Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Phát hiện hư hỏng của kết cấu dạng thanh dầm bằng phương pháp hàm phổ phản ứng

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:135

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án tiến sĩ Kỹ thuật "Phát hiện hư hỏng của kết cấu dạng thanh dầm bằng phương pháp hàm phổ phản ứng" trình bày các nội dung chính sau: Tổng quan về các phương pháp phát hiện hư hỏng kết cấu; Quá trình xây dựng công thức chính xác của hàm phổ phản ứng, hàm độ cong phổ phản ứng của dầm nguyên vẹn và dầm có vết nứt, và các tham số liên quan; Xây dựng công thức chính xác cho hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất đẳng hướng và dầm có cơ tính biến đổi dọc theo trục (dầm AFG) mang khối lượng tập trung.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Phát hiện hư hỏng của kết cấu dạng thanh dầm bằng phương pháp hàm phổ phản ứng

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- CAO VĂN MAI PHÁT HIỆN HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU DẠNG THANH DẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀM PHỔ PHẢN ỨNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT Hà Nội – 2022
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- CAO VĂN MAI PHÁT HIỆN HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU DẠNG THANH DẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀM PHỔ PHẢN ỨNG Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9.52.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN VIỆT KHOA Hà Nội – 2022
LỜI CAM ĐOAN Các kết quả trình bày trong luận án là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Nguyễn Việt Khoa. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về nội dung khoa học của công trình này. Tác giả luận án Cao Văn Mai
LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Việt Khoa, người thầy đã tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận án này. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến các quý Thầy, Cô đã giảng dạy tôi trong khuôn khổ chương trình đào tạo Tiến sĩ, Ban lãnh đạo và các cán bộ của Học viện Khoa học và Công nghệ. Xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện Cơ học đã giúp đỡ hỗ trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình nghiên cứu, làm thực nghiệm và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp đã động viên ủng hộ tôi trong thời gian thực hiện luận án.
MỤC LỤC Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt .............................................................................i Danh mục hình ảnh, đồ thị ..................................................................................... iii Danh mục bảng ........................................................................................................vii Mở đầu ....................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 3 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu của luận án .................................................... 3 4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 4 5. Bố cục của luận án .............................................................................................. 4 6. Những đóng góp mới của luận án ....................................................................... 5 Chương 1. Tổng quan ............................................................................................... 7 1.1. Sơ lược về các phương pháp phát hiện hư hỏng của kết cấu........................... 7 1.2. Ảnh hưởng của vết nứt lên đặc trưng động lực học của kết cấu ..................... 9 1.3. Ảnh hưởng của khối lượng tập trung lên đặc trưng động lực học của kết cấu .. ............................................................................................................................... 23 Kết luận chương 1 ................................................................................................. 31 Chương 2. Hàm phổ phản ứng, hàm độ cong phổ phản ứng và ứng dụng trong phát hiện vết nứt ...................................................................................................... 33 2.1. Hàm phổ phản ứng của dầm nguyên vẹn....................................................... 33 2.2. Công thức chính xác của hàm phổ phản ứng và hàm độ cong phổ phản ứng của dầm có vết nứt .................................................................................................... 36 2.3. Hàm độ cong phổ phản ứng của dầm có nhiều vết nứt bằng phương pháp phần tử hữu hạn.................................................................................................................. 44 2.4. So sánh với các công bố trước đây ............................................................. 49 2.5. Kết quả mô phỏng số ..................................................................................... 49
