Đề tài nghiên cứu đánh giá độ bền kết cấu vỏ tàu đánh cá làm bằng vật liệu composite

Luận văn thạc sĩ Đề tài: Nghiên cứu đánh giá độ bền kết cấu vỏ tàu đánh cá làm bằng vật liệu Composite Trên cơ sở đó, nội dung đề tài gồm các phần sau : Chương 1 : Đặt vấn đề. Chương 2 : Phân tích độ bền kết cấu vỏ tàu Composite. Chương 3 : ứng dụng kết quả nghiên cứu để giải quyết bài toán thực tế. Chương 4 : Thảo luận kết quả nghiên cứu và đề xuất ý kiến.

bộ giáo dục và đào tạo

trường đại học thuỷ sản -

LỜI CAM ĐOAN

T«i xin cam ®oan, ®©y lµ c«ng tr×nh nghiªn cøu khoa häc cđa riªng t«i C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu trong luËn v¨n ch­a tõng ®­ỵc c«ng bè trong bÊt kú c«ng tr×nh nµo kh¸c

LờI CảM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Thuỷ sản, Phòng Quan hệ Quốc tế và Sau đại học, Công ty Công nghiệp Thuỷ sản, Trung tâm nghiên cứu chế tạo tàu cá và thiết bị Trường Đại học Thuỷ sản, Chi cục Bảo vệ nguồn lợi Thuỷ sản Bình Thuận đã tạo điều kiện giúp đỡ trong thời gian học tập và thực hiện luận văn

Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với:

- TS Trần Gia Thái, TS Trần Công Nghị – những người đã tận tình giúp

đỡ và trực tiếp hướng dẫn khoa học để tôi hoàn thành tốt luận văn

- Quý Thầy Cô đã dày công dạy dỗ chúng tôi trong suốt thời gian học Cao học

- Quý Thầy Cô trong Khoa Cơ khí – Trường Đại học Thuỷ sản đã tạo mọi

điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

- Lãnh đạo Chi cục Bảo vệ nguồn lợi Thuỷ sản Bình Thuận, các bạn đồng nghiệp và các bạn đồng môn – những người đã khuyến khích, động viên

và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời gian gần đây, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghiệp đóng tàu thuỷ nói chung, công nghiệp đóng tàu Composite nói riêng đã có những bước tiến nhảy vọt Riêng ở nước ta, loại tàu Composite đang được ứng dụng rộng rãi trong du lịch, đánh cá, thể thao … nên việc tính toán, thiết kế và chế tạo loại tàu này đang được quan tâm

Là một cán bộ đăng kiểm, thường xuyên kiểm tra, giám sát loại tàu bằng vật liệu này, tôi rất mong muốn thực hiện đề tài liên quan đến vấn đề này

Kết quả nghiên cứu mặc dù còn nhiều hạn chế nhưng bước đầu đã mang lại cho tôi một kiến thức cần thiết trong công việc

Một lần nữa, cho tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TS.Trần Gia Thái và thầy TS.Trần Công Nghị đã tận tình hướng dẫn cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong Khoa Cơ khí, Trung tâm nghiên cứu chế tạo tàu cá và thiết bị Trường Đại học thuỷ sản cũng như các bạn đồng môn Nhân đây, tôi cũng xin cảm ơn Lãnh đạo Chi cục Bảo vệ nguồn lợi Thuỷ sản Bình Thuận và các bạn đồng nghiệp đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài

Qua đây, tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp và những ai quan tâm đến lĩnh vực này để vấn đề nghiên cứu được hoàn thiện hơn

Nha Trang, tháng 8 năm 2005

Người thực hiện

Nguyễn Quang ThịnhCHƯƠNG 1

ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Trong những năm gần đây, vật liệu Composite đã được sử dụng phổ biến

ở nước ta để đóng mới các loại tàu nói chung và tàu đánh cá nói riêng Do có nhiều ưu điểm như nhẹ, bền, có khả năng chống thấm, chịu được nhiệt và nước biển nên loại vật liệu này đáp ứng khá tốt yêu cầu về độ bền kết cấu thân tàu khi khai thác Tuy nhiên, do được tính theo công thức Quy phạm nên kết cấu của

đa số các tàu Composite ở nước ta hiện nay thường có xu hướng dư bền, dẫn đến làm tăng giá thành đóng mới và ảnh hưởng không tốt đến tính năng tàu

Do đó, một trong những vấn đề đang được quan tâm là bài toán đánh giá độ bền kết cấu thân tàu, nhất là phần vỏ tàu, vì đây là bộ phận kết cấu quan trọng có ảnh hưởng lớn đến trọng lượng và tính năng hàng hải của tàu, với mục đích lựa chọn hợp lý kích thước kết cấu trên cơ sở đảm bảo độ bền với trọng lượng là nhỏ nhất

So với các vật liệu kim loại dùng đóng tàu có tính đẳng hướng và đồng nhất, cùng với phương pháp tính toán độ bền kết cấu thân tàu đã được quan tâm nghiên cứu kỹ, Composite thuộc vật liệu phi kim loại có tính chất bất đẳng hướng và không đồng nhất nên phương pháp tính độ bền kết cấu tàu nói chung và kết cấu vỏ tàu Composite nói riêng có nhiều điểm khác biệt về mô hình tính,

phương pháp giải, sự phân bố ứng suất v v Đó là lý do đề xuất đề tài “Nghiên

cứu đánh giá độ bền kết cấu vỏ tàu đánh cá làm bằng vật liệu Composite”

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần làm cơ sở để xây dựng phương pháp tính toán và đánh giá độ bền kết cấu vỏ các loại tàu nói chung và tàu đánh cá chế tạo bằng vật liệu Composite nói riêng Từ đó, góp phần giải quyết một số bài toán hiện vẫn còn tồn tại như: thiết kế kết cấu hợp lý tàu Composite trên cơ sở vừa đảm bảo độ bền vừa tiết kiệm được vật liệu, bước đầu đánh giá việc áp dụng các công thức của Quy phạm khi tính toán kết cấu các tàu Composite ở nước ta hiện nay v v…

1.2 VẬT LIỆU COMPOSITE

Trong phần này sẽ trình bày những vấn đề liên quan đến vật liệu Composite, phương pháp tính tấm Composite tổng quát, cơ sở để tính tấm vỏ tàu Composite

