CƠ HỌC BIẾN DẠNG LỚN
Giảng viên
Giới thiệu khóa học
Dưới đây là Kế hoạch học tập môn "Cơ học biến dạng lớn" trong 15 tuần, bao gồm phần giới thiệu môn học, mục tiêu, kiến thức tiên quyết và nội dung học chi tiết từng tuần.
TÓM TẮT GIỚI THIỆU MÔN HỌC
Môn "Cơ học biến dạng lớn" là môn học chuyên sâu trong lĩnh vực cơ học chất rắn, tập trung nghiên cứu các hiện tượng cơ học xảy ra khi vật liệu chịu biến dạng vượt khỏi phạm vi tuyến tính và biến dạng nhỏ. Môn học cung cấp cơ sở lý thuyết và công cụ tính toán để mô phỏng, phân tích các kết cấu hoặc vật liệu khi có thay đổi hình dạng lớn như trong vật liệu mềm, mô sinh học, kim loại siêu dẻo, và trong quá trình tạo hình.
Chú thích: Đây là môn học quan trọng cho sinh viên ngành cơ học kỹ thuật, kỹ thuật vật liệu, cơ sinh học, và mô phỏng số bằng phần mềm như Abaqus, ANSYS.
MỤC TIÊU MÔN HỌC
Hiểu các nguyên lý cơ bản của biến dạng lớn và phân biệt với biến dạng nhỏ.
Nắm vững khái niệm về biến dạng hữu hạn, mô hình vật liệu phi tuyến.
Thành thạo các biểu diễn hình học trong cơ học phi tuyến: Cauchy, Piola-Kirchhoff, Green-Lagrange,...
Vận dụng được các phương pháp tính toán và mô phỏng số trong cơ học biến dạng lớn.
Ứng dụng kiến thức để giải quyết các bài toán kỹ thuật thực tiễn có biến dạng lớn.
KIẾN THỨC TIÊN QUYẾT
Cơ học lý thuyết (biến dạng nhỏ, lý thuyết đàn hồi tuyến tính).
Giải tích vector, tensor và phương trình vi phân.
Cơ học vật liệu và một số kiến thức về mô phỏng số (ưu tiên).
KẾ HOẠCH HỌC TẬP 15 TUẦN
| Tuần | Chủ đề chính | Ghi chú cụ thể |
|---|---|---|
| Tuần 1 | Giới thiệu môn học và các khái niệm cơ bản về biến dạng lớn | Phân biệt giữa biến dạng nhỏ và lớn, tổng quan ứng dụng |
| Tuần 2 | Cơ sở toán học: không gian vật chất và không gian biến dạng | Vector, hệ quy chiếu, phép ánh xạ, độ biến dạng hình học |
| Tuần 3 | Tensor biến dạng và biến dạng hữu hạn | Green-Lagrange, Right Cauchy-Green tensor, deformation gradient F |
| Tuần 4 | Tensor ứng suất trong cơ học biến dạng lớn | Cauchy stress, 1st và 2nd Piola-Kirchhoff stress |
| Tuần 5 | Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng (constitutive relations) | Mô hình vật liệu phi tuyến: đàn hồi, dẻo, hyperelastic |
| Tuần 6 | Định luật bảo toàn: khối lượng, động lượng và năng lượng | Áp dụng trong môi trường có biến dạng lớn |
| Tuần 7 | Phương pháp phần tử hữu hạn trong cơ học phi tuyến | Giới thiệu FEM cho biến dạng lớn, nonlinear solution methods |
| Tuần 8 | Công thức biến phân và phương trình chuyển vị | Thiết lập hệ phương trình cho mô hình số |
| Tuần 9 | Ứng dụng mô hình hyperelastic (Neo-Hookean, Mooney-Rivlin, Ogden) | Mô phỏng vật liệu mềm, mô sinh học, cao su |
| Tuần 10 | Mô hình vật liệu dẻo phi tuyến trong biến dạng lớn | J2 plasticity, multiplicative decomposition |
| Tuần 11 | Tiến hóa ứng suất và cập nhật trạng thái trong FEM | Incremental formulation, return mapping scheme |
| Tuần 12 | Ứng dụng mô phỏng bằng phần mềm (Abaqus/ANSYS) | Bài tập ứng dụng: kéo vật mềm, ép cao su, vặn cấu kiện lớn |
| Tuần 13 | Dự án nhóm: Mô phỏng bài toán biến dạng lớn thực tế | Chọn bài toán kỹ thuật (giãn da, đùn vật liệu, cấu trúc y sinh...) |
| Tuần 14 | Trình bày kết quả mô phỏng, phân tích sai số và kiểm tra mô hình | Hiểu giới hạn mô hình, các yếu tố ảnh hưởng độ chính xác |
| Tuần 15 | Ôn tập, kiểm tra cuối kỳ | Thi lý thuyết và/hoặc mô phỏng FEM nhỏ |
SƠ ĐỒ TƯ DUY CHUYÊN ĐỀ
CƠ HỌC BIẾN DẠNG LỚN │ ┌──────────┼────────────┐ │ │ Không gian vật chất Không gian biến dạng │ │ Deformation Gradient F → Tensor biến dạng │ │ Tensor ứng suất ↓ │ Tensor ứng suất Cauchy, PK1, PK2 │ ↓ Luật vật liệu Đàn hồi phi tuyến / Dẻo │ ↓ FEM phi tuyến → Mô phỏng số (Abaqus, Ansys)ỨNG DỤNG THỰC TẾ
| Lĩnh vực | Ứng dụng cụ thể |
|---|---|
| Cơ sinh học | Mô phỏng cơ học mô mềm, mô não, van tim |
| Vật liệu dẻo siêu lớn | Mô phỏng kéo dài siêu dẻo kim loại, polymer |
| Cơ học vật liệu | Thiết kế cấu trúc hấp thụ năng lượng, ống mềm, gối cao su |
| Công nghiệp chế tạo | Ép đùn vật liệu, cán, kéo, định hình trong chế tạo khuôn mẫu |
Bạn có muốn mình hỗ trợ thêm:
Bài tập mô phỏng bằng phần mềm FEM?
Slide lý thuyết chi tiết?
Bài tập kiểm tra giữa kỳ / cuối kỳ?
Hãy nói mình biết để tiếp tục hỗ trợ!