2.5.1. Dầm nguyên vẹn ..................................................................................... 50 2.5.2. Dầm có vết nứt sử dụng công thức chính xác ........................................ 53 2.5.3. Dầm có vết nứt sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn ........................ 58 Kết luận chương 2 .............................................................................................. 61 Chương 3. Hàm phổ phản ứng của dầm mang khối lượng tập trung ................ 63 3.1. Hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất mang khối lượng tập trung ............. 63 3.2. Công thức chính xác của hàm phổ phản ứng của dầm AFG mang khối lượng tập trung..................................................................................................................... 68 3.3. So sánh với các công bố trước đây ................................................................ 74 3.4. Kết quả mô phỏng số ..................................................................................... 76 3.4.1. Dầm đồng nhất và dầm AFG không mang khối lượng tập trung ........... 76 3.4.2. Dầm đồng nhất và dầm AFG mang khối lượng tập trung ...................... 80 Kết luận chương 3 ................................................................................................. 87 Chương 4. Thực nghiệm kiểm chứng .................................................................... 88 4.1. Thiết bị đo ...................................................................................................... 88 4.2. Bố trí thực nghiệm đo .................................................................................... 90 4.2.1. Thực nghiệm 1: Phát hiện vết nứt bằng hàm độ cong phổ phản ứng ..... 90 4.2.2. Thực nghiệm 2: Đánh giá sự ảnh hưởng của khối lượng tập trung lên hàm phổ phản ứng ............................................................................................................. 93 4.3. Các kết quả đo đã đạt được ............................................................................ 96 4.3.1. Kết quả thực nghiệm 1: Phát hiện vết nứt bằng hàm độ cong phổ phản ứng .......................................................................................................................... 96 4.3.2. Kết quả thực nghiệm 2: Đánh giá sự ảnh hưởng của khối lượng tập trung lên hàm phổ phản ứng ............................................................................................... 99 Kết luận chương 4. .............................................................................................. 101 Kết luận và kiến nghị ............................................................................................ 102
Danh mục công trình liên quan đến luận án ...................................................... 105 Tài liệu tham khảo ................................................................................................ 107 Phụ lục ................................................................................................................... 117 Phụ lục A ............................................................................................................ 117 Phụ lục B ............................................................................................................. 123 Phụ lục C ............................................................................................................. 133 Phụ lục D ............................................................................................................ 136 Phụ lục E ............................................................................................................. 145
i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu thông thường x Chuyển vị của dầm theo phương ngang (m) y Độ võng của dầm (m) f(t) Lực kích động (N) H Hàm Heaviside E Mô-đun đàn hồi (N/m2). E0 Mô-đun đàn hồi tại =0 (N/m2). I Mô-men quán tính của mặt cắt ngang của dầm (kg m2) L Chiều dài dầm (m) l Chiều dài phần tử (m) h Độ dày của dầm (m) b Chiều rộng (m) mk Khối lượng tập trung thứ k (kg) M Mô-men của phần tử vết nứt (Nm). P Lực dọc trục của phần tử vết nứt (N). v Tỷ lệ khác nhau của tính chất vật liệu d Độ sâu vết nứt (m) Chữ cái Hy lạp  Đại lượng không thứ nguyên =x/l f Vị trí lực tác động 0i Vị trí của vết nứt thứ i, với 0