1.2.1 Khái niệm, phân loại, ưu nhược điểm

1 Khái niệm

Vật liệu Composite là vật liệu được chế tạo từ hai hay nhiều thành phần khác nhau và vật liệu tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần khi xét riêng rẽ

Composite gồm ít nhất hai thành phần được giới hạn bởi các mặt phân cách riêng biệt Thành phần liên tục trong Composite được gọi là nền (matrix) Theo quan điểm thông thường, các đặc tính của nền được cải thiện nhờ sự phối hợp với thành phần khác để tạo nên vật liệu Composite Composite có thể có nền gốm, kim loại hoặc Polymer Cơ tính của ba loại nền này khác nhau đáng kể Các Polymer : bền và môđun đàn hồi thấp; gốm : cứng vững và dòn; kim loại : bền và môđun đàn hồi trung tính, có tính dễ kéo sợi Thành phần thứ hai được

gọi là cốt (reinfort), có tác dụng làm tăng cơ tính cho vật liệu nền Thông thường, cốt cứng hơn và có độ cứng vững cao hơn vật liệu nền Đặc trưng hình học của chất gia cường là một trong những thông số chính để xác định tính hiệu quả của vật liệu gia cường Nói cách khác, cơ tính của vật liệu Composite là một hàm của hình dáng và kích thước sợi của vật liệu gia cường Vật liệu gia cường thường ở dạng sợi hay hạt

2 Phân loại

Vật liệu Composite được phân loại theo hình dạng và theo bản chất của các vật liệu thành phần

- Theo bản chất vật liệu thành phần : gồm một số dạng sau

+ Composite nền kim loại (hợp kim nhôm, hợp kim Titan)

+ Composite nền khoáng (gốm)

+ Composite nền Polymer (nhựa, cao su …)

- Theo hình dáng vật liệu cốt

Chất gia cường dạng hạt có kích thước xấp xỉ nhau theo mọi hướng Dạng của hạt gia cường có thể là cầu, khối hay bất cứ dạng nào khác Sự sắp xếp các hạt gia cường có thể là ngẫu nhiên hay theo một hướng định trước Đa số vật liệu Composite cốt hạt, hướng của hạt là ngẫu nhiên

Vật liệu gia cường dạng sợi đặc trưng bởi tỷ lệ giữa chiều dài sợi và diện tích mặt cắt ngang Tuy nhiên, tỷ số này (được gọi là tỷ số bề mặt) có thể biến đổi đáng kể Vật liệu Composite có lớp sợi dài với tỷ số bề mặt cao được gọi là Composite có sợi gia cường liên tục, ngược lại Composite sợi không liên tục được chế tạo từ các sợi ngắn với tỷ số bề mặt thấp Hướng thường gặp trong Composite sợi liên tục là dạng đồng phương và hai hướng vuông góc Dạng hạt, sợi và hướng sắp xếp được thể hiện trên hình 1.1

Hình 1.1 : Một số dạng cốt thường gặp Composite nhiều lớp là thuật ngữ khác của Composite cốt sợi Loại này thường ở dạng tấm là những kết cấu phẳng được tạo nên bằng cách sắp xếp các lớp nối tiếp một cách đặc biệt Tấm Composite có thể có từ (4  40) lớp và hướng sợi thay đổi trong từng lớp theo một quy luật xuyên suốt chiều dày tấm

Hiện nay chỉ có vật liệu Composite với nền là nhựa Polymer và cốt dạng chất khoáng (cacbon, thủy tinh …) được sử dụng phổ biến nhất (chiếm hơn 90% Composite đang được sử dụng trên thế giới) Trong kỹ thuật, người ta gọi loại Composite này là FRP (Fiber Reinforced Plastic) Danh từ vật liệu Composite nói chung thường được dùng để chỉ về loại này Do vậy, trong thực tế khi nói đến từ “Vật liệu Composite” mà không giải thích gì thêm, có thể ngầm hiểu rằng đó là vật liệu Composite có nền là nhựa Polymer, cốt là chất khoáng

Composite cốt sợi không liên tục hướng sắp xếp

Composite cốt sợi không liên tục hướng ngẫu nhiên

Composite cốt sợi liên tục hai hướng vuông góc

Composite cốt sợi liên tục đồng phương

Composite cốt hạt

3 Ưu – nhược điểm của vật liệu FRP

* Ưu điểm

- Có khả năng kết hợp với các vật liệu khác như gỗ, thép … để tạo ra các kết cấu mới vừa đảm bảo chất lượng kỹ thuật, vừa có giá thành thấp

- Độ kín nước rất cao

- Dễ thi công và sửa chữa, rất dễ tạo dáng

- Rất bền với môi trường biển, ít bị ăn mòn và điện phân, độ bền cơ học cao

- Chi phí bảo dưỡng thấp

* Nhược điểm

- Giá thành sản phẩm cao

- Độ bền va đập kém

- Chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào trình độ tay nghề

1.2.2 Vật liệu Composite dùng trong đóng tàu

Vật liệu Composite được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong ngành đóng tàu là Composite với cốt sợi thủy tinh và nền là nhựa Polyester không no, thường được gọi là GRP (Glassfiber Reinforced Polyester)

1 Vật liệu nền (nhựa)

Hầu hết các loại nhựa dùng ở Việt nam được sử dụng chất gia tốc và chất xúc tác với hàm lượng thích hợp khoảng (0,5  2)% Từ đó, trong hỗn hợp sẽ xảy

ra các phản ứng hóa học sinh nhiệt để kích thích các phân tử hoạt động và liên kết với nhau thành chuỗi để tạo nên chất dẻo ở trạng thái rắn Quá trình này phụ thuộc vào hàm lượng chất xúc tác, chất gia tốc, nhiệt độ môi trường và khí hậu

Sau khi Polyester cơ bản được tạo ra, các nhà sản xuất sẽ tiến hành chuyển đổi các đặc tính của nhựa để phù hợp với từng ứng dụng riêng biệt

a Nhựa tạo lớp

Nhựa tạo lớp là loại nhựa kỵ khí, nghĩa là nó không đông cứng hoàn toàn trong môi trường không khí Khi đó các lớp nhựa sau sẽ dễ dàng liên kết với lớp nhựa trước Vì thế loại nhựa này rất thích hợp khi gia công các công trình lớn như tàu thủy

