Phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ và tải trọng di động đến ứng xử của tấm nổi nhiều lớp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TẤN LỘC PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ VÀ TẢI TRỌNG DI ĐỘNG ĐẾN ỨNG XỬ CỦA TẤM NỔI NHIỀU LỚP Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8580201 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2022 Cơng trình hồn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán hướng dẫn: PGS TS LƯƠNG VĂN HẢI TS CAO TẤN NGỌC THÂN Cán chấm nhận xét 1: TS LÊ THANH CƯỜNG Cán chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN THÁI BÌNH Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia Tp HCM ngày 15 tháng 07 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS HỒ ĐỨC DUY – CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TS THÁI SƠN – THƯ KÝ TS LÊ THANH CƯỜNG – PHẢN BIỆN TS NGUYỄN THÁI BÌNH – PHẢN BIỆN TS KHỔNG TRỌNG TOÀN – ỦY VIÊN CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỜNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN TẤN LỘC MSHV: 1970675 Ngày, tháng, năm sinh: 01/02/1995 Nơi sinh: TP HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8580201 TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích ảnh hưởng nhiệt độ tải trọng di động đến ứng xử nhiều lớp II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Sử dụng mô hình tính tốn phần tử chuyển động để phân tích ứng xử động lực học nhiều lớp chịu ảnh hưởng nhiệt độ tải trọng di động Sử dụng ngơn ngữ lập trình MATLAB để thiết lập cơng thức tính tốn cho ví dụ số Kết ví dụ số đưa kết luận quan trọng ứng xử động lực học nhiều lớp chịu ảnh hưởng nhiệt độ tải trọng di động III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 14/02/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 10/06/2022 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS Lương Văn Hải TS Cao Tấn Ngọc Thân I Tp Hồ Chí Minh, ngày……tháng…… năm 2022 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS TS Lương Văn Hải BAN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS Cao Tấn Ngọc Thân TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ii LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ Xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp nằm hệ thống luận cuối khóa nhằm trang bị cho học viên làm quen với công việc nghiên cứu, tự đặt câu hỏi giải vấn đề thực tế liên quan Đó cịn trách nhiệm niềm tự hào học viên cần đầu tư hoàn thành nghiêm túc Ngoài nỗ lực tâm thân, xin ghi nhận tỏ lòng biết ơn với động viên, hỗ trợ cá nhân tập thể Đầu tiên, xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn kính trọng sâu sắc đền Thầy PGS TS Lương Văn Hải Thầy TS Cao Tấn Ngọc Thân tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, cung cấp tài liệu định hình ý tưởng cho đề tài Hai Thầy góp ý cho tơi nhiều lời khun q báu để nhận định xác vấn đề suốt trình thực luận văn Hơn nữa, ngồi kiến thức chun mơn tơi học hỏi Thầy kỹ cần thiết cách làm việc sống Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia Tp.HCM tận tình giảng dạy, truyền đạt bổ sung kiến thức cho tơi suốt q trình học tập, phần khơng thể thiếu để tơi tiếp tục cơng việc nghiên cứu khoa nghiệp sau Tôi xin gửi lời cảm ơn đến TS Nguyễn Xuân Vũ tận tình giúp đỡ, đóng góp trao đổi giúp tơi nắm sâu chất đề tài Trong suốt trình nghiên cứu thực luận văn, nghiêm túc trau dồi cập nhật kiến thức, nhiên cịn sai sót định Kính mong Q Thầy Cơ hướng dẫn thêm để tơi hồn thành tốt Xin trân trọng cảm