ii δij Delta Kronecker δ Hàm delta Dirac α(,f, ω) Hàm phổ phản ứng tại vị trí  khi lực tác động tại vị trí f  2 ( ,  f ,  ) Hàm độ cong phổ phản ứng tại vị trí  khi lực tác động tại vị trí f  2 Véc tơ, ma trận α Ma trận hàm phổ phản ứng tần số (hàm phổ phản ứng trong PTHH) χ Ma trận hàm độ cong phổ phản ứng (hàm độ cong trong PTHH) Φ Ma trận dạng riêng (dạng riêng trong PTHH) M Ma trận khối lượng tổng thể K Ma trận độ cứng tổng thể Me Ma trận khối lượng phần tử Ke Ma trận độ cứng phần tử nguyên vẹn Kc Ma trận độ cứng phần từ vết nứt Chữ viết tắt FGM Vật liệu biến đổi chức năng (Functionally Graded Material) AFG Vật liệu có cơ tính biến thiên dọc trục (Axially Functionally Graded) PTHH Phần tử hữu hạn 2D Không gian hai chiều
iii DANH MỤC HÌNH Hình 1. Cầu Morandi bị sập một phần trưa ngày 14/8/2018 (Đồ họa: BBC) ............ 1 Hình 2. Sự lắng đọng paraffin trong ống dẫn dầu thô (Nguồn: Tạp chí dầu khí số 4/2017) ........................................................................................................................ 2 Hình 1.1. Hà bám ở chân giàn khoan ngoài khơi (Nguồn Internet) ........................... 8 Hình 2.1. Dầm Euler-Bernoulli nguyên vẹn............................................................. 32 Hình 2.2. Dầm Euler-Bernoulli có vết nứt ............................................................... 36 Hình 2.3. Ứng xử của phần tử bên trái vết nứt. ........................................................ 45 Hình 2.4. Các kiểu vết nứt cơ bản ............................................................................ 46 Hình 2.5. Phân tích các lực tác dụng lên 1 phần tử vết nứt ...................................... 47 Hình 2.6. Hàm phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa nguyên vẹn ........................ 50 Hình 2.7. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa nguyên vẹn khi tần số lực kích động ở khoảng giữa của hai tần số riêng ................................................ 51 Hình 2.8. Hàm phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa có vết nứt, độ sâu vết nứt là 50% độ dày của dầm, ω  ω1, sử dụng công thức chính xác ................................... 52 Hình 2.9. Hàm độ cong phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa chứa 2 vết nứt có độ sâu là 10% độ dày dầm, sử dụng công thức chính xác ............................................ 53 Hình 2.10. Hàm độ cong phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa chứa 2 vết nứt có độ sâu là 20% độ dày dầm, sử dụng công thức chính xác ....................................... 54 Hình 2.11. Hàm độ cong phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa chứa 2 vết nứt có độ sâu là 30% độ dày dầm, sử dụng công thức chính xác ....................................... 55 Hình 2.12. Mối liên hệ giữa chiều cao của đỉnh nhọn với độ sâu vết nứt ................ 56
iv Hình 2.13. Hàm độ cong phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa có vết nứt, độ sâu vết nứt là 10%-30% độ dày dầm, sử dụng phương pháp PTHH (phần 1) ................ 58 Hình 2.14. Hàm độ cong phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa có vết nứt, độ sâu vết nứt là 10%-30% độ dày dầm, sử dụng phương pháp PTHH (phần 2) ................ 59 Hình 3.1. Dầm Euler-Bernoulli mang n khối lượng tập trung ................................. 61 Hình 3.2. Dầm hai đầu gối tựa mang n khối lượng tập trung................................... 65 Hình 3.3. Dầm AFG hai đầu gối tựa mang n khối lượng tập trung.......................... 70 Hình 3.4. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm đồng chất và dầm AFG không mang khối lượng tập trung ω  ω1 ...................................................................................... 74 Hình 3.5. Hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG không mang khối lượng tập trung  f = 0.58 , ω  ω1 ............................................................................. 74 Hình 3.6. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm đồng chất và dầm AFG không mang khối lượng tập trung, ω  ω2 ..................................................................................... 75 Hình 3.7. Hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG không mang khối lượng tập trung,  f = 0.58 , ω  ω2 ............................................................................ 