THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung
- Tên đề tài: Nghiên cứu xây dựng mô hình đồng nhất hóa cho tấm composite lõi lượn sóng và chương trình tính trên abaqus ứng dụng trong thiết kế pallet vận chuyển hàng hóa
- Mã số: B2023-TNA-20
- Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Dương Phạm Tường Minh
- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên
- Đơn vị thực hiện: Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp
- Thời gian thực hiện: tháng 01 năm 2023 đến tháng 12 năm 2024 (gia hạn 6 tháng từ 1/2025-6/2025).
2. Mục tiêu
Phát triển mô hình đồng nhất hóa cho tấm composite có cấu trúc lõi lượn sóng nhằm phục vụ cho phân tích cơ học và thiết kế kết cấu. Cụ thể, đề tài tập trung vào việc xây dựng mô hình phần tử hữu hạn mô tả ứng xử cơ học của tấm composite lõi lượn sóng, phát triển phương pháp đồng nhất hóa thích hợp, đồng thời đánh giá độ tin cậy và độ chính xác của mô hình thông qua kiểm chứng khả năng ứng dụng trong thiết kế tấm pallet.
3. Tính mới và sáng tạo
- Đề tài đã đề xuất và phát triển mô hình phần tử hữu hạn tương đương 2D đàn hồi–dẻo thay thế cho mô hình 3D phức tạp của kết cấu tấm carton lõi lượn sóng, giúp rút ngắn thời gian tính toán và giảm chuẩn bị mô hình.
- Xây dựng và triển khai chương trình con VUMAT để mô phỏng ứng xử phi tuyến trong Abaqus Explicit; Phát triển chương trình con UGENS để tự động xây dựng và tính toán mô hình đồng nhất hóa trong Abaqus.
- Xây dựng phương pháp nhận diện ngược nhằm xác định các tham số vật liệu trong mô hình ứng xử cơ học của giấy.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác giảng dạy cho sinh viên, học viên sau đại học các chuyên ngành tại trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên.
4. Kết quả nghiên cứu
- Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn 2D tương đương: Đề tài đã phát triển một mô hình phần tử hữu hạn hai chiều (2D) đàn hồi–dẻo tương đương thay thế cho mô hình ba chiều (3D) của tấm sandwich lõi lượn sóng. Mục tiêu nhằm giảm thiểu thời gian tính toán và đơn giản hóa quá trình xây dựng mô hình trong phân tích số.
- Phát triển mô hình vật liệu đàn dẻo trực hướng và triển khai trong Abaqus: Mô hình vật liệu đàn dẻo trực hướng tương đương đã được xây dựng cho các lớp vật liệu trong tấm sandwich và được tích hợp vào phần mềm Abaqus thông qua chương trình con UGENS, nhằm mô phỏng chính xác ứng xử cơ học phi tuyến của vật liệu.
- Xây dựng phương pháp nhận dạng ngược và kiểm chứng mô hình: Phương pháp nhận dạng ngược được đề xuất bằng cách kết hợp dữ liệu thực nghiệm từ các bài thử kéo với kết quả mô phỏng số, nhằm xác định các tham số đặc trưng của mô hình vật liệu IPE. Mô hình sau đó được kiểm chứng thông qua các phân tích so sánh giữa mô phỏng 3D và mô hình 2D tương đương. Ngoài ra, mô hình này cũng được mở rộng để áp dụng trong phân tích ứng xử của hộp carton chịu rung động do va chạm.
- Thiết kế và xây dựng hệ thống thí nghiệm: Trong khuôn khổ đề tài, mô hình thí nghiệm phục vụ xác định các thông số vật liệu đã được nghiên cứu và xây dựng. Các kết cấu cần thiết cho hệ thống thí nghiệm đã được thiết kế, chế tạo và tích hợp. Đồng thời, chương trình thu thập và xử lý dữ liệu cũng đã được phát triển để hoàn thiện hệ thống.
5. Sản phẩm
5.1. Sản phẩm khoa học
- 01 bài báo quốc tế WoS thuộc nhóm Q1: Lestriez, P.; Bui, H.T.; Nguyen, P.T.N.;
Michaud, P.; Lucas-Roper, R.; Antou, G.; Luong, V.D.; Duong, P.T.M.; Abbès, F.; et al. Preliminary Experimental and Numerical Study of the Tensile Behavior of a Composite Based on Sycamore Bark Fibers. J. Compos. Sci.2024, 8, 333
- 01 bài báo quốc tế WoS thuộc nhóm Q2: Abbès, B.; Abbès, F.; Dao, L.T.; Duong, P.T.M.; Luong, V.D. Studying the Behavior of a Paperboard Box: Experiment and Finite Element Model. Vibration 2025,8, 23
- 01 bài báo quốc tế WoS thuộc nhóm Q3: Lien Tien Dao, Pham Tuong Minh Duong, Viet Dung Luong, Analysis of Stress and Strain in Sandwich Structures Using an
Equivalent Finite Element Model, International Journal of Engineering and Technology Innovation, vol. 15, no. 1, 2025, pp. 26-43
- 02 bài báo trong nước đăng trên tạp chí được HĐGSNN tính điểm.