Các đặc tính của nhựa tạo lớp :

- Bền, có khả năng chống thấm nước

- Khả năng dính kết, có khả năng kết hợp với các loại vật liệu khác

- Khả năng chống phản xạ, tia cực tím và thời tiết

Để đảm bảo độ cứng chắc chúng ta nên sử dụng nhựa tạo lớp đã pha sẵn chất xúc tác và chất gia tốc

b Nhựa bề mặt

Là loại nhựa dùng để tạo lớp bề mặt sau cùng Loại này thường có chứa sáp hay các loại chất có tính năng tương tự, khi quá trình biến cứng xảy ra, sáp sẽ chảy loãng và tráng lên bề mặt một lớp mỏng làm cho nhựa đông cứng hoàn toàn

Trong thực tế sản xuất người ta thường tạo ra nhựa bề mặt bằng cách pha paraphin vào nhựa tạo lớp với hàm lượng khoảng 1% Nhựa bề mặt thường cứng hơn nhựa tạo lớp, có khả năng chịu ăn mòn hóa học và chịu tác động của môi trường tốt hơn

c Gelcoat

Lớp bao phủ có vai trò rất quan trọng đối với những sản phẩm chế tạo từ GRP, nhất là tàu thuyền Do đó, nhựa dùng làm lớp bao phủ được chế tạo đặc biệt nhằm đảm bảo có đầy đủ tính chất của lớp bảo vệ như : Chống được tia cực tím, chống hà bám, tạo độ bóng bề mặt, dễ tạo màu sắc theo ý muốn

Hiện nay, ở Việt Nam đang sử dụng một số loại nhựa polyester không no

phổ biến như : 268BQTN, Dynopol 2116, G3253T, NORPOL, ISO,

2 Vật liệu cốt (vật liệu gia cường)

Vật liệu cốt trong GRP (Glass Fiber) dùng cho đóng tàu là sợi thủy tinh với các dạng sau :

a Mat

Mat được chế tạo bằng cách tạo ngẫu nhiên các sợi thủy tinh trên mặt phẳng, sau đó dùng chất liên diện để liên kết các sợi với nhau, tạo thành một vật liệu tấm giống như nỉ

Trọng lượng khô của Mat từ (0,2  0,9)kg/m2 Tính theo trọng lượng, Mat là vật liệu gia cường có giá thành thấp nhất GRP làm từ Mat có hàm lượng sợi thủy tinh thấp khoảng (25  35)% và hàm lượng nhựa lớn nên vật liệu này có tính kín nước tốt Mặt khác, do tính chất vô hướng của Mat mà vật liệu GRP có độ bền liên kết bên trong tốt

b Vải thô (WR – Woven roving)

So với các dạng vải thủy tinh khác, vải thô dày hơn do sợi dệt lớn hơn Trọng lượng của vải thô vào khoảng (0,3  1,2)kg/m2 Trong vật liệu GRP, vải thô thường được dùng xen kẽ với các lớp Mat giúp cho vật liệu GRP có cấu trúc chặt chẽ, độ cứng và độ bền kéo tốt Vải thô có một số đặc điểm sau :

- Tạo chiều dày của lớp nhanh

- Không tạo được bề mặt GRP phẳng, khó tạo các góc uốn

- Khó thấm ướt và hấp thụ nhựa, đòi hỏi phải sử dụng loại nhựa thích hợp

- Tấm GRP chế tạo từ vải thô có hàm lượng thủy tinh khoảng (45  55)%

3 Chất xúc tác

Chất xúc tác đóng vai trò quan trọng trong quá trình lên gel và biến cứng của nhựa (đây là giai đoạn cho phép gia công và hoàn thành sản phẩm GRP) Chất xúc tác có 2 loại : Chất đông rắn (Catalyst) và chất gia tốc (Acelerator)

a Chất đông rắn

Chất đông rắn thông dụng nhất cho nhựa polyester không no ở nhiệt độ thường là MEK (Methyl Ethyl Peroxide) Trong thành phần polyester lỏng có chứa các liên kết cacbon nối đôi C = C, đây là liên kết không bền, nếu có một tác nhân nào đó tác động sẽ bẻ gãy các liên kết C = C thành liên kết cacbon nối đơn C – C, tức là tạo nên quá trình polyester hóa, làm cho nhựa lỏng biến cứng, đó chính là chức năng của chất đông rắn Thông thường hàm lượng chất đông rắn chiếm từ (0,5  5)% khối lượng nhựa nền (hàm lượng thường sử dụng là 1%

b Chất gia tốc

Chất xúc tác có chức năng thúc đẩy quá trình biến cứng của nhựa mà không ảnh hưởng đến tính chất của nó Chất gia tốc thường sử dụng là các loại muối kim loại nặng như : Octoate Cobalt, Vezinat cobalt, Naptenat cobalt

Hàm lượng chất gia tốc luôn ít hơn hàm lượng chất đông rắn, chỉ chiếm khoảng (0,2  0,5)% khối lượng nhựa Khi sử dụng, chất gia tốc phải được hòa tan trong nhựa trước khi thêm chất đông rắn vào

1.2.3 Cơ học vật liệu composite

Đặc điểm làm việc của vật liệu Composite phụ thuộc vào đặc điểm cấu trúc của chúng Từ đặc điểm làm việc sẽ xác định mô hình tính các đặc trưng cơ học vật liệu Composite dạng lớp mỏng, gồm vật liệu bền là sợi và vật liệu nền bằng nhựa polymer Phần dưới đây, sẽ trình bày cơ sở tính toán cho tấm đơn, chỉ gồm một lớp vật liệu bố trí theo một hướng Trên cơ sở tấm đơn sẽ tiến hành xây dựng mô hình tính tấm cho tấm Composite gia công bằng phương pháp trát lớp hay còn gọi là tấm laminate

1 Tấm Composite đơn hướng

Tấm Composite đơn hướng có kết cấu gồm các sợi xếp song song theo một hướng (trục dọc OL), liên kết bền vững trên nền nhựa Hướng vuông góc với trục dọc ký hiệu bằng OT (hình 1.2) tạo thành tấm đơn hướng