ơn Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 06 năm 2022 Nguyễn Tấn Lộc iii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Cùng với phát triển kinh tế nhu cầu chỗ người ngày tăng ngày nhiều dự án lấn biển triển khai Tuy nhiên, giải pháp phù hợp cho vùng nước không sâu Đối với vùng nước sâu đáy biển đất yếu, giải pháp đòi hỏi lượng chi phí khổng lồ nhiều khó khăn mặt kỹ thuật, chí khơng thể thực Bên cạnh đó, dự án lấn biển làm hưởng tiêu cực môi trường quốc gia, hệ sinh thái ngầm đường bờ biển với nước láng giềng Để giải vấn đề nêu trên, nhà nghiên cứu kỹ sư đề nghị giải pháp thay hiệu hơn, xây dựng hệ thống kết cấu siêu rộng (VLFS – Very Large Floating Structures) Hiện hệ thống kết cấu đại quốc gia giới xúc tiến xây dựng, tiêu biểu nước Nhật Bản, Ý, Pháp, Mỹ, Trung Quốc, Hàn Quốc, v.v Tại Việt Nam có số nghiên cứu vấn đề nhiên nghiên cứu tập trung phân tích, khảo sát kết cấu nhiều lớp với tác động thay đổi vận tốc tải trọng di động, hướng di chuyển tải trọng, tác động sóng biển ứng xử chuyển vị kết cấu Tuy nhiên, kết cấu nằm hai mơi trường khơng khí nước, điều dẫn đến chênh lệch nhiệt độ hai bề mặt tiếp với môi trường chúng Hiện nay, vấn đề ảnh hưởng nhiệt độ chưa nghiên cứu khảo sát làm rõ Dựa theo vấn đề nêu trên, Luận văn tập trung phân tích khảo sát ứng xử kết cấu nhiều lớp chịu tải trọng di động xét đến tác động nhiệt độ, dựa sở tảng phương pháp phần tử chuyển động (MEM, Moving Element Method) Đồng thời, ảnh hưởng vận tốc, độ lớn tải trọng độ sâu nước biển nghiên cứu ứng với điều kiện nhiệt độ khác iv ABSTRACT Along with the development of the economy, the demand for human accommodation is increasing, so more and more sea encroachment projects have been implemented This approach, however, is only appropriate for shallow waters For deep water areas or the seabed is soft ground, this solution requires enormous costs and technical challenging, even impractical Projects that encroach on the sea also have a negative impact on the environment of the nation, subsurface ecosystems, and the coastlines of neighboring nations Building a Very Large Floating Structures (VLFS) system is a new, more effective solution that engineers and academics have proposed to address the aforementioned issue Nowadays, nations all over the world, including Japan, Italy, France, the United States, China, Korea, etc., are promoting new floating structure systems In Vietnam, nevertheless, these studies exclusively in analyzing multi-layer floating plate structures with the influence of the change in velocity of moving loads, the direction of the load's motion, and the impact of sea waves on the floating plate structure's displacement behavior However, the floating structure is located in two environments of air and water, which leads to a temperature difference at the two adjacent surfaces with their environment At present, the issues of the influence of temperature have not been investigated and clarified Based on the above problem, the thesis focuses on analyzing the effect of temperature and moving load to dynamic behaviors of floating multi-layer plates, based on the foundation of the Moving Element Method (MEM) At the same time, the impacts of speed, load magnitude, and sea water depth will also be considered with various temperature conditions v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công việc tơi thực hướng dẫn Thầy PGS TS Lương Văn Hải TS Cao Tấn Ngọc Thân Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm