Tóm tắt Luận án Tiến sĩ :ỹ thuật: Phân tích kết cấu dầm FGM có mặt cắt ngang thay đổi dưới tác dụng của tải trọng di động

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

48
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Phân tích kết cấu dầm FGM có mặt cắt ngang thay đổi dưới tác dụng của tải trọng di động" có kết cấu gồm 4 chương: Chương 1 - Tổng quan, chương 2 - Mô hình dầm FGM, chương 3 - Mô hình phần tử hữu hạn và thuật toán số, chương 4 - Kết quả số và thảo luận. Sau đây là bản tóm tắt luận án.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ :ỹ thuật: Phân tích kết cấu dầm FGM có mặt cắt ngang thay đổi dưới tác dụng của tải trọng di động

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Lê Thị Hà PHÂN TÍCH KẾT CẤU DẦM FGM CÓ MẶT CẮT NGANG THAY ĐỔI DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG DI ĐỘNG Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 62 52 01 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2016
Luận án được thực hiện tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học TS. Nguyễn Đình Kiên Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ–18 Hoàng Quốc Việt – Hà Nội. Vào hồi........giờ.......phút.......ngày......tháng.....năm 2016 Có thể tìm luận án tại: • Thư viện Quốc Gia Việt Nam • Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
MỞ ĐẦU Tính thời sự của đề tài luận án Cho tới thời điểm hiện tại các nghiên cứu về dầm có cơ tính biến thiên FGM chịu tải trọng di động mới chỉ được thực hiện trên dầm có tiết diện không đổi chịu một tải trọng di động và chuyển động của tải trọng được giả định là đều. Trong thực tế những giả thiết này không phải khi nào cũng đúng và việc loại bỏ các giả thiết này là một trong các yêu cầu đặt ra. Nghiên cứu ứng xử động lực học của dầm FGM có tiết diện thay đổi, chịu nhiều lực di động và xem xét ảnh hưởng của yếu tố tăng, giảm tốc của lực di động tới đáp ứng động lực học của dầm mà Luận án này đặt ra nhằm mục đích giải quyết phần nào các hạn chế nêu trên. Thêm vào đó, Luận án nhằm phát triển công thức phần tử hữu hạn dùng trong phân tích dầm FGM nói chung và dầm FGM chịu tải trọng di động nói riêng. Định hướng nghiên cứu 1. Xây dựng hoặc lựa chọn các hàm dạng thích hợp cho từng loại phần tử dầm khác nhau. 2. Trên cơ sở các hàm dạng nhận được sẽ tiến hành thiết lập các biểu thức cho ma trận độ cứng, ma trận khối lượng và vec-tơ lực nút cho phần tử dầm FGM. 3. Lựa chọn thuật toán phân tích động lực học kết cấu thích hợp và phát triển chương trình tính toán số. 4. Tiến hành phân tích các bài toán cụ thể và đánh giá các kết quả số thu nhận được. 1
2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1. Tải trọng di động nghiên cứu trong luận án là lực tập trung di động và lực điều hòa di động. Như vậy, ảnh hưởng quán tính của tải trọng di động không xét tới trong Luận án này. 2. Dầm FGM có cơ tính biến đổi theo chiều cao hoặc cơ tính biến đổi theo chiều dọc chịu các lực di động. Bề rộng mặt cắt ngang dầm được giả thiết thay đổi dọc theo trục dầm. 3. Dầm FGM liên tục có cơ tính biến đổi theo chiều cao. Mặt cắt ngang của dầm liên tục được giả định là không thay đổi. Phương pháp nghiên cứu Do những phức tạp về mặt toán học sinh ra từ tính không đồng nhất của tính chất vật liệu dầm FGM và mặt cắt ngang của dầm, phương pháp số, cụ thể là phương pháp phần tử hữu hạn được lựa chọn trong luận án. Cấu trúc luận án • Chương 1 trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về kết cấu dầm FGM. Các mục tiêu chính của luận án cũng được đề cập tới trong chương này. • Chương 2 thiết lập phương trình chuyển động của dầm Timoshenko trên cơ sở nguyên lý Hamilton. Các phương trình cho dầm Euler- Bernouli nhận được như là trường hợp riêng của dầm Timoshenko. • Chương 3 trình bày chi tiết việc xây dựng các hàm dạng cho dầm Timoshenko. Biểu thức cho ma trận độ cứng, ma trận khối lượng và vec-tơ lực nút của phần tử dầm FGM có cơ tính biến đổi theo chiều cao và dọc được trình bày chi tiết. • Các kết quả số nhận được từ các tính toán của Luận án được trình bày trong Chương 4.
