Phân tích giới hạn và thích nghi của kết cấu tấm theo lý thuyết cận trên dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và tối ưu nón bậc hai

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ NGUYỄN THANH PHONG PHÂN TÍCH GIỚI HẠN VÀ THÍCH NGHI CỦA KẾT CẤU TẤM THEO LÝ THUYẾT CẬN TRÊN DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ TỐI ƯU NÓN BẬC HAI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ∞0∞ NGUYỄN THANH PHONG PHÂN TÍCH GIỚI HẠN VÀ THÍCH NGHI CỦA KẾT CẤU TẤM THEO LÝ THUYẾT CẬN TRÊN DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ TỐI ƯU NÓN BẬC HAI Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số chuyên ngành: 58 02 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Giảng viên hướng dẫn: TS TRẦN TRUNG DŨNG TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc GIẤY XÁC NHẬN Tôi tên là: Nguyễn Thanh Phong Ngày sinh: 20/4/1986 Nơi sinh: Bình Tân, Gị Cơng Tây Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 1985802012008 Tôi đồng ý cung cấp tồn văn thơng tin luận văn tốt nghiệp hợp lệ quyền cho Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh kết nối tồn văn thơng tin luận văn tốt nghiệp vào hệ thống thông tin khoa học Sở Khoa học Cơng nghệ Thành phố Hồ Chí Minh Ký tên (Ghi rõ họ tên) Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh LỜI CAM KẾT Tơi cam kết luận văn “Phân tích giới hạn thích nghi kết cấu theo lý thuyết cận dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai” nghiên cứu tơi Ngoại trừ tài liệu tham khảo trích dẫn luận văn này, cam kết luận văn chưa công bố sử dụng để nhận cấp nơi khác Khơng có sản phẩm, nghiên cứu người khác sử dụng luận văn mà khơng trích dẫn theo quy định Luận văn chưa nộp để nhận cấp trường đại học sở đào tạo khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 10 năm 2022 Nguyễn Thanh Phong HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn thích nghi kết cấu theo lý thuyết cận dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh LỜI CẢM ƠN Ngành kỹ thuật xây dựng ngành đòi hỏi vận dụng nhiều kiến thức tổng hợp, kết hợp với sử dụng phần mềm thương mại để giải tính tốn thiết kế Nó kho tàng tri thức mà người quan tâm nghiên cứu, tìm tịi sáng tạo cải tiến để đáp ứng nhu cầu xã hội ngày phát triển Tác giả yêu thích, vinh dự tham gia học tập nghiên cứu ngành kỹ thuật xây dựng Tác giả dần có niềm tin, u thích sau lớp cao học nói chung sau q trình nghiên cứu, thực hồn thành luận văn nói riêng Từ giúp tác giả có động lực tạo tiền đề sau cho việc tiếp tục nghiên cứu khoa học Tác giả tự tổng hợp lại kiến thức trình nghiên cứu áp dụng vào thực luận văn Lời cho phép tác giả gửi lời cám ơn tri ân chân thành đến Thầy TS Trần Trung Dũng Thầy đưa ý tưởng ban đầu để tác giả lựa chọn hướng nghiên cứu, cung cấp tài liệu tham khảo có liên quan, đề hướng phát triển định hướng giải vấn đề hiệu Thầy hướng dẫn nhiệt tình tận tụy góp ý điểm cịn hạn chế, quan tâm động viên tháo gỡ khó khăn, vướng mắc Nếu thầy khơng hỗ trợ, giúp đỡ chắn tác giả khơng thể hồn thành luận văn Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy, cô giảng viên trình giảng dạy, quản lý Khoa sau đại học truyền đạt kiến thức hữu ích tạo điều kiện thuận lợi để tác giả thực hoàn thành luận văn Sau tác giả xin kính chúc đến tồn thể q thầy ln mạnh khỏe, hạnh phúc thành công Xin cảm ơn trân trọng kính chào! Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 10 năm 2022 Nguyễn Thanh Phong HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn thích nghi kết cấu theo lý thuyết cận dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh TÓM TẮT Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích giới hạn thích nghi kết cấu 2D dựa sở lý thuyết dẻo phân tích thích nghi cận áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai Các ví dụ số trình bày Chương gồm toán mỏng chịu kéo, mỏng chịu kéo uốn, dầm liên tục đối xứng khung đơn giản thể thuật toán đề xuất giải cách nhanh chóng tốn phức tạp có số phần tử lớn kết toán tương đồng, phù hợp với kết nghiên cứu trước công bố Tác giả đề xuất phát triển thuật toán dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai cho kết số thu với độ xác độ tin cậy cao; ưu điểm thời gian tính tốn nhanh chóng Từ đó, chứng minh thuật tốn mà tác giả đề xuất nghiên cứu hiệu HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn thích nghi kết cấu theo lý thuyết cận dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai THESIS SUMMARY “Limited and adaptive analysis of plate structure according to upper bound theory based on finite element method and quadratic cone optimization” In this thesis, the author researches and develops a method of limit and adaptive analysis of 2D sheet structures based on plastic theory and upper bound adaptive analysis applying finite element method and optimality quadratic cone Numerical examples presented in Chapter include problems such as thin plate in tension, thin plate in tension and flexure, symmetrical continuous beam and simple frame demonstrating the proposed algorithm to quickly solve the problems The complex problem has a very large number of elements and the results are similar, consistent with previously published research results The author proposes to develop an algorithm based on finite element method and quadratic cone optimization for numerical results obtained with high accuracy and reliability; The advantage is fast computation time From there, prove that the algorithm proposed by the author in this study is very effective Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh MỤC LỤC LỜI CAM KẾT LỜI CẢM ƠN .2 TÓM TẮT DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục tiêu của đề tài 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .9 1.3.1 Đối tượng .9 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu .9 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN 10 2.1 Trong nước 10 2.2 Ngoài nước 12 2.3 Cấu trúc luận văn .13 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT .14 3.1 Lý thuyết dẻo (The Plastic Flow Theory) 14 3.1.1 Mơ hình lý tưởng 14 3.1.2 Luật chảy dẻo kết hợp 15 3.1.3 Tiêu chuẩn chảy dẻo 16 3.1.4 Năng lượng tiêu tán dẻo 18 3.2 Lý thuyết thích nghi (Shakedown Theory) 20 3.2.1 Giới thiệu .20 3.2.2 Miền tải trọng 22 HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn thích nghi kết cấu theo lý thuyết cận dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh 3.2.3 Lý thuyết thích nghi động học (Koiter) .23 3.3 Phần tử tam giác 2D 26 3.4 Chương trình nón bậc hai (SOCP) 28 3.5 Cơng thức thích nghi sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn chương trình nón bậc hai .29 CHƯƠNG CÁC VÍ DỤ SỐ 32 4.1 Bài toán mỏng chịu kéo 32 4.1.1 So sánh kết giải tích 33 4.1.2 So sánh với nghiên cứu khác 35 4.1.3 Đối với toán thích nghi 37 4.2 Bài toán bị khoét chịu kéo uốn mặt phẳng 40 4.3 Dầm liên tục đối xứng .43 4.4 Khung đơn giản với điều kiện biên khác 45 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 5.1 Kết luận .48 5.2 Kiến nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 54 HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn thích nghi kết cấu theo lý thuyết cận dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai ... Phong Phân tích giới hạn thích nghi kết cấu theo lý thuyết cận dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai 11 Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh nghi? ?n cứu đề xuất phân tích giới hạn thích nghi. .. nghi? ?n cứu phát triển phương pháp phân tích giới hạn thích nghi kết cấu 2D dựa sở lý thuyết dẻo phân tích thích nghi cận áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai Các ví dụ số trình... 834 nút phần tử toán tối ưu 1535 Kết số miền tải so sánh HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn thích nghi kết cấu theo lý thuyết cận dựa phương pháp phần tử hữu hạn tối ưu nón bậc hai 41 Trường