công việc thực Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 06 năm 2022 Nguyễn Tấn Lộc vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ iii ABSTRACT iv LỜI CAM ĐOAN .v DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG BIỂU xiv MỘT SỐ KÍ HIỆU VIẾT TẮT xv Chữ viết tắt xv Ma trận vector xv Ký hiệu xv CHƯƠNG TỔNG QUAN .1 1.1 Giới thiệu 1.2 Tình hình nghiên cứu tính cấp thiết đề tài 1.2.1 Những nghiên cứu kết cấu chịu tải trọng di động 1.2.2 Vùng nước nông .4 1.2.3 Những nghiên cứu tải trọng di động 1.2.4 Mơ hình dầm hai lớp kết nối lớp đàn hồi 1.3 Tình hình nghiên cứu nước 1.4 Mục tiêu hướng nghiên cứu 1.5 Giới thiệu cấu trúc luận văn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mơ hình chất lỏng 2.2 Lý thuyết mỏng 10 2.3 Mơ hình hai lớp kết nối lớp đàn hồi 13 vii 2.4 Lý thuyết nước nơng dạng tuyến tính 15 2.5 Mơ hình tải trọng di động 16 2.5.1 Mơ hình lực tập trung .16 2.5.2 Mơ hình hệ bậc tự 16 2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ kết cấu 17 2.7 Thiết lập công thức MEM cho mỏng vùng nước nông chịu tải trọng di động ảnh hưởng nhiệt độ 21 2.7.1 Phương trình dạng mạnh hệ tọa độ di động 21 2.7.2 Phương trình dạng yếu hệ hệ tọa độ di động 26 2.7.3 Phần tử kết cấu, chất lỏng phần tử tương tác 27 2.8 Ma trận tương tác rắn – lỏng 29 2.9 Thành lập phương trình chủ đạo giải hệ phương trình .30 2.10 Phương pháp Newmark .30 2.11 Tấm hai lớp vùng nước nông 33 2.12 Lưu đồ tính tốn 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ PHÂN TÍCH số 36 3.1 Thông số đầu vào 36 3.2 Các toán số luận văn 37 3.3 Kiểm chứng chương trình MATLAB 37 3.3.1 Bài tốn 1: Phân tích ứng xử nhiều lớp chịu tải trọng di động 37 3.4 Phân tích ứng xử động lực học nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động có xét đến ảnh hưởng nhiệt độ 39 3.4.1 Bài toán 2: Khảo sát ứng xử nhiều lớp chịu tải trọng di động với nhiệt độ thay đổi 39 viii 3.4.2 Bài toán 3: Khảo sát ứng xử nhiều lớp chịu tải trọng di động có xét đến ảnh hưởng nhiệt độ bề dày hs thay đổi 43 3.4.3 Bài toán 4: Khảo sát ứng xử nhiều lớp chịu tải trọng di động có xét đến ảnh hưởng nhiệt độ tính chất lõi liên kết thay đổi 51 3.4.4 Bài toán 5: Khảo sát ứng xử nhiều lớp chịu tải trọng di động có xét đến ảnh hưởng nhiệt độ vận tốc V thay đổi 59 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 4.1 Kết luận 67 4.2 Kiến nghị .67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 75 Một số đoạn mã lập trình chương trình MATLAB 75 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .82 Kết luận kiến nghị ▪ 68 Trong luận văn sử dụng mơ hình vùng nước nơng, ngồi xét nhiều lớp vùng nước sâu chịu tải trọng di chuyển có xét đến ảnh hưởng nhiệt độ ▪ Bên cạnh đó, việc xem xét tải trọng di chuyển có gia tốc (vận tốc thay đổi) di chuyển theo phương số hướng nghiên cứu cần khai thác Tài liệu tham khảo 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] J T Wilson, “Moving loads on floating ice sheets,” UMRI Project 2422, Ann Arbor, Michigan, University of Michigan Research Institute, 1958 D Eyre, “The flexural motions of a floating ice sheet induced by moving vehicles,” J Glaciol., vol 19, no 81, pp 555–570, 1977 J W Kim and W C Webster, “The drag on an airplane taking off from a floating runway,” J Mar Sci Technol., vol 3, no 2, pp 76–81, 1998 N Agarwala and E M S Nair, “Structural response of a floating runway excited by the taking off of an airplane,” J Nav Archit Mar Eng., vol 11, pp 131–138, 2014 D E Nevel, “Moving loads