Tấm đơn hướng được cấu tạo gồm các sợi song song nằm trên nền nhựa Đây là một cấu hình cơ bản của tấm Composite đơn hướng, có tính chất chính là đẳng hướng ngang

Hình 1.2 : Đặc điểm kết cấu tấm đơn hướng Đặc điểm của tấm Composite đơn hướng là giá trị môđun đàn hồi theo ba phương khác nhau E1  E2  E3 và mối quan hệ ứng suất  – biến dạng  được xác định theo biểu thức :

12

12 12

11

1 12 22

2 2

22

2 21 11

1 1

G

E E

E E

1 - biến dạng của tấm đồng phương theo phương1

2 - biến dạng của tấm đồng phương theo phương 2

12 - biến dạng tiếp tuyến

E11 - giá trị môđun đàn hồi theo hướng1

E22 - giá trị môđun đàn hồi theo hướng 2

G12 - giá trị môđun đàn hồi cắt trong mặt phẳng (1,2)

12, 21 - hệ số poisson

Dọc L(1)

O Z(3)

Ngang

T(2)

Theo định lý Maxwell :

12 21 11

12

E E





12 12 12

21 12

1 22 12 21

12

2 22 2

21 12

2 11 21 21

12

1 11 1

11

11

E E

12 2 1 12

2

1,,

,,

Khi đó, mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng được xác định thông qua

ma trận độ cứng và độ mềm :

12

22 21 11

10

0

01

01

G

E E

E E

12

22 21

21 12

11 21 21

12 11

00

01

1

01

1

G

E E

E E

Tấm Composite trực hướng có cấu tạo gồm các lớp Composite đồng phương hoặc các lớp Composite cốt vải dệt từ các sợi đồng phương đặt vuông góc với nhau, sợi theo phương dọc (phương cơ bản) và sợi theo phương ngang Lý thuyết cơ bản về tấm được tóm tắt như sau : với tấm trực hướng, mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng trong trạng thái ứng suất phẳng, được xác định theo biểu thức

2 1 1

1 2

1 2

2 2

1 1

11

G E E

y

xy xy

x y

y

y x

2 1 2

0 2 0

2 1 1

1

1

xy yx

xy

y y

y

y x

x

Gt N

N

t E

N

t E

w D M

M

y

w x

w D

M

y

w x

w D

M

T yx

2 2

2

2 2 2

2 1

2 1

3 1 1

112

;1

3

Gt

t - chiều dày tấm (mm)

Các đại lượng Qx, Qy được tính theo chuyển vị w :

2 2

2 2 3 2

2 1

x

w D y

w D y

Q

y

w D x

w D x

w Q

2 22 2

w Q

1.2.4 Phương pháp tính tấm Composite

1 Phương pháp tính tấm Composite trực hướng

Kết cấu tấm Composite trực hướng được tạo thành bởi các lớp cốt sợi thủy tinh dạng Mat và vải (WR) Lớp Mat được xem như đẳng hướng trong mặt phẳng tấm, còn đối với lớp vải có chiều dày tWR, theo [7], nó được xem như tấm hai lớp cốt sợi đồng phương với :

- Chiều dày mỗi lớp cốt sợi đồng phương là t1 = t2 = tWR/2

- Góc tạo bởi phương sợi trong từng lớp với phương cơ bản là :1 = 00 và  = 900

- Các hằng số E11, E22, G12, 12 là các hằng số kỹ thuật của Composite cốt sợi đồng phương tạo nên lớp WR đang xét

Hình 1.3 : Mô hình tính tấm trực hướng

- Phương trình cơ bản của tấm Composite có dạng như sau :

xy y x xy y x

k k k

D B

D D B

B

D D B

B

B A

B B A

A

B B A

A

M M M N N N

0 0 0

66 66

22 12 22

11

12 11 12

11

66 66

22 12 22

12

12 11 12

11

000

0

00

00

000

0

00

00

B A M

12 11

00

00

A

A A

A A A

D – ma trận độ cứng uốn, xác định theo biểu thức

x

y

Phương cơ bảnz

12 11

00

00

D

D D

D D D

B – ma trận tương tác màng – uốn/xoắn, xác định theo biểu thức

12 11

00

00

B

B B

B B B

Nx, Ny, Nxy – các lực màng

Mx, My – các momen uốn

Mxy – các momen xoắn

 – ma trận biến dạng màng của tấm

),(

0

y x x

o xy

2

2 0

y x x

2 0

y x y x

22 12 22

11

12 11 12

11

66 66

22 12 22

12

12 11 12

11

000

0

00

00

000

0

00

00

D B

D D B

B

D D B

B

B A

B B A

A

B B A

A

Để giải phương trình (1.15) cần phải xác định được ma trận độ cứng [K], tức là xác định các thành phần [A], [B], [D] Theo [7], các ma trận [A], [B], [D] được xác định theo các công thức :





n ij

  ( )3

1

1 3 3 1

trong đó : k – chỉ số lớp

n – số lớp trong tấm

hk - khoảng cách từ mép ngoài của lớp thứ k đến mặt trung bình

Hình 1.4 : Sơ đồ tấm nhiều lớp Trường hợp tấm đối xứng qua mặt trung bình, thay các giá trị hk và hk-1vào các phương trình (1.19), (1.20), (1.21) thì các số hạng Bij = 0

12

22 12

21 12

22 12 21

12 11

66 62 61

26 22 12

16 12 11

00

01

1

01

1

G

E E

E E

Q Q Q

Q Q Q

Q Q Q

4 22 4 11 '

)(

)4

12 3

66 12

11 '

4 2

2 4

'

.)2(

n Q

n

k

y

hh

h1 h

2

0 k-1 k

n m Q Q

Q n m Q Q

 - góc tạo bởi phương sợi và phương của hệ tọa độ kết cấu

[Qij]M - ma trận độ cứng thu gọn của lớp Mat: vì lớp Mat được xem như đẳng hướng trong mặt phẳng tấm nên E11 = E22, 12 = 21

11 2

12

11 12

2 12

11 12 2 12 11

66 26 16

26 22 12

16 12 11 '

