ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
ĐẶNG THÙY ĐÔNG
PHÂN TÍCH SỰ VỒNG VÀ SAU VỒNG CỦA VỎ CƠ
TÍNH BIẾN THIÊN CÓ GIA CƢỜNG VÀ NHIỆT
ĐỀ NGHỊ CHÍNH XÁC HÓA TÊN ĐỀ TÀI:
“ PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH VÀ ĐỘNG LỰC PHI
TUYẾN CỦA VỎ NHIỀU LỚP CƠ TÍNH BIẾN THIÊN
CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI CƠ VÀ NHIỆT”
Chuyên ngành: Cơ học vật rắn
Mã số: 62 44 01 07
DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC
HÀ NỘI – 2017
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,
Đại học Quốc gia Hà Nội
Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Đào Văn Dũng
PGS. TS. Vũ Đỗ Long
Phản biện 1: GS. TSKH. Nguyễn Đăng Bích
Phản biện 2: PGS. TS. Vũ Công Hàm
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia chấm
luận án tiến sĩ họp tại Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
vào hồi giờ ngày tháng năm .
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
- Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các kết cấu tấm, vỏ nhiều lớp cơ tính biến thiên (M- FGM) có tính
chất vật liệu được biến đổi liên tục từ lớp này sang lớp khác trong kết
cấu, giúp giảm hiện tượng tập trung ứng suất gây ra như với các kết cấu
nhiều lớp thông thường. Ưu điểm của loại kết cấu này là nhẹ, độ bền
cao, khả năng cách âm cách nhiệt tốt,… Do đó, chúng đang ngày càng
thu hút sự quan tâm nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:
hàng không vũ trụ, hàng hải, xây dựng vv.... Việc nghiên cứu ổn định,
đặc điểm dao động của các kết cấu này là vấn đề cấp thiết có ý nghĩa
khoa học, thời sự và thực tiễn.
Với lý do nêu trên, luận án đã chọn đề tài: “Phân tích sự vồng và sau
vồng của vỏ cơ tính biến thiên có gia cƣờng và nhiệt” làm nội dung
nghiên cứu.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
- Xây dựng các phương trình chủ đạo và phương pháp giải bài toán ổn
định tĩnh phi tuyến của kết cấu vỏ M- FGM có gân gia cường, kết cấu vỏ
M- FGM gấp nếp, có lõi gấp nếp.
- Xây dựng các phương trình chủ đạo và phương pháp giải bài toán
động lực phi tuyến của kết cấu vỏ M- FGM có hoặc không có gân gia
cường, vỏ M- FGM gấp nếp hoặc có lõi gấp nếp.
- Khảo sát ảnh hưởng của yếu tố hình học, tham số vật liệu, các loại
gân gia cường, dạng gấp nếp, nền đàn hồi, nhiệt độ,... tới ứng xử tĩnh và
động lực phi tuyến của các loại vỏ M- FGM.
3. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu của luận án
Đối tượng nghiên cứu: Vỏ thoải hai độ cong M- FGM gia cường bởi
hệ thống gân trực giao hoặc gân xiên FGM, chỏm cầu thoải M- FGM, vỏ
trống và vỏ trụ M- FGM gấp nếp hoặc có lõi gấp nếp.
Phạm vi nghiên cứu: ổn định và động lực phi tuyến của vỏ M- FGM
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp giải tích và phương pháp bán giải tích.
5. Cấu trúc của luận án: Bao gồm mở đầu, 4 chương, kết luận, danh
mục các công trình khoa học của tác giả, tài liệu tham khảo và phụ lục.
2
Chƣơng 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Vật liệu cơ tính biến thiên
Vật liệu cơ tính biến thiên (gọi tắt là FGM) được biết đến nhiều nhất
là loại có cơ tính biến thiên dọc chiều dày kết cấu theo quy luật phân bố
hàm lũy thừa (P-FGM), quy luật Sigmoid (S- FGM) hay hàm mũ (E-
FGM) [2, 4, 6, 79]. Trong đó, nếu tính chất vật liệu phụ thuộc vào nhiệt
độ, các tính chất hiệu dụng của vật liệu sẽ biến đổi trong quá trình kết
cấu chịu nhiệt độ và được tính theo công thức sau [79].
1 0 1 2 3
0 1 0 1 2 3
Pr , ,
iT P P T P T P T P T P T i c m
(1.4)
trong đó,
0 1 1 2 3
, , , ,P P P P P
là hằng số đối với mỗi vật liệu cụ thể như
được cho trong [2, 79].
