Luận án Tiến sĩ: Mô hình cơ học phá hủy mới cho vật liệu tựa giòn: Thuật toán và ứng dụng

Vật liệu tựa giòn, như bê tông, đá và đá vôi, đóng vai trò nền tảng trong kỹ thuật xây dựng hiện đại. Tuy nhiên, bản chất không đồng nhất của chúng thường dẫn đến sự hình thành và lan truyền vết nứt, gây suy giảm nghiêm trọng độ bền và an toàn kết cấu theo thời gian. Việc dự đoán chính xác cơ chế phá hủy của các vật liệu này là yếu tố then chốt để phát triển các giải pháp thiết kế và bảo trì hiệu quả, nhằm nâng cao tuổi thọ và độ tin cậy của công trình. Nghiên cứu này trình bày một mô hình cơ học phá hủy mới nhằm khắc phục những hạn chế của các phương pháp hiện có, đặc biệt tập trung vào khả năng mô phỏng quá trình phá hủy cục bộ dưới tác động cơ-nhiệt.

Nghiên cứu sinh, giảng viên và nhà khoa học trong các lĩnh vực kỹ thuật xây dựng, cơ học tính toán, khoa học vật liệu, và phân tích kết cấu. Các kỹ sư và chuyên gia làm việc trong thiết kế, phân tích, và đánh giá an toàn các công trình sử dụng vật liệu tựa giòn như bê tông.

Luận án này đề xuất một mô hình cơ học phá hủy mới cho vật liệu tựa giòn, như bê tông, nhằm nâng cao khả năng phân tích và dự đoán quá trình hư hại của chúng trong các bài toán tĩnh chịu tải trọng cơ-nhiệt. Xuất phát từ những hạn chế của các mô hình hiện có trong việc xử lý vùng phá hủy không xác định trước và chi phí tính toán cao, nghiên cứu giới thiệu một mô hình phá hủy cục bộ (LDM) cải tiến. Mô hình này dựa trên tiêu chuẩn biến dạng tương đương được điều chỉnh, cho phép mô tả chính xác sự hình thành và phát triển của vết nứt cũng như các hiện tượng phá hủy cục bộ khác. Phương pháp tiếp cận bao gồm việc xây dựng công thức cơ bản của LDM cải tiến và tích hợp nó với kỹ thuật chia lưới thích ứng (AMR). Điều này cho phép tối ưu hóa tài nguyên tính toán bằng cách tự động tinh chỉnh lưới tại các vùng có khả năng xảy ra phá hủy, đồng thời vẫn duy trì độ chính xác cao. Luận án đã chứng minh khả năng dự đoán vượt trội của mô hình thông qua việc so sánh với các kết quả thực nghiệm và các mô phỏng số khác, đặc biệt trong các trường hợp phức tạp như mẫu có khía và cấu trúc chịu uốn. Giá trị ứng dụng của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp một công cụ phân tích hiệu quả hơn, giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu trong kỹ thuật xây dựng có thể đánh giá an toàn và thiết kế tối ưu các kết cấu làm từ vật liệu tựa giòn, góp phần giảm thiểu rủi ro và tăng cường độ bền công trình.