00

01

1

01

1

G

E E

E E

Q Q Q

Q Q Q

Q Q Q Q

2 Phương pháp tính tấm gân

Do phần vỏ tàu Composite thường có dạng tấm Composite trực hướng có các gân gia cường nên để giải quyết bài toán đánh giá độ bền kết cấu vỏ tàu đặt

ra trong luận văn, trước tiên cần đặt vấn đề tính tấm Composite trực hướng có gân Quá trình tính được thực hiện theo trình tự sau :

a Xây dựng mô hình tính

Như đã trình bày, mô hình tính tấm vỏ tàu Composite được đưa về dạng tấm hình chữ nhật có các gân gia cường bố trí vuông góc với nhau được thể hiện trên (hình 1.5)

b Phương pháp giải

Tấm có gân được tính bằng phương pháp giải tích trên cơ sở tấm trực hướng có tính đến ảnh hưởng của gân gia cường Do đó, nếu ký hiệu các số hạng trong các ma trận độ cứng của tấm có gân là tg

ij tg ij tg

tg tg

tg tg tg

tg

tg tg tg

tg

tg tg

tg tg tg

tg

tg tg tg

D B

D D B

B

D D B

B

B A

B B A

A

B B A

66 66

22 12 22

12

12 11 12

11

66 66

22 12 22

12

12 11 12

11

000

0

00

00

000

0

00

00

B B

A M

(1.26)

trong đó :

Nx, Ny, Nxy - lần lượt là các lực màng theo phương x, y, xy

Mx, My, Mxy - lần lượt là các mômen đối với trục x, y

Từ phương trình trên ta có:

2 0 2 12 2 0 2 11 0 12 0 11

y

w B x

w B y

A x

u A

0 2 12 0 22 0 12

y

w B x

w B y

A x

u A

w B

y y

u A

0

(1.27c)

2 0 2 12 2

0 2 11 0 12 0 11

y

w D x

w D y

B x

u B

Hình 1.5 : Mô hình tấm có gân

2 0 2 22 2

0 2 12 0 22 0 12

y

w D x

w D y

B x

u B

w D

y y

u B

y

A x

u A



(1.28a)

y

A x

u A

u A

0 2 11

y

w D x

w D

0 2 12

y

w D x

w D

x x

z

y x

w D

y y

u B

A A

A11  

x yx tg

A

A12  

a sy y tg

A A

A22  

h G

A66tg  xyt.

b sx x tg

A Z

B 11

a sy y tg

A Z

B22 

66 66

12

Btg  tg 

b Z A D D

D11tg  x  ( sx  sx. x2) /

x yx tg

D

D12  

a Z A D D

D22tg  y  ( sy  sy. y2) /

) (

2

1 ) 12 (

3 66

a

D b

D h

Với : Ax, Ay – độ cứng màng của tấm theo phương x và phương y

Asx, Asy – độ cứng dọc trục của các gân gia cường theo phương x và y

Dx, Dy – độ cứng uốn của tấm theo phương x và phương y

Dsx, Dsy – độ cứng uốn của các gân theo phương x và phương y

DTx, DTy – độ cứng xoắn của các gân theo phương x và phương y

a, b – chiều dài (phương x) và chiều rộng (phương y) của tấm

zx, zy – khoảng cách từ mặt phẳng giữa tấm đến trọng tâm các gân gia cường dọc và ngang

trong đó :

yx xy

x x

h E A

y y

h E A

i gxi

(12

3

yx xy

x x

h E D

(12

3

yx xy

y y

h E D

i gxi

sy E I D

x





1

gxi Tx

t G ds

A D

yi xygi yi

gyi Ty

t G ds

A D

1

2

Với : h – chiều dày tấm composite trực hướng

Ex, Ey – lần lượt là môđun đàn hồi theo phương x, môđun đàn hồi theo phương y

Gxy – môđun đàn hồi trượt trong mặt phẳng xy

xy, yx – lần lượt là hệ số poison chính và phụ của tấm Composite lớp

Với tấm Composite trực hướng có số lớp i > 3 như tấm đáy tàu, theo Hyer

[19], các hệ số trên được xác định theo biểu thức :

h A

A A A h

A

A A A E E

E x y t

2 12 22 11

22

2 22 22

11

12

A

A A

Egxi, Agxi – môđun đàn hồi dọc (phương x) của vật liệu gân và diện tích gân dọc

Egyi, Agyi – môđun đàn hồi ngang (phương y) của vật liệu gân và diện tích gân ngang

Zix, Ziy – khoảng cách từ mặt trung hòa tấm đến tâm gia cường dọc và ngang

Ixi, Iyi – mômen quán tính của mặt cắt ngang gân đối với trục đi qua trọng tâm của chúng và song song lần lượt với trục x và trục y

txi, tyi – chiều dày gân dọc và ngang thứ i

Sxi, Syi – chu vi gân dọc và ngang thứ i

Gxygi – môđun trượt của vật liệu gân thứ i

Các tấm của kết cấu vỏ tàu Composite liên kết với nhau không phải là liên kết tuyệt đối cứng nên không thể xem chúng tựa hẳn lên nhau hay ngàm chặt Do đó, để nâng cao độ chính xác của kết quả tính thường sử dụng mô hình tính với điều kiện biên là liên kết ngàm đàn hồi, đặc trưng bởi hệ số ngàm  Nó được định nghĩa là tỷ số giữa mômen uốn tính cho ngàm đàn hồi (Mđh) và mômen uốn tính cho ngàm ở vị trí đang xét nhưng ngàm được xem như cứng tuyệt đối (Mng) :

1.3 GIỚI HẠN VỀ NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Kết cấu phần vỏ tàu Composite được hình thành từ các tấm Composite liên kết với nhau nên thực chất của bài toán đánh giá độ bền kết cấu vỏ tàu

chính là bài toán tính độ bền của các tấm đáy, tấm boong và tấm mạn Do đó, việc giải quyết vấn đề đặt ra sẽ được thực hiện dựa trên cơ sở tính tương tự đối với tàu vỏ thép và kết hợp với phương pháp tính tấm Composite để tính cho mô hình các tấm đáy, boong và mạn đã được xây dựng phù hợp với đặc điểm kết cấu Từ các lý luận trên, có thể tóm tắt các nội dung nghiên cứu chính của đề tài như sau :

+ Xây dựng mô hình tính tấm đáy, tấm boong và tấm mạn của tàu Composite + Từ mô hình này ứng dụng lý thuyết tính tấm Composite truyền thống để tính các tấm vỏ tàu

