BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
HỆ THỐNG THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

Lọc theo danh mục
  • Năm xuất bản
    Xem thêm
  • Lĩnh vực
liên kết website
Lượt truy cập
 Lượt truy cập :  25,664,669
  • Công bố khoa học và công nghệ Việt Nam

67

Vật liệu xây dựng

Vũ Bá Thành(1), Nguyễn Xuân Lam

Mô hình hóa và mô phỏng sự lan truyền vết nứt trong vật liệu trực hướng bằng phương pháp trường pha

Modeling and simulation of crack propagation in orthotropic materials by the phase field method

Tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải

2022

6

614-629

Phương pháp trường pha, Vật liệu trực hướng, Ten-xơ định hướng, Hư hỏng, Lan truyền vết nứt, phân rã trực giao ten-xơ biến dạng

Phase field method, Orthotropic materials, Orientation tensor, Damage, Drack propagation, Strain orthogonal decompositions.

Hiện nay, vật liệu trực hướng được sử dụng phổ biến để gia cường kết cấu cầu và vỏ xe ô tô do độ bền theo phương chịu lực và độ cứng lớn, trong khi trọng lượng của chúng nhỏ.
Trong bài báo này, chúng tôi sử dụng phương pháp trường pha để mô phỏng hư hỏng và hướng lan truyền vết nứt của loại vật liệu này thông qua hai loại vật liệu gốc nhựa epoxy chứa cốt sợi song song Carbon (Carbon-epoxy) và thủy tinh (Glass-epoxy). Loại vật liệu này chỉ có ba trục đối xứng trực giao với nhau, trong đó, đặc tính vật liệu dọc theo trục hướng sợi lớn hơn nhiều so với đặc tính theo hai trục còn lại. Phương pháp trường pha trong nghiên cứu này được bổ sung một số điểm mới như: (i) một ten-xơ định hướng dùng để đại diện cho sự phát triển hư hỏng của hướng sợi trong vật liệu. Ten-xơ định hướng này được đưa vào phương pháp trường pha để dự đoán sự khởi tạo và lan truyền vết nứt trong vật liệu nêu trên; (ii) một dạng của phân rã ten-xơ biến dạng thỏa mãn điều kiện trực giao được áp dụng vào phương pháp đề xuất để nâng cao sự chính xác của ứng xử vật liệu. Thông qua một vài ví dụ số, các kết quả đạt được so sánh với các kết quả thực nghiệm và phân tích lý thuyết trong các nghiên cứu liên quan để kiểm chứng tính hiệu quả của phương pháp về khả năng dự đoán hư hỏng của vật liệu trực hướng.

Nowadays, the orthotropic material is commonly used to reinforce the bridge structures as well as the car body shells because the strength and stiffness is high, while the weight is small. In this paper, we use phase field method to simulate the damage and crack propagation direction of this material through two types of epoxy resin-based materials containing parallel fiber reinforcement of carbon (Carbon-epoxy) and/or glass (Glass-epoxy).
This material has only three axes of symmetry and orthogonality, in which the material properties along the fiber axis are much stronger than the ones along the other two axes. The phase field method in this study is supplemented with some new points such as: (i) an orientation tensor has been used to represent the damage development of the fiber direction in the material. This orientation tensor is added to the phase field method to predict the initiation and propagation of the crack in the aforementioned materials; (ii) a form of strain tensor decomposition satisfying the orthogonal condition is applied into the simulation method to improve the accuracy of the material behaviour. Through several numerical examples, the obtained results have been compared with the relevant experimental and analytical ones to demonstrate the effectiveness of the proposed method in predicting the damage of the orthotropic material.

TTKHCNQG, CVv 287

Xem toàn văn