75 Hình 3.8. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm đồng chất và dầm AFG không mang khối lượng tập trung, ω  ω3 ..................................................................................... 76 Hình 3.9. Hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG không mang khối lượng tập trung,  f = 0.58 , ω  ω3 ............................................................................ 76 Hình 3.10. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG mang khối lượng tập trung tại L/4, ω  ω1.................................................................................. 78 Hình 3.11. Hàm phổ phản ứng dầm đồng nhất và dầm AFG mang khối lượng tập trung, ω  ω1,  f = 0.58 ............................................................................................ 78
v Hình 3.12. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG mang khối lượng tập trung, ω  ω2 ............................................................................................. 79 Hình 3.13. Hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG mang khối lượng tập trung, ω  ω2,  f = 0.58 ...................................................................................... 80 Hình 3.14. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG mang 1 khối lượng tập trung, ω  ω3 ..................................................................................... 81 Hình 3.15. Hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG mang 1 khối lượng tập trung, ω  ω3,  f = 0.58 ...................................................................................... 82 Hình 3.16. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG mang 2 khối lượng tập trung, ω  ω3 ..................................................................................... 82 Hình 3.17. Hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất và dầm AFG mang 2 khối lượng tập trung, ω  ω3,  f = 0.58 ...................................................................................... 83 Hình 4.1. Thiết bị đo rung Bruel & Kjaer Permanent magnet Vibration Exciter Type 4808 .................................................................................................................. 85 Hình 4.2. Thiết bị đo phản ứng PDV-100 Portable Digital Vibrometer .................. 86 Hình 4.3. Bố trí thực nghiệm phát hiện vết nứt dựa vào hàm độ cong phổ phản ứng ................................................................................................................................... 87 Hình 4.4. Cận cảnh bố trí điều kiện biên gối tựa...................................................... 88 Hình 4.5. Cận cảnh kiểm tra kích thước vết nứt....................................................... 88 Hình 4.6. Bố trí thiết bị đo đạc trong phòng thí nghiệm .......................................... 90 Hình 4.7. Nghiên cứu sinh thực hiện thực nghiệm................................................... 91
vi Hình 4.8. So sánh kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng đối với hàm phổ phản ứng và hàm độ cong phổ phản ứng của dầm gối tựa trong trường hợp ω  ω1, với độ sâu vết nứt 10%-30% độ dày dầm,  f = 0.58 ............................................................ 93 Hình 4.9. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm hai đầu ngàm, khi ω  ω2, khối lượng gắn tại vị trí  m = 1/ 4 ...................................................................................... 96 Hình 4.10. Ma trận hàm phổ phản ứng của dầm hai đầu ngàm, khi ω  ω3, khối lượng gắn tại vị trí  m = 1/ 2 ...................................................................................... 96
vii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. So sánh kiểm chứng chương trình tính toán dầm có vết nứt đã sử dụng trong luận án với bài báo [24]. .................................................................................. 48 Bảng 3.1. So sánh kiểm chứng chương trình tính toán dầm đồng nhất mang khối lượng tập trung đã sử dụng trong luận án với bài báo [57]. ...................................... 72 Bảng 3.2. So sánh kiểm chứng chương trình tính toán dầm AFG đã sử dụng trong luận án với bài báo [85]: ........................................................................................... 73 Bảng 3.3. Mười trường hợp gắn khối lượng tập trung được khảo sát ...................... 77
