Tài liệu Phân tích mode dao động tấm có vết nứt bằng xfem

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THỊ ANH TÚ PHÂN TÍCH MODE DAO ĐỘNG TẤM CÓ VẾT NỨT BẰNG XFEM S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 0 3 9 9 6 Tp. Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ PHAN THỊ ANH TÚ PHÂN TÍCH MODE DAO ĐỘNG TẤM CÓ VẾT NỨT BẰNG XFEM NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HOÀI SƠN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2013 (dòng 25) vệ) Tp. Hồ Chí Minh, tháng …/… (chữ thường, cỡ 13; ghi tháng năm bảo Lý lịch khoa học LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Phan Thị Anh Tú Giới tính: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 12/01/1986 Nơi sinh: Hà Tĩnh Quê quán: Hà Tĩnh Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Tổ 7 - Ấp Phước Hòa – Xã Long Phước – Huyện Long Thành – Tỉnh Đồng Nai Điện thoại cơ quan: 0616.296.204 E-mail: [email protected] Điện thoại nhà riêng: Fax: II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo: từ 09/2004 đến 05/2009 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Kỹ thuật công nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Ứng dụng Multimedia trong giảng dạy môn học An toàn lao động Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tp. Hồ Chí Minh, tháng 3/2009 Người hướng dẫn: Th.S. Hoàng Trí III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 08/2009 -> nay Trường Cao đẳng Nghề LILAMA 2 Giáo viên i Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian làm luận văn, em đã gặp rất nhiều khó khăn. Tuy nhiên được sự giúp đỡ hết sức nhiệt tình từ quý thầy cô, gia đình và bạn bè đã giúp em hoàn thành luận văn này. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS. Nguyễn Hoài Sơn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và theo sát quá trình làm luận án. Đây là một trong những điều quan trọng giúp em hoàn thành luận án. Rất cám ơn các bạn bè đã chia sẻ những kiến thức liên quan đến luận án của tôi. Cảm ơn sự động viên hết sức nhiệt tình của các bạn, điều này giúp tôi vượt qua được mọi khó khăn trong quá trình hoàn thành luận án này. Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô phản biện đã dành thời gian quý báu để cho ý kiến, nhận xét, đánh giá luận văn của em. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã ủng hộ, giúp đỡ em suốt thời gian học tập Em xin chân thành cảm ơn! ii Mục lục MỤC LỤC Quyết định giao đề tài Lý lịch khoa học Lời cảm ơn Mục lục ........................................................................................................................................ i ................................................................................................................................................. ii ........................................................................................................................................................iii Tóm tắt ......................................................................................................................................................... v Danh sách các chữ viết tắt ................................................................................................................. vii Danh sách các hình .................................................................................................................................. x Danh sách bảng biểu ........................................................................................................................... Chương 1: Tổng quan xii ........................................................................................................................ 1 1.1 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và lý do của đề tài..................................................... 1 1.2 Mục tiêu đề tài ...................................................................................................................... 4 1.3 Giới hạn của đề tài và các vấn đề cần giải quyết .................................................. 4 Chương 2: Cơ sở lý thuyết ................................................................................................................ 6 2.1 Tính toán cơ học phá hủy đàn hồi tuyến tính ......................................................... 6 2.1.1 Hệ số cường độ ứng suất và miền vết nứt trong LEFM ..................... 6 2.1.2 Sự phát triển của vết nứt trong chất rắn đàn hồi tuyến tính .............. 9 2.1.3 Phương pháp số dựa trên tích phân J ........................................................ 10 2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn mở rộng ................................................................. 12 2.2.1 Điều chỉnh phương trình ............................................................................... 12 2.2.2 Sự phân chia của phần tử đơn vị .............................................................. 14 2.2.3 Phép xấp xỉ phần tử hữu hạn mở rộng ................................................... 15 2.2.4 Lựa chọn tiêu chuẩn của các nút được làm giàu ................................ 19 2.2.5 Phương pháp tập mức .................................................................................... 20 2.2.6 Tích phân số ....................................................................................................... 24 iii Chương 2 - Cơ sở lý thuyết Mode III: Vết nứt có dạng trượt ngang (trượt 3 chiều) thường xảy ra trên những tấm thép mỏng do lực cắt nằm ngoài mặt phẳng tấm. Sự chuyển dịch nằm trong mặt phẳng của vết nứt và song song với cạnh có chứa vết nứt. Một vết nứt kiểu hỗn hợp xảy ra khi có nhiều hơn một hệ số cường độ ứng suất cần thiết để biểu diễn các miền vết nứt Hãy xem xét một khối trong một hệ tọa độ Đề Các, sử dụng các tọa độ cực (r ,  ) mà điểm mốc là ngay tại đỉnh vết nứt, như hình 2.2, tại bất kỳ điểm nào mà P = x = (r , )  , thì vùng ứng suất và vùng chuyển vị như sau: Vết nứt mở Mode I có: Vùng ứng suất là:  yy  KI   3 cos (1  sin sin ) 2 2 2 2 r (2.1.1)  xy  KI   3 cos sin cos ) 2 2 2 2 r (2.1.2) zz=(xx+yy): Biến dạng phẳng (2.1.3)  zz  0 : ứng suất phẳng (2.1.4)  xz   yz  0 (2.1.5) Và vùng chuyển vị là: ux  KI 2 r   cos (  1  2sin 2 ) 2 2 2 (2.1.6) uy  KI 2 r   sin (  1  2cos2 ) 2 2 2 (2.1.7) uz  0 (2.1.8) Vết nứt trượt Mode II:  xx  K II   3 sin (2  cos cos ) 2 2 2 2 r  yy  K II   3 cos sin cos ) 2 2 2 2 r 7 (2.1.9) (2.1.10)