩnh) biến dạng phẳng của vật liệu

σ θθ : Ứng suất pháp vịng theo Erdogan và Sih
θ:

Góc đặc trưng cho mối liên hệ giữa K I và K II

θ0 :

Góc định hướng phát triển vết nứt (góc lan truyền nứt)

σx:

Ứng suất chính theo phương x hệ trục toạ độ Oxyz

σy:

Ứng suất chính theo phương y hệ trục toạ độ Oxyz

τ xy :

Ứng suất tiếp theo hướng xy hệ trục toạ độ Oxyz

a:

Chiều dài đoạn nứt theo chu kỳ khảo sát

r:

Bán kính phần tử vòng “ring elements”

h:

Khoảng cách từ tâm vết nứt đến cạnh ngang tấm vơ hạn hình chữ nhật

b:

Khoảng cách từ tâm vết nứt đến cạnh dọc tấm vô hạn hình chữ nhật

β:

Góc nghiêng của vết nứt so với phương đặt tải

E:

Module đàn hồi Young của vật liệu

ν:

Hệ số Poisson

A:

Khoảng cách ngang của lỗ tròn đến khe nứt tạo sẵn mẫu Compact Tension

B:

Khoảng cách dọc của lỗ tròn đến khe nứt tạo sẵn mẫu Compact Tension

x:

Mã số ký hiệu mẫu thí nghiệm 1 - bài tốn 3

y:

Mã số ký hiệu mẫu thí nghiệm 2 - bài tốn 4

5


TĨM TẮT LUẬN VĂN
“Nghiên cứu q trình phát triển vết nứt của tấm thép chịu ảnh
hưởng mode kết hợp theo chuẩn ứng suất vịng lớn nhất”
Đề tài này trình bày việc dự đoán đường phát triển vết nứt trong tấm thép
dưới tác dụng mode kết hợp (combine mode: mode I  mode II) theo chuẩn ứng
suất pháp vòng lớn nhất (Maximum circumferential stress criterion  MCSC) bằng
kỹ thuật chia lại lưới (remeshing technique) với những phần tử đơn giản trên mơ
hình phần tử hữu hạn. Thơng qua đề tài này, tác giả đề xuất một quy trình ứng dụng
cho chuẩn MCSC trong việc dự đoán hướng phát triển vết nứt combine mode một
cách đơn giản hơn cho người sử dụng phần mềm tính tốn phần tử hữu hạn. Ngồi

ra, kết quả dự đoán hướng phát triển của vết nứt sẽ được đối chiếu bằng các bài toán
thực nghiệm. Việc so sánh dữ liệu hướng phát triển của vết nứt trong mơ hình thí
nghiệm thu nhỏ và dữ liệu thu được từ quy trình dự đốn áp dụng mơ hình phần tử
hữu hạn sẽ khẳng định mức độ hợp lý và chính xác của chuẩn MCSC với kỹ thuật
chia lại lưới.

6


Chương 1. Tổng quan
1.1. Tình hình nghiên cứu:
Khi một vết nứt xuất hiện, tại mỗi bước phát triển tồn tại hai vấn đề cần
nghiên cứu gồm: Tiến trình phát triển của vết nứt và hướng lan truyền tiếp theo.
Hệ số cường độ ứng suất K thường được dùng để xác định thời điểm vết nứt
tiếp tục phát triển. Cụ thể như trường hợp vết nứt chịu ảnh hưởng của mode I có hệ
số cường độ ứng suất KI, điều kiện để vết nứt phát triển là KI = KIc với KIc giá trị
cực hạn của vật liệu (tương tự cho KII và KIII). Trong một số chuẩn khác về năng
lượng, các thơng số như tốc độ giải phóng năng lượng, mật độ năng lượng biến
dạng cũng có ý nghĩa tương đồng.
Khi đã chứng tỏ được vết nứt sẽ tiếp tục phát triển thì cơng việc sau đó là tìm
hướng lan truyền tiếp theo. Về lý thuyết công việc này chỉ có thể xác định dựa trên
một số chuẩn như sau:
 Nhóm chuẩn xác định hướng phát triển vết nứt theo vùng ứng suất cục bộ
quanh đỉnh nứt, ví dụ như Chuẩn ứng suất pháp vòng lớn nhất được giới thiệu bởi
Erdogan và Sih [1], Chuẩn biến dạng tối đa [2], Chuẩn ứng suất tiếp lớn nhất [3] ...
 Nhóm chuẩn dựa trên sự phân bố năng lượng theo từng phần phát triển
của vết nứt, theo hướng phát triển nứt tổng thể, như Chuẩn tốc độ giải phóng năng
lượng biến dạng lớn nhất ([4], [5], [6], [7], [8]), Chuẩn mật độ năng lượng biến
dạng (SED) [9] ...
 Một số tác giả cũng đã đề xuất để xác định phần vết nứt mở rộng bằng

cách sử dụng mơ hình mở rộng liên tục ([10], [11]). Những lý thuyết này dựa trên
giả thuyết rằng khi khoảng hở xuất hiện và độ mở rộng của khoảng hở đó sẽ điều
khiển sự phát triển của vết nứt [12].
Khi lựa chọn một trong các chuẩn này, cần xem xét hai điều kiện chủ yếu:
 Liệu các chuẩn có đảm bảo xem xét được đầy đủ các tính chất vật lý của
vật liệu hay khơng?
 Các chuẩn có thể được thực hiện để tính tốn một cách chính xác?
7