Chương 1 TỔNG QUAN Dầm có cơ tính biến thiên Bài toán dầm FGM chịu tác dụng lực di động, nghiên cứu sớm nhất là nhóm tác giả S¸im¸sek và Kocat¨ urk. Năm 2009, S¸im¸sek và Kocat¨ urk khảo sát phản ứng động lực học của dầm Bernoulli có cơ tính biến đổi theo quy luật số mũ và số e dưới tác dụng của lực điều hòa tập trung di động. Năm 2010, S¸im¸sek mở rộng nghiên cứu của mình sang bài toán dầm FGM chịu khối lượng tập trung di động. Trong các bài báo công bố năm 2009 và 2010, các tính chất cơ-lý của vật liệu dầm được giả định biến thiên theo chiều dày dầm. Trên cơ sở lý thuyết dầm Euler-Bernoulli, S¸im¸sek và cộng sự năm 2012 xác định tần số dao động riêng và các đặc trưng động lực học của dầm FGM có cơ tính biến đổi dọc trục chịu tác dụng của lực điều hòa di động. Nguyễn Đình Kiên, Nguyễn Đình Kiên và Gan công bố 2014 xây dựng công thức phần tử hữu hạn để nghiên cứu dầm thon FGM có chuyển vị lớn, dưới tác động của lực tập trung. Ảnh hưởng của vị trí mặt trung hòa được Nguyễn Đình Kiên và cộng sự xem xét khi xây dựng phần tử hữu hạn dùng trong phân tích bài toán phi tuyến. Mục tiêu của luận án Mục tiêu thứ nhất Xây dựng các biểu thức cho ma trận độ cứng và ma trận khối lượng của dầm FGM có mặt cắt ngang thay đổi. 3
4 Mục tiêu thứ hai Xây dựng vec-tơ tải trọng nút cho trường hợp dầm chịu một hoặc nhiều lực di động. Ảnh hưởng của sự tăng tốc và giảm tốc của các tải trọng di động cũng được xem xét trong Luận án. Mục tiêu thứ ba Phát triển chương trình tính toán số để áp dụng phân tích các bài toán cụ thể. Mục tiêu thứ tư Tính toán các đặc trưng động lực học như tần số dao động riêng, độ võng tại giữa dầm, sự phân bố ứng suất theo chiều dày dầm ... khi dầm chịu tác dụng của một số loại lực di động khác nhau. Thảo luận và đưa ra các nhận xét về kết qủa số nhận được. Luận án có một số điểm mới dưới đây: • Xây dựng được các công thức phần tử hữu hạn cho phần tử dầm Timoshenko và phần tử dầm Bernoulli làm từ vật liệu có có tính biến đổi ngang và cơ tính biến đổi dọc trên cơ sở các hàm nội suy chính xác. Ảnh hưởng của vị trí mặt trung hòa được xét tới trong công thức phần tử hữu hạn của dầm có cơ tính biến đổi ngang. • Phát triển thuật toán và chương trình tính toán số để nghiên cứu ứng xử động lực học của dầm FGM có mặt cắt ngang thay đổi chịu tác dụng của nhiều lực di động. Thuật toán cũng cho phép nghiên cứu đáp ứng động lực học của dầm chịu lực di động tăng tốc và giảm tốc. • Đã khảo sát ảnh hưởng của các tham số vật liệu, tham số thiết diện và tham số lực di động tới các đặc trưng động lực học của dầm. Đã đưa ra đánh giá ảnh hưởng của vị trí mặt trung hòa tới đáp ứng động lực học của dầm FGM.
Chương 2 MÔ HÌNH DẦM FGM 2.1. Tính chất vật liệu FGM Luận án này sử dụng mô hình Voigt để đánh giá các tính chất hiệu dụng của dầm FGM. 2.1.1. Dầm có cơ tính biến đổi theo chiều cao Tính chất hiệu dụng P (chẳng hạn mô đun Young, mô đun trượt, mật độ khối...) được đánh giá theo mô hình của Voigt có dạng n z 1 P(z) = Pc Vc + Pm Vm = (Pc − Pm ) + + Pm (2.1) h 2 Trong đó chỉ số mũ n là tham số vật liệu; z là tham số tọa độ theo chiều cao của dầm; Pc và Pm tương ứng là tính chất của vật liệu gốm và kim loại. 2.1.2. Dầm có cơ tính biến đổi dọc Các tính chất hiệu dụng cho dầm có cơ tính biến đổi dọc đánh giá theo mô hình Voigt có dạng x n P(x) = (Pc − Pm ) 1 − + Pm (2.2) L 2.1.3. Mặt trung hòa Mô đun đàn hồi của dầm có cơ tính biến đổi theo chiều cao cho bởi công thức (2.1) không đối xứng qua mặt giữa của dầm. Mặt trung hòa của dầm, 5
6 0.25 0.2 0.15 h0 / h 0.1 Ec/Em = 3 0.05 Ec/Em = 5 Ec/Em = 10 0 0 2 4 6 8 10 n Hình 2.1: Ảnh hưởng của tham số vật liệu n đối với vị trí của mặt trung hòa vì thế không trùng với mặt giữa của dầm. Khoảng cách từ mặt trung hòa tới mặt giữa, ký hiệu h0 được xác định theo công thức: R h/2 −h/2 E(z)zdz hn(Ec − Em ) h0 = R h/2 = (2.6) 2(n + 2)(Ec + nEm ) −h/2 E(z)dz Trong (2.6), Ec và Em tương ứng là mô đun Young của gốm và kim loại. 2.2. Dầm FGM có mặt cắt ngang thay đổi chịu lực di động Hình 2.2 minh họa dầm FGM trong hệ tọa độ đề các 0xyz. Dầm có chiều dài L, chiều cao h = const, chiều rộng thay đổi theo trục dầm b = b(x), chịu tác dụng của Nf lực P1 , P2 , ..., PNf di động từ đầu trái sang đầu phải của dầm. Trên Hình 2.2, s1 , s2 , ..., sNf tương ứng là khoảng cách từ các lực P1 , P2 , ..., PNf tới nút trái dầm; h0 là khoảng cách từ mặt trung hòa đến mặt giữa dầm; d là khoảng cách giữa hai lực liên tiếp nhau (được giả thiết là như nhau trong luận án này). Diện tích A(x) và mômen quán tính bậc
7 Hình 2.2: Dầm FGM có mặt cắt ngang thay đổi chịu lực di động hai I(x) của mặt cắt ngang dầm được giả thiết thay đổi dưới hai dạng sau
x 1
Dạng A : A(x) = A0 1 − α
−
L 2
x 1
I(x) = I0 1 − α
−