ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐỖ MINH ĐỨC
PHÂN TÍCH ỨNG XỬ TĨNH VÀ DAO ĐỘNG
KẾT CẤU DẦM SANDWICH CÓ LỚP LÕI
BẰNG VẬT LIỆU RỖNG
Ngành : Kỹ thuật Xây dựng
Mã số : 9580201
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
ĐÀ NẴNG – 2025
1
Công trình này được hoàn thành tại
Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS Trần Quang Hưng
2. GS.TS Trần Minh Tú
Phản biện 1: ............................................................................
Phản biện 2: ............................................................................
Phản biện 3: ............................................................................
Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp tại
Trường Đại học Bách khoa vào ngày…….tháng…….năm 2025.
Có thể tìm hiểu luận án tại:
• Trung tâm Học liệu và Truyền thông, Đại học Đà Nẵng tại
Trường Đại học Bách khoa.
2
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Kết cấu dầm sandwich được cấu tạo bởi ba lớp, lớp lõi có chiều
dày lớn và trọng lượng nhẹ đặt giữa hai lớp bề mặt mỏng làm bằng vật
liệu có cường độ cao. Với giải pháp cấu tạo này, dầm sandwich ứng
xử tương tự như dầm chữ I với hai lớp bề mặt đưa ra xa đường trung
hòa, đóng vai trò chịu lực chính, ngoài ra chúng còn đóng vai trò là lớp
bảo vệ trước những tác nhân bên ngoài như sự ô-xi hóa, nhiệt độ, độ
ẩm, v.v. Lớp lõi đóng vai trò là lớp cấu tạo do vậy thường làm từ vật
liệu nhẹ, rỗng để giảm trọng lượng kết cấu và tăng tính cách âm, cách
nhiệt, hấp thụ năng lượng nhằm phục vụ cho những mục đích cụ thể
của người thiết kế. Với những ưu điểm so với kết cấu dầm nguyên
khối, dầm sandwich được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như
ngành công nghiệp hàng không, đóng tàu, công trình giao thông vận
tải, công trình xây dựng dân dụng, v.v. và còn có thể tìm thấy trong
những vật dụng hàng ngày quanh ta.
Để khai thác hiệu quả công năng của kết cấu dầm sandwich, việc
lựa chọn giải pháp cấu tạo (hình dạng, kích thước, tỷ lệ chiều dày các
lớp) cũng như loại vật liệu phù hợp với mục đích sử dụng là rất quan
trọng. Ngoài ra để có thể dự đoán được ứng xử cơ học của chúng, song
song với nghiên cứu thực nghiệm, việc mô phỏng kết cấu bằng các mô
hình và phương pháp tính có độ tin cậy và chính xác là nhiệm vụ hàng
đầu đặt ra cho các nhà khoa học trong và ngoài nước.
Gần đây, với sự phát triển vượt bậc của khoa học vật liệu, nhiều
vật liệu mới sở hữu những tính chất khác biệt so với vật liệu truyền
thống được tìm tòi và phát kiến. Tuy nhiên, khả năng ứng dụng của
chúng vào từng lĩnh vực cụ thể luôn là một thách thức, đòi hỏi phải
xây dựng những nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm để tìm hiểu các
3
ứng xử cơ học của chúng. Những hiểu biết này sẽ là nguồn tham khảo
hữu ích cho công tác thiết kế, thi công và bảo trì các kết cấu sử dụng
vật liệu phi truyền thống (composite, vật liệu có cơ tính biến thiên, vật
liệu rỗng, vật liệu áp điện, v.v.) trong bối cảnh chưa có tiêu chuẩn hay
hướng dẫn thiết kế.
Do vậy “Phân tích ứng xử tĩnh và dao động kết cấu dầm
sandwich có lớp lõi bằng vật liệu rỗng” là một đề tài có tính khoa học
và có tính ứng dụng cao, cần được nghiên cứu.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu của luận án là phân tích các ứng xử tĩnh và
dao động của kết cấu dầm sandwich có lớp lõi sử dụng vật liệu rỗng,
lớp bề mặt sử dụng một số loại vật liệu truyền thống và vật liệu tiên
tiến khác nhau bằng nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, cụ thể là:
− Xây dựng lời giải bằng phương pháp giải tích (nghiệm Navier)
và phương pháp số (phương pháp không lưới) để phân tích tĩnh (trường
chuyển vị, biến dạng, ứng suất) và đặc trưng dao động (dao động riêng
và đáp ứng động) của dầm sandwich có lõi bằng vật liệu rỗng, lớp bề
mặt bằng một số loại vật liệu truyền thống/vật liệu tiên tiến khác nhau.
− Thiết lập thực nghiệm để kiểm chứng kết quả của mô hình lý
thuyết cho dầm sandwich có lớp lõi bằng vật liệu rỗng, lớp bề mặt bằng
vật liệu đẳng hướng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
− Đối tượng nghiên cứu: dầm sandwich lõi bằng vật liệu rỗng gia
cường GPL (FGP-GPLRC), hai lớp bề mặt bằng vật liệu đẳng hướng,
vật liệu áp điện (PEM) hoặc vật liệu có cơ tính biến thiên (FGM).
− Phạm vi nghiên cứu: (i) Mô hình dầm 1D trên cơ sở lý thuyết
dầm bậc ba của Reddy (HSDT); (ii) Phân tích tuyến tính ứng xử tĩnh
và dao động dưới tác dụng của tải trọng cơ - điện.
4
4. Phương pháp nghiên cứu
− Nghiên cứu lý thuyết: phương pháp giải tích (nghiệm Navier)
và phương pháp số (phương pháp không lưới - MFM);
− Nghiên cứu thực nghiệm: đo độ võng tĩnh, đáp ứng động và tần
số dao động riêng.
5. Cấu trúc của luận án
Luận án có cấu trúc gồm có phần Mở đầu, 3 chương chính
(Chương 1-22 trang, Chương 2-51 trang, Chương 3-51 trang), phần
Kết luận chung và hướng nghiên cứu sau luận án, Danh mục tài liệu
tham khảo, 27 bảng biểu, 56 hình vẽ, 10 Phụ lục, Mục lục. Tổng luận
án được trình bày 132 trang A4, không kể Phụ lục và Danh mục tài
liệu tham khảo.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
− Kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của luận án sẽ góp
phần nâng cao hiểu biết về ứng xử cơ học của kết cấu dầm sandwich
sử dụng vật liệu truyền thống và vật liệu mới với những tính chất khác
biệt mà chưa được đề cập đến trong tiêu chuẩn thiết kế.
− Phương pháp giải tích và phương pháp không lưới được phát
triển sẽ là những đóng góp có ý nghĩa đối với lĩnh vực cơ học tính toán.
Đây là những cách tiếp cận tin cậy và hiệu quả, có thể dùng làm công
cụ để phân tích dầm sandwich sử dụng các loại vật liệu khác nhau, đặc
biệt là các loại vật liệu tiên tiến trong kết cấu công trình.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ
KẾT CẤU DẦM SANDWICH LÕI BẰNG VẬT LIỆU RỖNG
1.1. Vật liệu tiên tiến và triển vọng ứng dụng
1.1.1. Vật liệu composite
Vật liệu composite là loại vật liệu được tạo ra bằng cách kết hợp
từ hai hay nhiều loại vật liệu có tính chất lý, hóa hoàn toàn khác nhau.