Trong cơ học rạn nứt, nghiên cứu vết nứt ở các dạng đơn mode là công việc
đã trở nên khá phổ biến và dễ dàng. Tuy nhiên, trên thực tế, các vết nứt đều hình
thành ở dạng mode kết hợp (combine mode). Những khó khăn chính bao gồm việc
lựa chọn các chuẩn lan truyền nứt phù hợp và phương pháp số áp dụng tương ứng.
Đối với phương pháp số ứng dụng, phần tử hữu hạn là một trong những
phương pháp số được sử dụng rộng rãi nhất. Tuy nhiên, sự phát triển của một vết
nứt sẽ dẫn đến sự không liên tục của các giá trị biến dạng và ứng suất. Để xử lý sự
không liên tục của các giá trị trên trong mơ hình phần tử hữu hạn, một số phương
pháp số tiên tiến hiện nay đang được sử dụng bao gồm: phương pháp phần tử biên
(boundary element method  BEM) [13] xác định hướng phát triển vết nứt thông
qua những phần tử ở vùng biên của khu vực xung quanh đỉnh vết nứt (hình 1.1a);
hay phương pháp phần tử hữu hạn mở rộng (extended finite element method 
XFEM) [14] giữ nguyên lưới và chia nhỏ nút phần tử để tìm hướng phát triển vết
nứt (hình 1.1b). Tuy nhiên việc ứng dụng các phương pháp trên vào phần mềm phần
tử hữu hạn vẫn cịn nhiều khó khăn bởi đối tượng cần xử lý là những yếu tố, thuộc
tính của phần tử. Cụ thể người dùng buộc phải sử dụng những phần tử đặc biệt có
độ phức tạp cao hoặc thay đổi hàm dạng của phần tử.

Hình 1.1. Mơ tả dạng phần tử trong các phương pháp BEM và XFEM
Trong một công bố vào năm 2003, Bouchard và đồng sự [15] đã đề xuất ý

tưởng thay đổi chỉnh sửa từng phần trong suốt quá trình phát triển của vết nứt, từ đó
xuất hiện kỹ thuật chia lại lưới (remeshing technique). Hướng đi mới này mở ra cơ
hội về một phương pháp ứng dụng đơn giản hơn cho người dùng trong việc dự đoán

8


con đường phát triển vết nứt. Yếu tố quan trọng làm giảm bớt khó khăn nằm ở chỗ
đối tượng xử lý của kỹ thuật này chỉ là những phần tử thông thường.
Đề tài này nghiên cứu khả năng ứng dụng được kỹ thuật chia lại lưới dùng
trong việc dự đoán hướng phát triển của vết nứt theo chuẩn MCSC, diễn ra trên mơ
hình phần tử hữu hạn chịu ảnh hưởng của combine mode (mode I và mode II) ở
trong mặt phẳng. Chuẩn MCSC được chọn để dự đoán hướng phát triển vết nứt bởi
vì có khả năng kết hợp dễ dàng với các phần mềm mơ hình sử dụng phương pháp
phần tử hữu hạn.

1.2. Mục đích luận văn:
 Phân tích hướng phát triển vết nứt theo lý thuyết của chuẩn MCSC dưới
ảnh hưởng kết hợp của mode I và mode II.
 Thiết lập được quy trình áp dụng chuẩn MCSC với kỹ thuật chia lại lưới
vào mơ hình phần tử hữu hạn để dự đoán sự xuất hiện vết nứt.

1.3. Phương pháp nghiên cứu:
 Tìm hiểu mơ hình chuẩn MCSC.
 Thực hiện các bài toán và so sánh kết quả ví dụ đã có dữ liệu với việc áp
dụng chuẩn MCSC trong phần tử hữu hạn đối với vết nứt.
 Thực hiện thí nghiệm để đối chiếu với kết quả trong lý thuyết.

1.4. Phạm vi nghiên cứu:
 Giới hạn trong mặt phẳng với combine mode I và mode II.

 Đối với tải trọng tác dụng, chỉ thực hiện khảo sát ảnh hưởng của tần số thí
nghiệm đến q trình phát triển vết nứt.
 Giới hạn ở miền đàn hồi tuyến tính.

9