+ Vận dụng để tính cho một tàu cụ thể nhằm so sánh kết quả tính với thực tế

Khi tính toán sức bền cục bộ thân tàu, có thể tính các kết cấu chịu tải trọng nguy hiểm nhất, gồm : kết cấu đáy giữa hai vách ngăn ngang, kết cấu boong có miệng hầm hàng và kết cấu hông mạn tàu ở mặt cắt ngang giữa tàu vì tại mặt cắt ngang các kết cấu trên chịu tải trọng tác dụng lớn nhất

Trên cơ sở bài toán phân tích độ bền kết cấu vỏ tàu thép, đề tài tập trung giải quyết những điểm khác nhau cơ bản giữa bài toán tính độ bền cục bộ tàu Composite so với tàu vỏ thép, còn những phần giống nhau như kết quả tính độ bền chung và mô hình tải trọng tác dụng được tính tương tự như tàu vỏ thép, cụ thể là các vấn đề sau :

+ Mô hình tính kết cấu vỏ tàu Composite

+ Phương pháp xác định biến dạng - ứng suất

+ Kiểm tra và đánh giá độ bền

Phương pháp nghiên cứu trong đề tài chủ yếu dựa trên cơ sở phân tích lý thuyết để xây dựng mô hình tính kết cấu vỏ tàu hợp lý và sử dụng phương pháp giải tích để tính toán độ bền tấm Composite

Trên cơ sở bài toán độ bền, đề tài cũng dự kiến bước đầu thảo luận một số bài toán thực tế nảy sinh trong quá trình nghiên cứu như :

- Đánh giá việc áp dụng một số công thức Quy phạm vào thực tế tính toán kết cấu các tàu Composite ở nước ta hiện nay

- Thiết kế hợp lý kết cấu vỏ tàu Composite v v…

Trên cơ sở đó, nội dung đề tài gồm các phần sau :

Chương 1 : Đặt vấn đề

Chương 2 : Phân tích độ bền kết cấu vỏ tàu Composite

Chương 3 : ứng dụng kết quả nghiên cứu để giải quyết bài toán thực tế Chương 4 : Thảo luận kết quả nghiên cứu và đề xuất ý kiến

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH ĐỘ BỀN KẾT CẤU THÂN TÀU

COMPOSITE

2.1 KHÁI QUÁT BÀI TOÁN PHÂN TÍCH ĐỘ BỀN KẾT CẤU THÂN TÀU

Để đảm bảo cho tàu hoạt động an toàn, tin cậy trong điều kiện khai thác đòi hỏi các chi tiết kết cấu thân tàu phải đáp ứng được những yêu cầu cụ thể sau :

- Kết cấu phải đủ bền để không bị nứt, vỡ hay phá hủy

- Kết cấu phải đủ cứng để đảm bảo không bị biến dạng quá mức cho phép

- Kết cấu phải ổn định để luôn giữ được hình dạng ban đầu

Về mặt lý thuyết, để giải quyết các vấn đề trên, cần tiến hành giải bài toán độ bền nhằm mục đích xác định giá trị ứng suất và biến dạng xuất hiện trong kết cấu thân tàu, cơ sở để thực hiện việc kiểm tra và đánh giá độ bền của các kết cấu thân tàu trong điều kiện thực tế Do đó, phân tích độ bền kết cấu thân tàu là một trong các vấn đề có vai trò và ý nghĩa quan trọng trong quá trình thiết kế và chế tạo tàu thủy

Trong thực tế, do kết cấu thân tàu rất phức tạp và bao gồm nhiều loại hình kết cấu khác nhau nên việc tìm mô hình để thể hiện một cách đầy đủ và chính xác đặc điểm làm việc của kết cấu thực là rất khó Đồng thời, do kết cấu thân tàu lại chịu tác dụng ngoại lực phức tạp ở cả ba chiều trong không gian nên phân tích độ bền kết cấu thân tàu là bài toán phức tạp và thường ít có được lời giải chính xác

Theo cách tính truyền thống, toàn bộ kết cấu thân tàu thường được mô phỏng dưới dạng một thanh thành mỏng đặt trên nền đàn hồi và chịu tác dụng

tương ứng với lực tác dụng lên thân tàu Khi đó, bài toán phân tích độ bền kết cấu thân tàu thường được chia thành hai bài toán chính : phân tích độ bền chung và phân tích độ bền cục bộ kết cấu thân tàu Giá trị ứng suất tại một điểm bất kỳ trên kết cấu thân tàu sẽ được xác định trên cơ sở tổng hợp kết quả bài toán độ bền chung và bài toán độ bền cục bộ theo công thức :

2



trong đó :  - ứng suất tổng

1 - ứng suất khi tàu bị uốn chung

i - ứng suất cục bộ, i = 2n

Do bài toán phân tích độ bền chung tàu Composite cũng giống như tàu vỏ thép đã được nghiên cứu nên ở đây chỉ trình bày một cách tổng quát và lấy kết quả đã tính sẵn của một tàu thực tế

2.1.1 Bài toán độ bền chung thân tàu

Bài toán phân tích độ bền chung là xác định ứng suất và biến dạng xuất hiện trong các mặt cắt ngang kết cấu thân tàu dưới tác dụng của các ngoại lực đặt theo phương thẳng đứng, không tính đến các ngoại lực tác dụng ngang như lực đẩy chân vịt, lực cản của môi trường … vì ứng suất uốn do các ngoại lực này gây ra trong kết cấu thường không lớn lắm nên bỏ qua Mặt khác, do các ngoại lực tác dụng thẳng đứng phân bố không đều dọc theo chiều dài tàu nên kết cấu thân tàu nói chung sẽ bị uốn, bị xoắn hoặc thậm chí bị uốn và xoắn đồng thời Tuy nhiên, do quá trình uốn dọc tàu có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của các kết cấu nên bài toán độ bền chung thường sẽ dẫn đến việc xác định giá trị ứng suất uốn chung xuất hiện trong kết cấu, còn bài toán xoắn thân tàu hoặc uốn và xoắn

đồng thời sẽ được khảo sát độc lập với quá trình uốn Quá trình uốn tàu như thế được gọi là uốn chung và ứng suất tương ứng gọi là ứng suất uốn chung

