B GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIN HÀN LÂM KHOA HC
VÀ CÔNG NGH VIT NAM
HC VIN KHOA HC VÀ CÔNG NGH
-----------------------------
TRN TH THƠM
MÔ HÌNH PHN T HU HN
TRONG PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG CA DM
CÓ CƠ TÍNH BIẾN ĐỔI THEO HAI CHIU
Chuyên ngành: Cơ học vt rn
Mã s : 9440107
TÓM TT LUN ÁN TIN SĨ
NGÀNH KHOA HC VT CHT
Hà ni 2019
Công trình được hoàn thành ti: Hc vin Khoa hc và Công ngh -
Vin Hàn lâm Khoa hc và Công ngh Vit Nam.
Người hướng dn khoa hc 1: PGS.TS. Nguyễn Đình Kiên
Người hướng dn khoa hc 2: PGS.TS. Nguyn Xuân Thành
Phn bin 1: GS.TS. Hoàng Xuân Lượng
Phn bin 2: GS.TS. Phạm Chí Vĩnh
Phn bin 3: PGS.TS. Phan Bùi Khôi
Lun án s được bo v trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Hc vin, hp ti Hc vin Khoa hc và Công ngh - Vin Hàn lâm
Khoa hc và Công ngh Vit Nam vào hồi … giờ ..’, ngày … tháng
… năm 2019
Có th tìm hiu lun án ti:
- Thư viện Hc vin Khoa hc và Công ngh
- Thư viện Quc gia Vit Nam
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Phần lớn các công bố về dao động của dầm liên quan tới dầm
tính biến đổi theo một chiều, chiều cao hoặc chiều dài dầm. Trong nhiều
tình huống thực tế, kết cấu FGM nói chung dầm FGM nói riêng thể
chịu các tải trọng cơ, nhiệt thay đổi theo nhiều phương khác nhau. Tối ưu
hóa đ bền và trọng lượng kết cấu bằng cách thay đổi tỷ phần thể tích các
vật liệu thành phần của FGM theo nhiều hướng không gian khác nhau
vấn đề ý nghĩa thực tế, được các nhà khoa học trên thế giới, đặc biệt
Nhật Bản thực hiện trong những năm gần đây. Phân tích kết cấu cơ
tính thay đổi theo nhiều phương khác nhau nói chung và dao động của
dầm FGM tính biến đổi theo cả chiều cao và chiều dài dầm (dầm
2D-FGM) nói riêng, thế ý nghĩa khoa học, được đặt ra từ nhu cầu
thực tế. Khi tính chất cơ-lý của dầm 2D-FGM thay đổi theo chiều i, các
hệ số trong phương trình vi phân chuyển động của dầm hàm của tọa độ
không gian dọc theo trục dầm. thế các phương pháp giải tích thường
gặp khó khăn trong phân tích dao động của dầm 2D-FGM. Phương pháp
phần tử hữu hạn (PTHH) với nhiều thế mạnh trong phân tích kết cấu,
lựa chọn hàng đầu để thay thế các phương pháp giải tích truyền thống
trong nghiên cứu bài toán này. Phát triển các mô hình PTHH, tức y
dựng các ma trận độ cứng ma trận khối lượng, dùng trong phân tích
dao động của dầm 2D-FGM vấn đề ý nghĩa khoa học, góp phần thúc
đẩy ứng dụng của vật liệu FGM vào thực tế. T những phân tích nêu trên,
tác giả đã lựa chọn đề tài " hình phần tử hữu hạn trong phân tích dao
động của dầm cơ tính biến đổi theo hai chiều" làm đề tài nghiên cứu
cho Luận án của mình.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Luận án nhằm phát triển một số hình PTHH dùng trong phân tích
dao động của dầm 2D-FGM. Các hình này cần đ tin cậy cao, tốc
độ hội tụ tốt và đánh g được ảnh hưởng của tham số vật liệu, tham số
hình học cũng n khả năng phỏng được ảnh hưởng của biến dạng
trượt tới các đặc trưng dao động các đáp ứng động lực học của dầm
2D-FGM.