on a floating ice sheet,” U.S Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Hanover, New Hamsphire 03755, May 1970 A D Kerr, “The critical velocities of a load moving on a floating ice plate that is subjected to in-plane forces,” Cold Reg Sci TecIhnol., vol 6, no 3, pp 267– 274, 1983 E M S Nair, “Acoustic-structure interaction for a floating,” vol 1, no 10, pp 330–344, 2012 R J Hosking and A.D.Sneyd, “Waves due vehicle on floating ice sheets,” in 9th Australasian Fluid Mechanics Conference, AuckLan, 1966, pp 51– 54 E Watanabe, T Utsunomiya, and S Tanigaki, “A transient response analysis of a very large floating structure by finite element method,” Japan Soc Civ Eng., vol 1998, no 598, pp 1–9, 1998 L Qiu, “Modeling and simulation of transient responses of a flexible beam floating in finite depth water under moving loads,” Appl Math Model., vol 33, no 3, pp 1620–1632, 2009 J Jin, “A mixed mode function – boundary element method for very large floating structure – water interaction systems excited by airplane landing impacts,” Ph.D thesis, University of Southampton, 2007 H Endo, “Behavior of a VLFS and an airplane during takeoff/landing run in wave condition,” Mar Struct., vol 13, no 4–5, pp 477–491, 2000 H Endo and K Yago, “Time history response of a large floating structure subjected to dynamic load,” J Soc Nav Archit Japan, vol 1999, no 186, pp 369–376, 1999 Tài liệu tham khảo 70 [14] R E S Ismail, “Time-domain three dimensional BE-FE method for transient response of floating structures under unsteady loads,” Lat Am J Solids Struct., vol 13, no 7, pp 1340–1359, 2016 [15] C D Wang and C M Wang, “Computation of the stress resultants of a floating Mindlin plate in response to linear wave forces,” J Fluids Struct., vol 24, no 7, pp 1042–1057, 2008 [16] M Kashiwagi, “A time-domain mode-expansion method for calculating transient elastic responses of a pontoon-type VLFS,” J Mar Sci Technol., pp 89–100, 2000 [17] F Shixiao, C Weicheng, C Xujun, and W Cong, “Hydroelastic analysis of a nonlinearly connected floating bridge subjected to moving loads,” Mar Struct., vol 18, no 1, pp 85–107, 2005 [18] M Fujikubo and T Yao, “Structural modeling for global response analysis of VLFS,” Mar Struct., vol 14, pp 295–310, 2001 [19] H Seto, M Ohta, M Ochi, and S Kawakado, “Integrated hydrodynamicstructural analysis of very large floating structures (VLFS),” Mar Struct., vol 18, no 2, pp 181–200, 2005 [20] C M Wang, E Watanabe, and T Utsunomiya, Very Large Floating Structures, vol 53, no London and New York, 2008 [21] I V Sturova, “Unsteady behavior of an elastic beam floating on shallow water under external loading,” J Appl Mech Tech Phy., vol 43, no 3, pp 415–423, 2002 [22] I V Sturova, “Time-dependent response of a heterogeneous elastic plate floating on shallow water of variable depth,” J Fluid Mech., vol 637, pp 305– 325, 2009 [23] I V Sturova, “The action of an unsteady external load on a circular elastic plate floating on shallow water,” J Appl Math Mech., vol 67, no 3, pp 407–416, 2003 [24] I V Sturova, “Effect of bottom topography on the unsteady behaviour of an elastic plate floating on shallow water,” J Appl Math Mech., 2008 [25] I V Sturova, “The action of periodic surface pressures on a floating elastic platform,” J Appl Math Mech., vol 66, no 1, pp 71–81, 2002 [26] M H Meylan, “Spectral Solution of Time-Dependent Shallow Water Hydroelasticity,” Journal of Fluid Mechanics, vol 454, pp 387–402, March 2002 [27] R C