Trong bài toán độ bền chung, toàn bộ kết cấu thân tàu được xem giống như một thanh tương đương có thành mỏng đặt trên nền đàn hồi chịu tác dụng ngoại lực thẳng đứng, gồm áp lực thuỷ tĩnh của nước, trọng lượng tàu, trọng lượng hàng hoá và các trang thiết bị trên tàu … Lúc đó, bài toán uốn chung thân tàu có thể được đưa về bài toán uốn thanh tương đương nói trên Đối với quá trình uốn chung thân tàu trong mặt phẳng dọc cần phân biệt hai trường hợp : tàu nằm cân bằng trên nước tĩnh và tàu nằm cân bằng trên sóng

Tương tự như bài toán phân tích độ bền kết cấu nói chung, bài toán phân tích độ bền chung kết cấu thân tàu thường cũng được thực hiện theo trình tự sau :

- Xác định ngoại lực tác dụng lên kết cấu thân tàu

- Xác định giá trị mômen uốn và lực cắt xuất hiện trong kết cấu thân tàu do uốn chung

- Xác định giá trị ứng suất lớn nhất xuất hiện trong kết cấu

- Kiểm tra độ bền kết cấu thân tàu

2.1.2 Bài toán độ bền cục bộ kết cấu thân tàu

Kết cấu thân tàu là tổ hợp gồm nhiều kết cấu khác nhau như thanh, dầm và các kết cấu dạng tấm vỏ như : vỏ đáy, vỏ mạn, sàn boong, vách ngăn Đa số những kết cấu này đều tham gia vào việc đảm bảo sức bền dọc chung cho toàn bộ thân tàu, đồng thời còn chịu tác dụng của các tải trọng riêng như áp lực nước, trọng lượng hàng hóa … nên ngoài biến dạng do uốn chung, các kết cấu còn chịu biến dạng do uốn cục bộ gây ra Ví dụ, các kết cấu khung giàn đáy vừa tham gia vào quá trình uốn chung của thân tàu lại vừa bị uốn cục bộ dưới tác dụng của các tải trọng riêng như áp nước hoặc áp lực hàng hóa Do đó, ngoài

việc tính độ bền chung, bài toán tính độ bền cục bộ chiếm khối lượng và vai trò khá lớn với mục đích tính giá trị ứng suất và biến dạng xuất hiện trong kết cấu thân tàu khi uốn cục bộ nhằm đảm bảo biến dạng khi uốn cục bộ không gây ra ứng suất lớn hơn giá trị ứng suất cho phép, xác định phụ thuộc đặc điểm kết cấu và ngoại lực tác dụng lên các kết cấu thân tàu

Bài toán tính độ bền cục bộ sẽ dẫn đến phân tích độ bền các kết cấu chính của tàu như : kết cấu đáy, kết cấu mạn, kết cấu boong …

Các phương pháp tính sức bền cục bộ :

- Phương pháp truyền thống : mô hình tính khá đơn giản và thường chỉ ở dạng phẳng Điều kiện biên trong các mô hình nói trên thường là những liên kết phổ biến như ngàm và khớp Với các mô hình như thế, phương pháp tính áp dụng hiệu quả nhất là phương pháp tính chuyển vị dựa trên cơ sở ước định sự làm việc của những bộ phận có mặt trong hệ kết cấu đang xét, để tách hệ kết cấu phức tạp thành nhiều bài toán nhỏ đơn giản hơn, cho phép tính bằng tay được

- Phương pháp hiện đại : so với cách tính truyền thống, mô hình tính của các kết cấu nói trên trong phương pháp hiện đại, nhất là phương pháp phần tử hữu hạn, phản ánh đặc điểm kết cấu và làm việc gần với thực tế hơn nên kết quả có độ chính xác và độ tin cậy cao hơn, nhất là khi ứng dụng máy tính vào tính toán

Khi phân tích độ bền cục bộ kết cấu thân tàu thường có xu hướng mô hình hóa các tải trọng tác dụng và kết cấu phức tạp trong thực tế về những mô hình tính đơn giản tương đương, sao cho vừa có thể phản ánh được chính xác đặc điểm làm việc thực tế lại vừa thuận tiện khi tính Do đó, vấn đề xây dựng mô hình kết cấu và mô hình các tải trọng có vai trò, ý nghĩa rất quan trọng và có ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của kết quả bài toán phân tích độ bền các kết cấu thân tàu

Trình tự bài toán phân tích độ bền cục bộ kết cấu thân tàu như sau :

- Mô hình hoá kết cấu

- Mô hình hóa tải trọng tác dụng lên kết cấu

- Lựa chọn phương pháp tính ứng suất - biến dạng của mô hình kết cấu đang xét

- Kiểm tra và đánh giá độ bền cục bộ kết cấu

1 Mô hình hoá kết cấu

Mô hình hoá thực chất là phương pháp nghiên cứu hiệu quả để đưa những kết cấu phức tạp về mô hình tương đương đơn giản hơn nhằm tạo thuận lợi trong tính toán và nghiên cứu lý thuyết Như đã biết, thân tàu thực tế có kết cấu không gian phức tạp nên trước khi tính độ bền cục bộ cần áp dụng phương pháp mô hình hoá đưa các kết cấu đang xét về mô hình tính đơn giản hơn để có thể phân tích độ bền kết cấu đang xét bằng các phương pháp tính đã có trong cơ học kết cấu

Quá trình mô hình hoá các kết cấu thân tàu thường được thực hiện dựa theo các nguyên tắc sau :

a Mô hình hoá các kích thước và giảm bớt chiều không gian kết cấu

Kết cấu thân tàu thực tế đa phần là kết cấu không gian phức tạp nên khó giải chính xác, do đó để đơn giản trong khi tính nên cố gắng giảm bớt chiều không gian để đưa kết cấu về bài toán hai chiều, thậm chí một chiều Kết cấu thân tàu gồm khung giàn đáy, giàn mạn và giàn boong liên kết với nhau và được gia cường bởi các vách ngăn thường được tách rời thành từng khung giàn độc lập, còn tương tác giữa các khung giàn liên kết với khung giàn đang xét sẽ được

tính đến bằng các điều kiện biên, đặc trưng bởi giá trị hệ số ngàm  ở đầu các ngàm của khung giàn

b Tách kết cấu

Kết cấu thân tàu rất đa dạng và phức tạp nên xu hướng chung khi xây dựng mô hình tính là tách rời kết cấu thành các kết cấu đơn giản (hình 2.1) hơn nhằm tạo điều kiện thuận lợi trong khi tính Mô hình hoá phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Mô hình kết cấu sau khi tách phải phản ánh được một cách chính xác và đầy đủ đặc điểm và nguyên tắc làm việc của các kết cấu trước khi tách

