ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHẠM ĐÌNH TRUNG
ẢNH HƯỞNG CỦA KHỐI LƯỢNG NỀN LÊN
ỨNG XỬ ĐỘNG CỦA KẾT CẤU DẦM VÀ TẤM
CHUYÊN NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT
MÃ SỐ: 62.52.01.01
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Đà Nẵng - 2018
Công trình được hoàn thành tại
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS. TS. HOÀNG PHƯƠNG HOA
2. PGS. TS. NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC
Phản biện 1: GS. TS. Phạm Duy Hữu
Phản biện 2: PGS. TS. Phạm Hoàng Anh
Phản biện 3: PGS. TS. Đặng Công Thuật
Luận án được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ kỹ
thuật họp tại Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng vào
ngày 29 tháng 7 năm 2018
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Trung tâm Thông tin - Học liệu, Trường Đại học Bách Khoa,
Đại học Đã Nẵng.
- Thư viện Quốc gia Việt Nam.
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Các dạng kết cấu dầm và tấm trên nền chịu tải trọng của các
phương tiện di động như nền đường chịu tác động của các phương
tiện giao thông, đường băng, đường ray xe lửa,… có ý nghĩa rất quan
trọng cả về mặt học thuật và ứng dụng thực tiễn.
Trong hầu hết các nghiên cứu này, khi phân tích ứng xử của
các kết cấu trên nền thì nền được mô tả bằng các mô hình nền khác
nhau. Đầu tiên là mô hình nền một thông số Winkler [87] và các phát
triển của nó thành những mô hình nền nhiều thông số như Filonenko-
Borodich [30], Hetényi [36], Pasternak [70], Reissner [77], Kerr
[44], Vlasov [83]. Đặc điểm chung của tất cả các mô hình nền này là
dùng các lò xo không khối lượng có tính chất đàn hồi để mô tả ứng
xử của nền.
Tuy vậy, sự thật là nền có khối lượng và dù đại lượng này
không có ý nghĩa trong bài toán phân tích tĩnh nhưng có thể có ảnh
hưởng trong bài toán phân tích động. Khi dao động cùng với hệ bên
trên do tác nhân động, khối lượng này cũng gây ra lực quán tính theo
phương đứng và lực này đóng vai trò giống như là ngoại lực tác dụng
thêm lên kết cấu. Lực này phụ thuộc vào khối lượng nền và gia tốc
chuyển động của nền nên hoàn toàn có tham gia vào ứng xử động
của kết cấu bên trên.
Từ những nhận định trên cho thấy rằng ảnh hưởng của khối
lượng nền lên ứng xử động kết cấu là có và chưa có nghiên cứu nào
chỉ rõ sự ảnh hưởng này. Luận án này chọn đề tài là “Ảnh hưởng của
khối lượng nền lên ứng xử động của kết cấu dầm và tấm” nhằm mô
tả chính xác hơn bài toán kết cấu trên nền chịu tải động. Có thể thấy
rằng ý tưởng này là phù hợp với khuynh hướng phát triển, có sự kế
2
thừa các mô hình nền trước đây và có yếu tố mới là khối lượng nền,
có ý nghĩa khoa học và phù hợp hơn với thực tiễn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đề xuất mô hình nền mới và thiết lập cơ sở lý thuyết nhằm mô
tả các thông số đặc trưng cho ảnh hưởng của khối lượng nền. Từ đó,
dùng mô hình thực nghiệm để xác định thông số ảnh hưởng của khối
lượng nền lên ứng xử động của kết cấu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng
nền lên ứng xử động của hệ kết cấu dầm và tấm chịu tải trọng động.
Phạm vi nghiên cứu: Đặc tính vật liệu của mô hình kết cấu và
nền được xem là đồng nhất, liên tục, đẳng hướng và làm việc trong
miền đàn hồi tuyến tính dựa trên lý thuyết biến dạng bé.
4. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tổng quan đặc tính của các
mô hình nền đã và đang được ứng dụng trong các bài toán phân tích
ứng xử của các dạng kết cấu trên nền. Từ đó, đề xuất mô hình nền
mới và thiết lập cơ sở lý thuyết mô tả ảnh hưởng của khối lượng nền
dùng trong bài toán phân tích ứng xử động của hệ kết cấu dầm và
tấm trên nền.
Nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng mô hình thực nghiệm
trong phòng nhằm kiểm chứng và xây dựng mối liên hệ giữa các
thông số đặc trưng ảnh hưởng của khối lượng nền. Từ đó, đánh giá
kết quả cho bởi thực nghiệm và lý thuyết để xác định các thông số
ảnh hưởng của khối lượng nền.
Xây dựng chương trình tính: Thiết lập chương trình tính cho
các trường hợp nghiên cứu dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và
động lực học kết cấu.
3
5. Phương pháp nghiên cứu
Với mục tiêu và những nội dung nghiên cứu được trình bày ở
phần trên, phương pháp nghiên cứu của Luận án này là kết hợp giữa
nghiên cứu lý thuyết thông qua việc đề xuất mô hình mới, lập trình
mô phỏng số dựa trên máy tính và đồng thời tiến hành thực nghiệm
để mô tả và xác định thông số ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng
xử động của kết cấu.
6. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, Luận án gồm có 4 chương
được trình bày theo bố cục cụ thể như sau
Chương 1 - Tổng quan
Chương 2 - Mô hình nền động lực học
Chương 3 - Mô phỏng số ảnh hưởng của khối lượng nền
Chương 4 - Nghiên cứu thực nghiệm
7. Những đóng góp mới của luận án
Luận án đã đề xuất mô hình nền mới và thiết lập cơ sở lý
thuyết mô tả thông số đặc trưng cho ảnh hưởng của khối lượng nền.
Xây dựng mô hình thực nghiệm trong phòng và xác định được
thông số ảnh hưởng của khối lượng nền.
Xây dựng được các chương trình tính toán cho bài toán phân
tích ứng xử động lực học của kết cấu dầm và tấm trên nền có xét đến
ảnh hưởng của khối lượng nền.
Từ đó, Luận án “Ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử
động của kết cấu dầm và tấm” có đóng góp nhất định và có ý nghĩa
thực tiễn trong việc phân tích ứng xử của các dạng kết cấu trên nền
chịu tải trọng di động. Kết quả nghiên cứu này thật sự có ý nghĩa
trong các dạng kết cấu như nền đường chịu các phương tiện giao
thông, đường băng, tương tác giữa nền với ray và tàu hỏa,…