Ertekin and J W Kim, “Hydroelastic Response of a Floating Mat-Type Structure in Oblique, Shallow-Water Waves,” J Sh Res., vol 43, no 4, pp 241– 254, 1999 Tài liệu tham khảo 71 [28] K M Praveen, D Karmakar and T Nasar, “Hydroelastic analysis of floating elastic thick plate in shallow water depth ,” Perspectives in Science., vol 8, pp 770–772, July 2016 [29] A E Karperaki, K A Belibassakis and T K Papathanasiou, “Time-domain, shallow-water hydroelastic analysis of VLFS elastically connected to the seabed,” Marine Structures, vol 48, pp 33–51, July 2016 [30] L Frýba and C R Steele, Vibration of Solids and Structures Under Moving Loads, vol 43, no 1999 [31] M Olsson, “Finite element, modal co-ordinate analysis of structures subjected to moving loads,” J Sound Vib., vol 99, no 1, pp 1–12, 1985 [32] L Andersen, S R K Nielsen, and P H Kirkegaard, “Finite element modelling of infinite Euler beams on Kelvin foundations exposed to moving loads in convected co-ordinates,” J Sound Vib., vol 241, no 4, pp 587– 604, 2001 [33] J Hino and T Yoshimura, “Vibration analysis of non - linear beams subjected to a moving load using the finite element method,” J Sound Vib., vol 100, no 4, pp 477–491, 1985 [34] D Thambiratnam and Y Zhuge, “Dynamic analysis of beams on an elastic foundation subjected to moving loads,” J Sound Vib., vol 198, no 2, pp 149– 169, 1996 [35] D P Thambiratnam and Y Zhuge, “Finite element analysis of track structures,” Comput Civ Infrastruct Eng., vol 8, no 6, pp 467–476, 1993 [36] C G Koh, J S Y Ong, D K H Chua, and J Feng, “Moving element method for train-track dynamics,” Int J Numer Methods Eng., vol 56, pp 1549–1567, 2003 [37] T N T Cao, V H Luong, H N Vo, X V Nguyen, V N Bui, M T Tran and K K Ang, “A moving element method for the dynamic analysis of composite plate resting on a Pasternak foundation subjected to a moving load,” Int J Comput Methods, vol 15, no 3, pp 1850124-1-1850124–19, 2018 [38] J Dai, T N T Cao, V H Luong, J N Reddy, K K Ang and M T Tran, “The static and dynamic analysis of Mindlin plates resting on a viscoelastic foundation subjected to different loads using moving element method,” Int J Struct Stab Dyn., vol 18, no 11, p 1850131, 2018 [39] M T Tran, K K Ang, and V H Luong, “Multiple-railcar high-speed train subject to braking,” Int J Struct Stab Dyn., vol 17, no 7, pp 175007111750071–31, 2016 [40] M T Tran, K K Ang, V H Luong, and J Dai, “High-speed trains subject to abrupt braking,” Veh Syst Dyn Int J Veh Mech Mobil., vol 54, no 12, pp 1715–1735, 2016 Tài liệu tham khảo 72 [41] T N T Cao, J N Reddy, K K Ang, V H Luong, M T Tran, and J Dai, “Dynamic analysis of three-dimensional high-speed train-track model using moving element method,” Adv Struct Eng., vol 21, no 6, pp 862–876, 2018 [42] V H Luong, T N T Cao, J N Reddy, K K Ang, M T Tran, and J Dai, “Static and dynamic analyses of Mindlin plates resting on viscoelastic foundation by using moving element method,” Int J Struct Stab Dyn., vol 18, no 11, p 1850131, April 2018 [43] M T Tran, K K Ang, and V H Luong, “Vertical dynamic response of nonuniform motion of high-speed rails,” J Sound Vib., vol 333, pp 5427–5442, 2014 [44] M T Tran, K K Ang, and V H Luong, “Dynamic response of high-speed rails due to heavy braking,” J Rail Rapid Transit, vol 231, no 6, pp 701– 716, 2016 [45] M F M Hussein and H E M Hunt, “Modelling of floating-slab tracks with continuous slabs under oscillating moving loads,” J Sound Vib., vol 297, no 1–2, pp 