- Đảm bảo hệ các kết cấu trước và sau khi tách phải cân bằng về lực, mômen và chuyển vị

Hình 2.1 : Tách kết cấu sườn ngang thành các kết cấu đơn giản hơn

2 Mô hình hoá tải trọng tác dụng

Việc mô hình hóa tải trọng tác dụng đúng bản chất của nó có ý nghĩa quan trọng Tải trọng tác dụng riêng lên các kết cấu thân tàu khá đa dạng,

thường là đại lượng biến thiên theo thời gian và không gian Việc lựa chọn mô hình tải trọng mặc dù chỉ mang tính chất gần đúng nhưng phải phản ánh đúng đặc điểm làm việc thực tế

Các tải trọng có ảnh hưởng lớn và đóng vai trò chính trong ngoại lực tác dụng cục bộ lên thân tàu gồm hai thành phần:

- Áp lực nước bên ngoài vỏ tàu

- Áp lực của hàng hoá đặt lên tàu

Hình 2.2: Mô hình tải trọng nước tác dụng lên mặt cắt ngang kết cấu

thân tàu

3 Xác định ứng suất, biến dạng

Ứng suất và biến dạng sinh ra trong tấm được xác định theo hệ phương trình lực cắt và mômen sau :

N N

N N

M M

M M

2 0 2 12 2 0 2 11 0 12 0 11

y

w B x

w B y

A x

u A

0 2 12 0 22 0 12

y

w B x

w B y

A x

u A

w B

y y

u A

0

(2.4)

2 0 2 12 2

0 2 11 0 12 0 11

y

w D x

w D y

B x

u B

0 2 12 0 22 0 12

y

w D x

w D y

B x

u B

w D

y y

u B

Giải hệ phương trình (2.2) và (2.3) xác định được các biến dạng màng :

xy y x

k k

k

Trường hợp  B 0, do  A  0 nên từ (2.77) suy ra  0 0

- Xét trong hệ tọa độ kết cấu :

+ Biến dạng xuất hiện trong lớp vật liệu thứ k xét trong hệ tọa độ kết cấu

được xác định theo công thức :

y x

k xy

y

x

k k

k z

0 0 0

k k

xy y x

Q Q Q

Q Q Q

Q Q Q

, 26 , 22 , 12

, 16 , 12 , 11

- Xét trong hệ tọa độ vật liệu :

+ Biến dạng trong mỗi lớp theo hướng chính của vật liệu xác định theo công thức:

  T k z T

T

xy y x

2 2

2 2

2

mn m

n

mn n

010

001

001

010

T

+ Ứng suất trong mỗi lớp theo hướng chính của vật liệu xác định theo công thức :

k xy y x k

2 2

2 2 '

22

n m mn mn

mn m

n

mn n

m T

Hay

k k

k

Q Q Q

Q Q Q

Q Q Q

66 26 16

26 22 12

16 12 11

12 2 1

2.1.3 Kiểm tra, đánh giá độ bền

Hiện nay tồn tại khá nhiều thuyết bền đánh giá độ bền vật liệu trực hướng dựa trên cơ sở thực nghiệm Nếu coi lớp vật liệu Composite mang tính trực hướng có thể sử dụng các thuyết này để đánh giá độ bền Trong thực tế,

nhiều thuyết đánh giá giới hạn bền của vật liệu trực hướng có điểm xuất phát là lý thuyết bền cho vật liệu đẳng hướng Trong lĩnh vực này, chưa có một thuyết nào dành riêng để đánh giá bền vật liệu composite Tuy nhiên, trong những trường hợp cụ thể có thể lựa chọn một thuyết bền thiết thực để kiểm tra

Đối với vật liệu composite, có thể sử dụng thuyết bền biến dạng lớn nhất hay thuyết bền ứng suất lớn nhất để đánh giá độ bền Do đặc điểm chế tạo tàu Composite, cơ tính của tấm Composite phụ thuộc vào cách pha trộn và sự sắp xếp trong các lớp của vật liệu nên có thể tiến hành kiểm tra độ bền theo thuyết bền ứng suất lớn nhất

Theo lý thuyết này, vật liệu còn được coi đủ bền khi có giá trị ứng suất theo các trục chính của vật liệu chưa vượt qua ứng suất giới hạn tương ứng

2 2

1 1

[] = 33 x 106 (N/m2) Trên cơ sở bài toán độ bền cục bộ kết cấu vỏ tàu thép đã được nghiên cứu và trình bày, đề tài sẽ tập trung giải quyết những điểm khác nhau cơ bản giữa bài toán tính độ bền tàu Composite so với tàu vỏ thép, còn những phần giống nhau như kết quả tính độ bền chung và mô hình tải trọng tác dụng được tính tương tự đối với tàu vỏ thép

2.2 PHÂN TÍCH ĐỘ BỀN CỤC BỘ KẾT CẤU ĐÁY TÀU COMPOSITE

Như đã trình bày, trong phần tính độ bền cục bộ chỉ chọn các kết cấu vỏ tàu chịu tải trọng nguy hiểm nhất để tính cụ thể là kết cấu đáy, boong và mạn

2.2.1 Đặc điểm kết cấu đáy tàu Composite

Kết cấu đáy tàu thường bao gồm tấm đáy (vỏ tàu) và kết cấu gia cường bên trong Tấm đáy là tấm Composite nhiều lớp được chế tạo bằng phương pháp trát lớp, trong đó cốt sợi thường là Mat hoặc Mat và vải (WR) Kết cấu gia cường gồm các vách ngăn ngang, hệ thống các nẹp gia cường dọc (xà dọc đáy) và ngang (đà ngang đáy) bố trí vuông góc, liên kết cứng với nhau và với tấm đáy (hình 2.3)

Hình 2.3 : Kết cấu giàn đáy tàu Composite

Đà ngang đáy Mạn

x Sống chính

Vách

Đà dọc đáy

Vách Mạn