Nhằm phát triển mô hình số để phân tích cấu trúc vi mô xốp và xây dựng mô hình tính toán nhằm tối ưu hóa các kết cấu vi mô xốp, TS. Phùng Văn Phúc và các cộng sự tại Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh đã thực hiện đề tài "Tối ưu hóa tính toán kết cấu nano xốp".

Để đạt được mục tiêu này, nhóm nghiên cứu đã phát triển phương pháp đẳng hình học và kết hợp nó với nhiều lý thuyết tiên tiến khác:

- Sử dụng định lý Hamilton, lý thuyết Eringen và lý thuyết biến dạng cắt bậc cao để thiết lập dạng yếu cho bài toán tấm nano làm bằng vật liệu FGM (Functionally Graded Material) có xét đến lỗ rỗng.

- Áp dụng nguyên lý công ảo kết hợp lý thuyết nonlocal strain gradient và lý thuyết biến dạng cắt bậc ba để thành lập dạng yếu của kết cấu tấm nano gia cường ống nano carbon (CNTs).

- Phân tích ảnh hưởng của sự phân bố graphene platelet đến độ võng và tần số dao động của kết cấu tấm nano composite bằng cách sử dụng lý thuyết biến dạng cắt bậc cao bốn biến kết hợp lý thuyết Eringen.

- Sử dụng lý thuyết nonlocal strain gradient và biến dạng phi tuyến Von Karman để phân tích ảnh hưởng của độ xốp đến độ võng phi tuyến của kết cấu tấm nano gia cường bọt kim loại (metal foam).

- Tính toán tối ưu hóa phân bố vật liệu cho kết cấu tấm nano thông qua việc sử dụng lý thuyết Eringen và lý thuyết adaptive hybrid evolutionary firefly algorithm.

Sau một thời gian triển khai, đề tài đã đạt được những kết quả nổi bật sau:

Đề tài đã phát triển thành công phương pháp đẳng hình học để giải quyết bài toán kết cấu nano xốp. Nhiều vật liệu có lỗ rỗng như metal foams, composite gia cường graphene platelet, composite gia cường sợi nano carbon (CNTs), và vật liệu FGM (functionally graded materials) đã được nghiên cứu chi tiết. Kết quả cho thấy phương pháp đẳng hình học mang lại độ chính xác cao trong việc tính toán đáp ứng động lực học của kết cấu tấm nano. Những thành tựu này đã được cụ thể hóa bằng 3 bài báo ISI-Q1 đã xuất bản, 1 bài báo khoa học trong nước (Vietnam Journal of Science and Technology), và đang được triển khai trong 3 luận văn thạc sỹ.

Ngoài ra, đề tài đã phát triển thành công bài toán tối ưu hóa phân bố vật liệu cho kết cấu nano xốp. Kết quả nghiên cứu đã đề xuất một mô hình phân bố vật liệu mới với tiềm năng ứng dụng thực tiễn cao trong tương lai, được minh chứng bằng 1 bài báo ISI-Q1 đã xuất bản.

Đề tài cũng đã giới thiệu một mô hình số phù hợp với độ chính xác cao để tính toán các kết cấu tấm nano. Nhiều mô hình bài toán mẫu (benchmark) để tính toán kết cấu tấm nano đã được đề xuất. Trong khuôn khổ đề tài này, nhóm nghiên cứu đã công bố 4 bài báo ISI-Q1 trong vòng 2 năm, cho thấy hướng nghiên cứu của đề tài nhận được sự quan tâm lớn từ cộng đồng khoa học quốc tế.

Các kết quả nghiên cứu này được xem là nền tảng quan trọng cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn về kết cấu tấm nano trong tương lai.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21189/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)