37–54, 2006 [46] Y S Cheng, F T K Au, and Y K Cheung, “Vibration of railway bridges under a moving train by using bridge-track-vehicle element,” Eng Struct., vol 23, no 12, pp 1597–1606, 2001 [47] S C Mohanty, “Finite element modeling of a multilayered sandwich beam with viscoelastic core for vibration analysis,” Int Conf Model Simul Control, vol 10, pp 103–108, 2011 [48] Y H Chen and J T Sheu, “Dynamic characteristics of layered beam with flexible core,” J Vib Acoust Trans ASME, vol 116, no 3, pp 350–356, 1994 [49] J M Seelig and W H Hoppmann, “Normal mode vibrations of systems of elastically connected parallel bars,” J Acoust Soc Am., vol 36, no 2, 1964 [50] Z Oniszczuk, “Free transverse vibrations of elastically connected simply supported double-beam complex system,” J Sound Vib., vol 232, no 2, pp 387–403, 2000 [51] M Abu-Hilal, “Dynamic response of a double Euler-Bernoulli beam due to a moving constant load,” J Sound Vib., vol 297, no 3–5, pp 477–491, 2006 [52] A Mirzabeigy, R Madoliat, and M Vahabi, “Free vibration analysis of two parallel beams connected together through variable stiffness elastic layer with elastically restrained ends,” Adv Struct Eng., vol 20, no 3, pp 275– 287, 2017 [53] R Szilard, Theories and Aplications of Plate Analysis: Classical, Numerical and Engineering Methods Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc, 2004 [54] Stoker, Water waves: The mathematical theory with applications John Wiley & Sons, Inc, 1992 Tài liệu tham khảo 73 [55] T Sahoo, Mathematical techniques for wave interaction with flexible structures, 2013 [56] K K Ang and J Dai, “Response analysis of high-speed rail system accounting for abrupt change of foundation stiffness,” J Sound Vib., vol 332, no 12, pp 2954– 2970, 2013 [57] V H Nguyen and D Duhamel, “Finite element procedures for nonlinear structures in moving coordinates Part II: Infinite beam under moving harmonic loads,” Comput Struct., vol 86, no 21–22, pp 2056–2063, 2008 [58] G Dhatt, G Touzot, and E Lefranỗois, Finite element method London SW19 4EU, United Kingdom: John Wiley & Sons, Inc, 2012 [59] X V Nguyễn, T N T Cao, H V Bùi V H Lương, “Phương pháp phần tử chuyển động cho phân tích ứng nhiều lớp chịu tải trọng di chuyển vùng nước nơng”, Tạp chí Xây dựng Việt Nam, số 621, 118–122, 2019 [60] X V Nguyễn, T N T Cao, H V Bùi V H Lương, “Phân tích ứng xử mỏng vùng nước nông chịu tải trọng di chuyển sử dụng phương pháp phần tử chuyển động”, Tạp chí Xây dựng Việt Nam, số 621, 129, 2019 [61] C N A Nguyễn, “Phân tích động lực học FGM chịu tải trọng di động sử dụng phần tử chuyển động 2-D”, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh, 2015 [62] M P Trần, “Phân tích ảnh hưởng sóng biển đến đáp ứng động lực học kết cấu VLFS,” Luận văn Thạc sĩ, Đại học Cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh, 2017 [63] P K Nguyễn, “Phương pháp kết hợp phần tử biên phần tử hữu hạn phân tích trực hướng chịu tải trọng di động”, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh, 2018 [64] H V Bùi, “Phương pháp kết hợp phần tử biên phần tử hữu hạn phân tích nhiều lớp chịu tải trọng di động,” Đại học Cơng nghệ Tp Hồ Chí Minh, Tp Hồ Chí Minh, 2019 [65] P A Trần, “Phương pháp kết hợp phần tử biên phần tử chuyển động phân tích chịu tải trọng di động xét ảnh hưởng uốn dọc,” Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh, 2019 [66] Đ T Trịnh, “Phân tích động lực học composite chịu tải trọng di động sử dụng phương pháp BEM – MEM”, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Bách Khoa, Tp Hồ Chí Minh, 2020 [67] L V Hải, N X Vũ Kết cấu siêu lớn Phân tích Ứng dụng NXB Xây dựng, 2020 [68] “The Mega-Float, a floating airport prototype, Tokyo Bay, Japan.” Internet: https://www.researchgate.net/figure/The-Mega-Float-a-floating-airportprototype-Tokyo-Bay-Japan_fig1_283484673, March 2022 Tài liệu tham khảo 74 [69] “Vancouver Canada Heliport at the Harbour Waterfront with Generic Helicopters on Sunny Day in British Columbia” Internet: https://www.shutterstock.com/video/clip-15165997-vancouver-canada-heliport-harbour-waterfront-generic-helicopters, March 2022 [70] “Shirashima Oil Storage Company Terminal.” Internet: https://www.shimz.co.jp/en/works/jp_ene_199608_shirashimasekiyu.html, March 2022 [71] “Semi-submersible platform.” Internet: https://en.wikipedia.org/wiki/Semisubmersible_platform, March 2022 Phụ lục 75 PHỤ LỤC Một số đoạn mã lập trình chương trình MATLAB %% Read file input clc % No.file ifile=0; fprintf('No.file %d',ifile); NameProblem='Shallow water_MEM'; disp('Input'); %INPUTC: Input data %% Material E=[5E5,5E5]; % Young’s Modulus % kN/m2 nuy=[0.2,0.2]; % Possion’s ratio % 1/3 0.2 m=[0.923,0.923]; % Bulk destiny, ratio with destiny of water % Ref: 0.256 0.923 0.894 hs=[0.17,0.17]; % Thickness of plate% m 0.0545 5.7 D=E.*hs.^3./(12*(1-nuy.^2)); % Flexural rigidity of plate nmode=7; % Number of vibrational modes g=10; % Gravitational acceleration % m/s^2 r=1; % Water density % T/m3 1000 kw=[0,r*g]; cf=[0,1]; kcontact=r*g; %% Thermal parameter Tt=[80,50]; Tb=[50,20]; deltaT=[Tt(1)-Tb(1),Tt(2)-Tb(2)]; alphaT=[5.1E-5,5.1E-5]; MTx=[0,0]; MTx(1)=Thermalload(E(1),alphaT(1),deltaT(1),nuy(1),hs(1),'x'); MTx(2)=Thermalload(E(2),alphaT(2),deltaT(2),nuy(2),hs(2),'x'); MTy=[0,0]; MTy(1)=Thermalload(E(1),alphaT(1),deltaT(1),nuy(1),hs(1),'y'); MTy(2)=Thermalload(E(2),alphaT(2),deltaT(2),nuy(2),hs(2),'y'); MTxy=[0,0]; %% Structual damping tysocan=0; % Damping ratio %% Geometry Ls=400; bs=200; M_Ls=Ls; % Length of structure % m 9.75 300 M_bs=bs; % Width of structure % m 60 1.95 M_Lt=M_Ls; % Length of fluid domain M_Bt=M_bs; % Width of fluid domain h=2; % Depth of fluid domain % m %% Type of math: 1: Constant Panel, 2: Linear Panel type=2; %% Virtual damping L0=48; gamma=1000; delta=Ls/2-L0; %% Type analysis typeanalysis='quasi-static'; % 'transiant' 'quasi-static' % Type model % Sym='No'; Phụ lục 76 % Characteristic parameters lamdc=2*pi*(D*M_bs/(r*g)).^(1/4); % The characteristic length Suzuki 2*pi*(D*M_bs/(10))^(1/4) Ldc=(D/(r*g)).^(1/4); % The characteristic length (D/(r*g))^(1/4); % Takizawa Cmin=1.325*sqrt(g*Ldc); % The minimun critical phase speed, deep water Cgmin=0.8779*(g^3*D/r).^(1/8); % The minimum group critical phase speed, deep water LambdaC=0.1*2*pi*Ldc; % Takizawa HesocanBf=cf/2./(g*r*m.*hs).^(1/2); % Takizawa HesocanBVir=gamma/2./(g*r*m.*hs).^(1/2); %% Mesh dx=4;dy=4;dz=1; dxext=4; M_nx=2*fix(M_Ls/2/dx); %Number of panel in x direction: M_ny=2*fix(M_bs/2/dy); %Number of panel in y direction: nomtype=['thinplate4node']; % Type of structural element used in problems %% Moving load v=4; % Speed of load (m/s) [5.5 5.7 6.2 6.3 6.4 6.5 10 11 12] P0=[-2.35,0]; % kN 7500 positionP0=[M_Ls/2,M_bs/2]; %% Set time tmin=0.01;dt=0.01;tmax=5; t=[tmin:dt:tmax]; Timedata=[tmin tmax dt]; %% Run NameProblem=[NameProblem '_' typeanalysis]; MEM_MainProgram_MPM_Shallowwater %% - Mesh -% if strcmp(Sym,'Yes')==0 %Mesh data for structural domain % Discretizing