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Sau một thời gian dài hoạt động, kết cấu sẽ xuất hiện hư hỏng như vết nứt, móp méo hay tăng khối lượng,… Theo thời gian các hư hỏng này sẽ tiếp tục phát triển. Nếu không kịp thời khắc phục, kết cấu sẽ không thể hoạt động được, thậm chí là bị phá hủy một phần hoặc toàn bộ. Trên thực tế đã có rất nhiều thảm họa đã xảy ra do không được bảo trì và kiểm tra cẩn thận (Hình 1). Hình 1. Cầu Morandi bị sập một phần trưa ngày 14/8/2018 (Đồ họa: BBC) Phát hiện hư hỏng của kết cấu có vai trò rất quan trọng nhằm đánh giá mức độ hư hỏng của kết cấu, kịp thời thay thế khắc phục, đảm bảo an toàn trong vận hành sử dụng từ đó có thể khai thác hiệu quả kết cấu, hạn chế rủi ro không mong muốn có thể xảy ra gây thiệt hại về người và tài sản. Đồng thời, phát hiện vị trí và mức độ hư hỏng còn giúp cho việc gia cố, sửa chữa có hiệu quả cao và tiết kiệm chi phí hơn. Trên thế giới đã có rất nhiều phương pháp phát hiện hư hỏng của kết cấu khác nhau. Chúng được phân thành hai loại chính đó là phương pháp kiểm tra phá hủy và phương pháp kiểm tra không phá hủy. Nếu như phương pháp kiểm tra phá hủy làm tổn hại đến kết cấu thì phương pháp kiểm tra không phá hủy lại bảo toàn được kết cấu, không làm tổn hại đến khả năng hoạt động của kết cấu. Chính vì thế đã có rất
2 nhiều phương pháp kiểm tra không phá hủy khác nhau được nghiên cứu và phát triển. Trong số đó, phương pháp dao động thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu do có thể sử dụng đối với nhiều loại vật liệu khác nhau cũng như có thể phát hiện được nhiều dạng hư hỏng hơn, kể cả các hư hỏng nằm bên trong kết cấu hoặc các hư hỏng ở vị trí đặc biệt khó tiếp cận. Hình 2. Sự lắng đọng paraffin trong ống dẫn dầu thô (Nguồn: Tạp chí dầu khí số 4/2017) Phương pháp dao động dựa vào sự nhạy cảm của một số đặc trưng động lực học của kết cấu đối với hư hỏng để phát hiện hư hỏng. Các đặc trưng động lực học thường được ứng dụng để phát hiện hư hỏng như: Tần số riêng; dạng riêng, hàm phổ phản ứng,… Sự thay đổi của các đặc trưng động lực học sẽ chứa các thông tin về sự tồn tại, vị trí cũng như mức độ của hư hỏng. Trong thực tế, hư hỏng là các yếu tố, nguyên nhân gây ra sự thay đổi trong phản ứng của kết cấu so với trạng thái ban đầu (kết cấu nguyên vẹn), làm cho kết cấu không hoạt động trơn tru thậm chí không thể hoạt động được hoặc bị phá hủy một phần hoặc toàn bộ kết cấu. Hư hỏng có nhiều dạng khác nhau như: vết nứt, móp méo, tăng - giảm khối lượng, xoắn vặn,... Các hư hỏng do vết nứt gây ra như: Nứt gãy dầm cầu, nứt gãy móng, cột nhà,… Thông thường thì các hư hỏng do vết nứt sẽ phát triển âm ỉ bên trong kết cấu, nếu không kịp thời phát hiện chúng sẽ gây ra phá hủy một phần hoặc toàn bộ kết cấu khi gặp tải trọng bất thường. Các hư hỏng do tăng khối lượng gây ra như: Hà bám ở vị trí mép nước đối với các giàn ngoài khơi gây ra tăng khối lượng cục bộ, ăn mòn và tăng tác động của sóng lên công trình. Hay như hiện tượng lắng đọng paraffin trong ống dẫn dầu thô (Hình 2). Hiện tượng này xảy ra khi vận chuyển dầu thô từ ngoài
3 khơi vào đất liền qua đường ống ngầm dưới đáy biển. Theo chiều dài ống, nhiệt độ dầu thô trong ống dẫn bị tiêu tán dần, đến một mức nào đó nhiệt độ dầu thô trong ống thấp hơn nhiệt độ bắt đầu kết tinh của paraffin. Hiện tượng này nếu không được phát hiện và xử lý kịp thời sẽ gây ra hiện tượng tắc nghẽn trong hệ thống thu gom, xử lý và vận chuyển dầu thô bằng đường ống. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu tổng quát của luận án này là: Nghiên cứu hàm phổ phản ứng của kết cấu dạng thanh dầm Euler – Bernoulli có hư hỏng, từ đó, xác định ảnh hưởng của hư hỏng lên hàm phổ phản ứng và ứng dụng nó trong phát hiện hư hỏng của kết cấu dạng dầm. Trong đó, hư hỏng được xét là hư hỏng kiểu khối lượng tập trung và hư hỏng kiểu vết nứt gây ra. Cụ thể, các mục tiêu cụ thể của luận án như sau: (1) Nghiên cứu hàm phổ phản ứng của dầm Euler – Bernoulli có nhiều vết nứt. Xác định ảnh hưởng của vết nứt đến phản ứng động của dầm. (2) Nghiên cứu hàm độ cong phổ phản ứng của dầm Euler – Bernoulli có nhiều vết nứt. Xác định ảnh hưởng của vết nứt lên hàm độ cong phổ phản ứng phục vụ việc phát hiện vết nứt từ số liệu đo hàm phổ phản ứng. (3) Nghiên cứu hàm phổ phản ứng của dầm Euler – Bernoulli không đồng nhất mang khối lượng tập trung, từ đó, khảo sát hàm phổ phản ứng của dầm nhằm xác định khu vực mang khối lượng tập trung, khảo sát sự phân bố khối lượng của dầm không đồng nhất. 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu của luận án Đối tượng nghiên cứu trong luận án là dầm Euler – Bernoulli có hư hỏng dạng khối lượng tập trung và dạng vết nứt, với vật liệu kết cấu là đồng nhất và không đồng nhất. Trong thực tế, có rất nhiều dạng hư hỏng khác nhau đối với kết cấu như các hư hỏng gây ra bởi vết nứt, móp méo, tăng - giảm khối lượng, xoắn vặn,…. Trong khuôn khổ của luận án này chỉ xét hư hỏng dạng khối lượng tập trung (không xét khối lượng phân bố) và hư hỏng dạng vết nứt. Vết nứt được coi là mở hoàn toàn, có hình dạng đường thẳng vuông góc với bề mặt của dầm, chiều rộng vết nứt nhỏ và vết nứt
