BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
LƯU QUỲNH HƯỜNG
ỨNG DỤNG VẬT LIỆU ÁP ĐIỆN TRONG ĐÁNH GIÁ
TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT
Hà Nội –2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
LƯU QUỲNH HƯỜNG
ỨNG DỤNG VẬT LIỆU ÁP ĐIỆN TRONG ĐÁNH GIÁ
TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật
Mã số: 9 52 01 01
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS. TSKH. Nguyễn Tiến Khiêm
2. TS. Trần Thanh Hải
Hà Nội – 2021
i
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới quý thầy hướng dẫn khoa học
là GS.TSKH. Nguyễn Tiến Khiêm và TS. Trần Thanh Hải đã tận tâm hướng dẫn khoa
học, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận án này.
Trong quá trình thực hiện luận án, tác giả đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ,
tạo điều kiện thuận lợi của lãnh đạo và tập thể cán bộ, các nhà khoa học trong Học
viện Khoa học và Công nghệ, Viện Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ
Việt Nam. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành về những sự giúp đỡ đó.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu - Trường Đại học Thủy lợi, lãnh
đạo Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Bộ môn Kỹ thuật hạ tầng đã tạo điều kiện, luôn
quan tâm và động viên trong suốt quá trình tác giả học tập và hoàn thiện luận án
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, đồng
nghiệp đã động viên ủng hộ tác giả trong thời gian thực hiện luận án.
Tác giả luận án
Lưu Quỳnh Hường
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tác giả luận án
Lưu Quỳnh Hường
iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. xi
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VÀ ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................. 4
1.1. Sơ lược về vật liệu áp điện và ứng dụng .............................................................. 4
1.2. Ứng dụng vật liệu áp điện trong đời sống và kỹ thuật. ........................................ 5
1.3. Tổng quan các nghiên cứu về vật liệu và kết cấu áp điện .................................... 7
1.4. Ứng dụng vật liệu áp điện trong chẩn đoán kỹ thuật công trình ........................ 10
1.5. Tổng quan về dao động và chẩn đoán đoán vết nứt trong dầm FGM ................ 15
1.6. Đặt vấn đề nghiên cứu ........................................................................................ 16
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .......................................................................................... 18
CHƯƠNG 2.DAO ĐỘNG CỦA DẦM FGM NGUYÊN VẸN CÓ MIẾNG ÁP
ĐIỆN........................ ................................................................................................. 19
2.1. Mô hình dao động của dầm FGM nguyên vẹn có lớp áp điện ........................... 19
2.2. Mô hình độ cứng động của phần tử dầm FGM nguyên vẹn có lớp áp điện....... 24
2.3. Tần số dao động riêng của dầm FGM nguyên vẹn với miếng áp điện - Kết quả
số…. ....................................................................................................................... 26
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .......................................................................................... 45
CHƯƠNG 3.DAO ĐỘNG CỦA DẦM FGM BỊ NỨT CÓ LỚP ÁP ĐIỆN ............ 46
3.1. Dao động của dầm FGM bị nứt có lớp áp điện .................................................. 46
3.1.1 Mô hình vết nứt trong dầm FGM có lớp áp điện ...................................... 46
3.1.2 Nghiệm tổng quát cho dao động tự do của dầm FGM bị nứt có lớp áp
điện…. ................................................................................................................ 48
3.2. Dao động của dầm đồng nhất bị nứt có lớp áp điện ........................................... 50
3.2.1 Cơ sở lý thuyết dao động của dầm áp điện có vết nứt .............................. 50