1.2. Kết cấu nhiều lớp cơ tính biến thiên (Multilayer- FGM hay M -
FGM)
Kết cấu M - FGM được được nghiên cứu phổ biến nhất gần đây là loại
ba lớp với lớp lõi hoặc lớp phủ được làm từ vật liệu FGM, các lớp còn
lại được làm từ vật liệu thuần nhất gốm hoặc kim loại [6,107, 111].
1.3. Tình hình nghiên cứu về kết cấu FGM và M- FGM
1.3.1. Các nghiên cứu về vỏ thoải hai độ cong FGM và M-FGM
Các tác giả quốc tế đã phân tích các kết cấu vỏ thoải hai độ cong
FGM và M- FGM như Shen và ccs [83-93], Tornabene và Viola [101],
Matsunaga [64], Alijani và các cộng sự [14 - 16], Kiani và cộng sự [59],
Alibeigoo[11] và Alibeigoo và Liew [12], Pandey và Pradyumna [70,
71], các tác giả Việt Nam [21, 24,25,40,41,44-49, 51,103,104,107].
1.3.2. Các nghiên cứu về vỏ cầu thoải FGM và M- FGM
Đối với vỏ cầu thoải FGM và M- FGM, một số tác giả trong nước và
quốc tế đã phân tích ổn định và động lực phi tuyến của kết cấu này [20,
22,23,26,27,35,43,54,55, 82, 105, 106].
1.3.3. Các nghiên cứu về vỏ trống, vỏ trụ FGM và M- FGM
Một số công trình đã nghiên cứu vỏ trống, vỏ trụ FGM và M- FGM [6,
13,29,30,31,32,33,52,53,68,69,94-97,99]. Tiếp cận về tấm composite
lớp gấp nếp dạng lượn sóng được đề xuất bởi nhóm tác giả Đào Huy
Bích và ccs [18,19]. Cũng với kết cấu gấp nếp, nhóm tác giả Vũ Hoài
3
Nam, Nguyễn Thị Phương và ccs [58,67,73,74] đã phân tích ổn định
tĩnh và động lực của một số kết cấu sandwich FGM dựa trên lý thuyết
thuần nhất hóa của Xia và ccs [110].
1.4. Những kết quả đã đạt đƣợc trong nƣớc và quốc tế
1) Đã phân tích ổn định và đáp ứng động lực phi tuyến vỏ thoải hai
độ cong FGM có hoặc không có gân gia cường bằng vật liệu thuần nhất
chịu các loại tải trọng khác nhau. Bước đầu nghiên cứu ổn định và động
lực của vỏ thoải hai độ cong M- FGM không có gân gia cường.
2) Đã nghiên cứu ổn định tĩnh của chỏm cầu thoải FGM, sandwich
FGM đối xứng trục theo lý thuyết cổ điển (CST) và lý thuyết biến dạng
trượt bậc nhất (FSDT). Đã khảo sát động lực phi tuyến của chỏm cầu
thoải FGM và sandwich FGM theo CST và đặt bài toán theo ứng suất.
3) Đã nghiên cứu bài toán ổn định và động lực phi tuyến của vỏ
trống, vỏ trụ FGM có và không có gân gia cường theo CST. Bước đầu
đã có nghiên cứu về ổn định tĩnh của vỏ trống, ổn định động của vỏ trụ
sandwich FGM gấp nếp.
1.5. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
1) Phân tích ổn định và động lực phi tuyến của vỏ thoải hai độ cong
M- FGM gia cường bởi các gân dọc, gân ngang và gân xiên FGM trên
nền đàn hồi chịu các loại tải trọng khác nhau dựa trên FSDT và lý thuyết
biến dạng trượt bậc cao (HSDT).
2) Phân tích dao động phi tuyến của chỏm cầu thoải M- FGM trên nền
đàn hồi chịu tác dụng của tải cơ - nhiệt theo FSDT, đặt bài toán theo
chuyển vị.
3) Phân tích ổn định tĩnh và động phi tuyến của vỏ trống, vỏ trụ M-
FGM gấp nếp hoặc có lõi gấp nếp bao quanh bởi nền đàn hồi chịu tác
dụng của tải cơ sử dụng lý thuyết vỏ Donnell.
1.6. Các giả thiết sử dụng trong luận án
- Các lớp vật liệu của vỏ được liên kết một cách hoàn hảo với nhau.
- Gân gia cường được giả thiết là mảnh và có thể bỏ qua thành phần
biến dạng xoắn của gân.