Dao Lien Tien, Duong Pham Tuong Minh, Luong Viet Dung, Calculation of torsional stiffness for corrugated core cardboard panels by analytical method and numerical, TNU Journal of Science and Technology, 230(10): 104 – 111
Dao Lien Tien, Duong Pham Tuong Minh, Luong Viet Dung, Determine the damage boundary curve for the packaging using the finite element method, TNU Journal of Science and Technology, 230(06): 347 - 354
5.2. Sản phẩm đào tạo
- Hướng dẫn 01 NCS bảo vệ thành công cấp cơ sở
Đề tài “ Nghiên cứu ứng xử cơ học của tấm composite lõi lượn sóng bằng phương pháp đồng nhất hóa”, NCS Đào Liên Tiến, bảo vệ cấp cơ sở ngày 19/10/2024
- Hướng dẫn 02 thạc sỹ bảo vệ thành công theo hướng nghiên cứu của đề tài
Đề tài “ Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn xác định độ bền cho bao bì”, học viên Nguyễn Mạnh Hoàng, bảo vệ luận văn ngày 12/5/2024, điểm trung bình 9,1
Đề tài “ Nghiên cứu rung động của tấm sandwich nhôm bằng thực nghiệm và mô phỏng số”, học viên Nguyễn Văn Khoa, bảo vệ luận văn ngày 11/5/2025, điểm trung bình 9,0
5.3. Sản phẩm ứng dụng
- 01 Mô hình đồng nhất hóa sử dụng trong tính toán thiết kế và mô phỏng số cho tấm composite lõi lượn sóng.
- 01 Chương trình tính bằng ngôn ngữ C++ hoặc Fortran chạy trên nền Abaqus có tác dụng giảm thời gian tính toán, mô phỏng các kết cấu tấm composite lõi lượn sóng nói chung và tấm chèn bằng bìa carton lõi lượn sóng dùng trong pallet nói riêng đến 200-1000 lần (tùy thuộc kích thước tấm), đảm bảo phù hợp với các máy tính cá nhân thông thường.
6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu
6.1. Phương thức chuyển giao
- Kết quả khoa học: công bố kết quả trên các tạp chí uy tín quốc tế và trong nước.
- Kết quả là sản phẩm ứng dụng cho đào tạo và nghiên cứu: chuyển giao cho phòng thí nghiệm Bộ môn Hệ thống công nghiệp, Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp.
6.2. Địa chỉ ứng dụng
Công ty TNHH Công nghiệp và Dịch vụ Việt Nam, Lô 8B, KCN Quang Minh, Mê Linh, Hà Nội.
6.3. Tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu
- Đối với lĩnh vực giáo dục và đào tạo
Đóng góp kiến thức nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực cơ học vật liệu, một lĩnh vực có thế mạnh truyền thống của nền giáo dục và đào tạo hiện nay;
- Đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ có liên quan
Đóng góp kiến thức nghiên cứu chuyên sâu, giải quyết các bài toán chung mang tầm quốc tế của nền sản xuất hiện đại, tiên tiến.
- Đối với phát triển kinh tế-xã hội
Hứa hẹn ứng dụng thực tiễn, góp phần vào sự phát triển của dịch vụ vận tải, lưu trữ, phân phối hàng hóa.
- Đối với tổ chức chủ trì và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu
Công bố khoa học trên các tạp chí quốc tế ISI có thứ hạng cao, đóng góp cho thành tích xếp hạng của trường và Đại học;
Góp phần nâng cao năng suất lao động trong Công ty TNHH Công nghiệp và Dịch vụ Việt Nam.
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information
Project title: Research on building homogenization model for corrugated core composite panels and calculation program on Abaqus applied in designing cargo pallets
Code number: B2023-TNA-20
Coordinator: Assoc. Prof. Duong Pham Tuong Minh
Implementing institution: Thai Nguyen University of Technology
Duration: January 2023 to December 2024
2. Objective(s)
Assess the current situation and impact of urban agricultural development on the livelihoods of farming households in the Northeastern provinces of Vietnam. Propose some solutions to increase income for farming households in the Northeastern provinces of Vietnam in the context of urban agricultural development, contributing to ensuring social security and economic development in the locality.
3. Creativeness and innovativeness
- The research topic proposed and developed a 2D elastic-plastic equivalent finite element model to replace the complex 3D model of the corrugated core cardboard structure, helping to shorten the calculation time and reduce model preparation.
- Building and implementing the VUMAT subprogram to simulate nonlinear behavior in Abaqus Explicit; Developing the UGENS subprogram to automatically build and calculate the homogenization model in Abaqus.