3. c nội dung nghiên cứu chính của luận án
Bốn nội dung nghiên cứu chính được trình bày trong bốn chương của
2
Luận án. Cụ thể, Chương 1 trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu
trong ngoài nước v kết cấu dầm 1D 2D-FGM. Chương 2 trình
y hình toán học các đặc trưng cơ học cho dầm 2D-FGM. Các
phương trình cho hình toán học được y dựng dựa trên hai lý thuyết
biến dạng trượt lý thuyết biến dạng trượt bậc nhất và thuyết biến
dạng trượt bậc ba cải tiến. Chương 3 trình y việc y dựng các
hình PTHH trên sở các thuyết dầm các m nội suy khác nhau.
Chương 4 trình bày các kết quả số nhận được từ việc phân tích các bài
toán cụ thể.
Chương 1. TỔNG QUAN
Chương y trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu v phân tích
dầm FGM trên thế giới trong nước. Các kết quả phân tích được thảo
luận trên sở hai phương pháp nghiên cứu phương pháp giải tích
phương pháp số. Phần phân tích tổng quan cho thấy phương pháp s trong
đó phương pháp PTHH lựa chọn cần thiết để thay thế các phương
pháp giải tích truyền thống trong việc phân tích kết cấu 2D-FGM nói
chung và dao động của dầm 2D-FGM nói riêng. Tn sở đánh giá tổng
quan, Luận án đã lựa chọn đề tài nghiên cứu và đề ra các vấn đề nghiên
cứu cụ thể.
Chương 2. C PHƯƠNG TRÌNH BẢN
Chương này trình bày hình toán học các đặc trưng học cho
dầm 2D-FGM. Các phương trình cơ bản của dầm được xây dựng dựa trên
hai thuyết biến dạng trượt thuyết biến dạng trượt bậc nhất (FSDT)
lý thuyết biến dạng trượt bậc ba cải tiến (ITSDT) do Shi [40] đề nghị.
Đặc biệt, theo ITSDT, các phương trình bản được xây dựng dựa trên
hai cách biểu diễn, sử dụng góc quay của thiết diện ngang
θ
hoặc góc
trượt ngang
γ
0làm hàm độc lập. Ảnh hưởng của nhiệt sự thay đổi của
thiết diện ngang cũng được xét tới trong c phương trình.
2.1. hình dầm 2D-FGM
Giả s dầm được tạo bởi bốn vật liệu thành phần khác nhau, hai gốm
- hiệu C1 C2 hai loại kim loại - ký hiệu M1 M2. Dầm
được đặt trong hệ tọa độ Đề-các (Oxyz) như được minh họa trên Hình
2.1.
3
C1
0
M1
L, b, h
Z
C2
M2
X
h
b
y
z
Hình 2.1. hình dầm 2D-FGM
Tỷ phần thể tích của các vật liệu thành phần được giả định thay đổi
theo chiều cao chiều dài dầm như sau:
VC1=z
h+1
2nzh1x
Lnxi
VC2=z
h+1
2nzx
Lnx
VM1=1z
h+1
2nzh1x
Lnxi
VM2=1z
h+1
2nzx
Lnx
(2.1)
Các tính chất hiệu dụng P(chẳng hạn -đun đàn hồi, mô-đun trượt,
mật độ khối,...) của dầm 2D-FGM trong Luận án được đánh giá theo
hình Voigt:
P=VC1PC1+VC2PC2+VM1PM1+VM2PM2(2.2)
Khi dầm đặt trong môi trường nhiệt độ, các tính chất hiệu dụng của
dầm không chỉ phụ thuộc vào tính chất của các vật liệu thành phần
còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Khi đó, ta viết được biểu thức