4 không làm thay đổi khối lượng của dầm. Hàm phổ phản ứng nghiên cứu trong luận án là hàm được xác định bằng cách lấy phản ứng là chuyển vị chia cho lực kích động (Frequency Response Function). 4. Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu theo mục tiêu đã đề ra, trong luận án này tác giả đã sử dụng phương pháp lý thuyết kết hợp với mô phỏng số và thực nghiệm kiểm chứng. Cụ thể: • Sử dụng phương pháp lý thuyết để xây dựng công thức chính xác của hàm phổ phản ứng và hàm độ cong phổ phản ứng đối với dầm có vết nứt và dầm mang khối lượng tập trung. • Sử dụng mô phỏng số dựa trên các công thức đã xây dựng để xác định ảnh hưởng của hư hỏng nhằm phát triển phương pháp phát hiện hư hỏng. • Cuối cùng, luận án thực hiện các thí nghiệm nhằm kiểm chứng tính đúng đắn của các công thức đã xây dựng và khả năng ứng dụng trong thực tiễn của các phương pháp đã đề xuất. 5. Bố cục của luận án Luận án được bố cục gồm phần Mở đầu, 4 chương, phần Kết luận, phần Danh mục công trình của tác giả, phần Tài liệu tham khảo và phần Phụ lục. Cụ thể: Chương 1 trình bày tổng quan về các phương pháp phát hiện hư hỏng kết cấu và tình hình nghiên cứu ảnh hưởng của hư hỏng dạng vết nứt và khối lượng tập trung lên đặc trưng động lực học như tần số riêng, dạng riêng, hàm phổ phản ứng và hàm độ cong phổ phản ứng của kết cấu đồng nhất và kết cấu không đồng nhất nhằm phát hiện hư hỏng kết cấu. Chương 2 trình bày quá trình xây dựng công thức chính xác của hàm phổ phản ứng, hàm độ cong phổ phản ứng của dầm nguyên vẹn và dầm có vết nứt, và các tham số liên quan. Các kết quả mô phỏng số sử dụng các biểu thức đã phát triển đã xác định được ảnh hưởng của vết nứt lên hàm phổ phản ứng và hàm độ cong của nó, các kết quả này có thể ứng dụng để phát hiện vết nứt. Các kết quả mô phỏng số sử dụng phương pháp PTHH cũng được trình bày nhằm kiểm tra chéo tính đúng đắn của các
5 biểu thức đã xây dựng. Chương 3 trình bày việc xây dựng công thức chính xác cho hàm phổ phản ứng của dầm đồng nhất đẳng hướng và dầm có cơ tính biến đổi dọc theo trục (dầm AFG) mang khối lượng tập trung. Các so sánh với các nghiên cứu trước đây được trình bày nhằm đánh giá độ tin cậy của chương trình tính. Các kết quả mô phỏng số của chương trình trính được trình bày đã xác định được ảnh hưởng của khối lượng tập trung và ảnh hưởng của mật độ khối lượng dọc theo trục của dầm AFG lên hàm phổ phản ứng. Chương 4 trình bày các thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Cơ học Công trình, Viện Cơ học nhằm kiểm chứng tính đúng đắn của các công thức đã xây dựng và khả năng ứng dụng của các phương pháp phát hiện hư hỏng đã đề xuất. Các kết quả thực nghiệm đã minh chứng các phương pháp đề xuất trong luận án là đúng đắn và có khả năng thực hiện trong thực tiễn. Phần Kết luận trình bày các kết quả đã đạt được của luận án và một số kiến nghị cho các nghiên cứu trong tương lai. Phần phụ lục gồm: • Phụ lục A trình bày công thức chính xác của hàm phổ phản ứng đối với các điều kiện biên cụ thể. • Phụ lục B trình bày công thức chính xác hàm phổ phản ứng và hàm độ cong phổ phản ứng của dầm có vết nứt với các điều kiện biên cụ thể. • Phụ lục C trình bày kết quả mô phỏng số đối với dầm hai đầu ngàm nguyên vẹn và có chứa vết nứt sử dụng công thức chính xác. • Phụ lục D trình bày số liệu đo hàm phổ phản ứng và kết quả tính hàm độ cong phổ phản ứng của dầm hai đầu gối tựa có vết nứt. • Phụ lục E trình bày số liệu đo ma trận hàm phổ phản ứng của dầm hai đầu ngàm mang khối lượng tập trung. 6. Những đóng góp mới của luận án Theo tác giả, những đóng góp mới của luận án có thể tóm tắt như sau: • Đã xây dựng công thức chính xác của hàm phổ phản ứng của dầm có vết nứt
6 nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của vết nứt đến phản ứng động của dầm. • Đã xây dựng được công thức chính xác cho hàm độ cong phổ phản ứng của dầm và ứng dụng của nó trong phát hiện vết nứt của dầm. • Đã xây dựng công thức chính xác cho hàm phổ phản ứng đối với dầm không đồng nhất AFG mang khối lượng tập trung.