- Building an inverse identification method to determine material parameters in the mechanical behavior model of paper.
- The research results of the topic are also a useful reference source for teaching students and postgraduates in various majors at the University of Industrial Technology - Thai Nguyen University.
4. Research results
- Building an equivalent 2D finite element model: The research topic has developed an equivalent elastic-plastic two-dimensional (2D) finite element model to replace the three-dimensional (3D) model of the corrugated core sandwich panel. The goal is to reduce the calculation time and simplify the model building process in numerical analysis.
- Developing an orthotropic elastic material model and implementing it in Abaqus: An equivalent orthotropic elastic material model has been built for the material layers in the sandwich panel and integrated into the Abaqus software through the UGENS subroutine, in order to accurately simulate the nonlinear mechanical behavior of the material.
- Building an inverse identification method and model verification: The inverse identification method is proposed by combining experimental data from tensile tests with numerical simulation results, in order to determine the characteristic parameters of the IPE material model. The model was then verified through comparative analysis between the 3D simulation and the equivalent 2D model. In addition, this model was also extended to apply in the analysis of the behavior of carton boxes subjected to vibration due to collision.
- Design and construction of the experimental system: Within the framework of the research topic, the experimental model serving to determine the material parameters was studied and built. The necessary structures for the experimental system were designed, manufactured and integrated. At the same time, the data collection and processing program was also developed to complete the system..
5. Products
5.1. Scientific products
- 01 international journal article indexed in WoS with a Q1 ranking: Lestriez, P.; Bui, H.T.; Nguyen, P.T.N.; Michaud, P.; Lucas-Roper, R.; Antou, G.; Luong, V.D.; Duong, P.T.M.; Abbès, F.; et al. Preliminary Experimental and Numerical Study of the Tensile Behavior of a Composite Based on Sycamore Bark Fibers. J. Compos. Sci.2024, 8, 333
- 01 international journal article indexed in WoS with a Q2 ranking: Abbès, B.; Abbès, F.; Dao, L.T.; Duong, P.T.M.; Luong, V.D. Studying the Behavior of a Paperboard Box: Experiment and Finite Element Model. Vibration 2025,8, 23
- 01 international journal article indexed in WoS with a Q3 ranking: Lien Tien Dao, Pham Tuong Minh Duong, Viet Dung Luong, Analysis of Stress and Strain in Sandwich Structures Using an Equivalent Finite Element Model, International Journal of Engineering and Technology Innovation, vol. 15, no. 1, 2025, pp. 26-43
- 02 domestic articles published in journals scored by the state council of professors:
Dao Lien Tien, Duong Pham Tuong Minh, Luong Viet Dung, Calculation of torsional stiffness for corrugated core cardboard panels by analytical method and numerical, TNU Journal of Science and Technology, 230(10): 104 – 111
Dao Lien Tien, Duong Pham Tuong Minh, Luong Viet Dung, Determine the damage boundary curve for the packaging using the finite element method, TNU Journal of Science and Technology, 230(06): 347 - 354
5.2. Training product
PhD thesis topic "Research on mechanical behavior of corrugated core composite panels using homogenization method", PhD student Dao Lien Tien
- Supervised 02 masters defending their master's theses
Master's thesis topic "Building a finite element model to determine the durability of packaging", student Nguyen Manh Hoang, defended his thesis on May 12, 2024, average score 9.1
Master's thesis topic "Research on vibration of aluminum sandwich panels using experiments and numerical simulation", student Nguyen Van Khoa, defended his thesis on May 11, 2025, average score 9.0.
5.3. Application product
- - 01 Homogenization model used in design calculation and numerical simulation for corrugated core composite panels.
- 01 Program in C++ or Fortran language running on Abaqus platform has the effect of reducing calculation time, simulating the structures of corrugated core composite panels in general and corrugated core cardboard insert panels used in pallets in particular by 200-1000 times (depending on the size of the panel), ensuring compatibility with common personal computers.
6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results
- Scientific results: publish research results in prestigious international and domestic journals.
- Research results are products applied for training and research: transfer to the laboratory of the Department of Industrial Systems, University of Industrial Engineering.
6.2. Application address
Vietnam Industry and Service Company Limited, Lot 8B, Quang Minh Industrial Park, Me Linh, Hanoi.
6.3. Benefits of research results
- For the field of education and training
Contribute in-depth research knowledge in the field of mechanics of materials, a field with traditional strengths in the current education and training sector;
- For the related field of science and technology
Contribute in-depth research knowledge, solving common problems of international scale in modern and advanced production.
- For socio-economic development
Promising practical applications, contributing to the development of transportation, storage and distribution services.
- For the host organization and facilities applying research results
The research results of the topic are published in high-ranking international ISI journals, contributing to the ranking achievements of the school and university;
Contribute to improving labor productivity in Vietnam Industry and Service Company Limited.
Ban KHCN&ĐN