structure into node rectangular element % [~,~,~,~,~,~,M_kconecpanel,M_X,M_Y,~,~,~,~,~]=Meshpanel(M_nx,M_ny,M_Ls,M_ bs); [vcor,kconnec]=Meshpanel2(2*L0,M_bs,dx,dy,Ls/2-L0,dxext,positionP0); M_X=vcor(:,1)';M_Y=vcor(:,2)'; M_kconecpanel=kconnec; switch [deblank(nomtype),'_ke'] case 'moveplate9_ke' % Transform node element into node element [M_vcor,M_kconec]=updatemeshplate9(M_kconecpanel,M_X,M_Y); case 'thinplate4node_ke' M_vcor=[M_X;M_Y]'; M_kconec=M_kconecpanel; end %% Discretizing fluid domain N=size(M_kconecpanel,1); fprintf('Number of panels %d.\n',N); % - Boundaryconditions %[ bcdof ] = boundary_condition(nx/2,ny/2,'C-C-C-C' ); bcdof=[]; fbcdof=[]; for i=1:size(M_vcor,1) if M_vcor(i,1)==0 ||M_vcor(i,1)==M_Ls %|| M_vcor(i,2)==M_bs || M_vcor(i,2)==0 bcdof=[bcdof,3*i-[2 0]]; Phụ lục 77 fbcdof=[fbcdof,i]; end end %% Moving element method % Forming table used for analysis M_nelt=size(M_kconec,1); % Total number of element M_ktypel=ones(1,M_nelt); % Type of element Multi_Plate=struct('K',[], 'VK',[], 'V2K',[], 'M',[], 'C',[], 'VC',[], 'Force',[], 'Staticforce',[], 'ndlt',[], 'kcond',[]); %% for iplate=1:length(E) M_vprelg=[m(iplate) E(iplate) nuy(iplate) hs(iplate) 0 kw(iplate) cf(iplate) MTx(iplate) MTy(iplate) MTxy(iplate)]; % Array contains properties of element's groups M_nprel=12; % Total properties using for analysis M_kprop=ones(1,M_nelt); % Index of properties group for each element % Construct MEM matrix disp('Construct MEM matrix'); [Ks,Kw,V_K,V1_K,V_C,Ms,Cs,vfg,PHI,EIGV,ndlt,kcond]= MEM_global_matrix(M_vcor,M_kconec,bcdof,nomtype,M_ktypel,M_vprelg,M_kprop ,nmode,tysocan); % Natural frequency f_Natural=sqrt(EIGV)/(2*pi); omega_Natural=sqrt(EIGV); Matrantanso=[]; Vectortysocan=[]; for i=4:7 Matrantanso=[Matrantanso;1/2*[1/omega_Natural(i,i) omega_Natural(i,i) omega_Natural(i,i)^3 omega_Natural(i,i)^5]]; Vectortysocan=[Vectortysocan;tysocan]; end Hesocan=Matrantanso\Vectortysocan; hesocan=Hesocan(2); [V1_Kstr,Cstrc]=MEMdampStrc(M_vcor,M_kconec,nomtype,M_ktypel,M_vprelg,M_k prop,hesocan); [Vir_V1_K,Vir_C]=virtualdamp(M_vcor,M_kconec,gamma,delta,L0,Ls,bs,positio nP0(1)); %% The global vector force for iposition=1:size(positionP0,1) vfcg=zeros(ndlt,1); positionV=find(M_vcor(:,1)==positionP0(iposition,1) & M_vcor(:,2)==positionP0(iposition,2)); if size(P0,1)==1 vfcg(3*positionV-2,1)=P0(1,iplate); vfg=vfg+vfcg; %global loadvector F_vehicle=kron(vfg,External_Load(t,1,0)); else vfcg(3*positionV-2,1)=1; vfg=vfg+vfcg; %global loadvector Phụ lục 78 F_vehicle=kron(vfg,P0(1,iplate)); end end %% Add each of structural matrixes of plate Multi_Plate(iplate).K=Ks+Kw; Multi_Plate(iplate).VK=V1_K+V1_Kstr+Vir_V1_K; Multi_Plate(iplate).V2K=V_K; Multi_Plate(iplate).M=Ms; Multi_Plate(iplate).C=Cs+Cstrc+Vir_C; Multi_Plate(iplate).VC=V_C; Multi_Plate(iplate).ndlt=ndlt; Multi_Plate(iplate).Force=F_vehicle; Multi_Plate(iplate).Staticforce=vfg; Multi_Plate(iplate).kcond=kcond; end %% Contact matrix M_Kcontact=sparse(Multi_Plate(1).ndlt+Multi_Plate(2).ndlt, Multi_Plate(1).ndlt+Multi_Plate(2).ndlt); for icor=1:size(M_vcor,1) M_Kcontact_e=kcontact*dx*dy*[1 -1;-1 1]; kloce=[3*icor-2, Multi_Plate(1).ndlt+3*icor-2]; M_Kcontact(kloce,kloce)=M_Kcontact(kloce,kloce)+M_Kcontact_e; end %% Static deflection % Stiffness matrix K=sparse([Multi_Plate(1).K,zeros(Multi_Plate(1).ndlt,Multi_Plate(2).ndlt) ; zeros(Multi_Plate(2).ndlt,Multi_Plate(1).ndlt), Multi_Plate(2).K]); K=K+M_Kcontact; V_K=sparse([Multi_Plate(1).VK,zeros(Multi_Plate(1).ndlt,Multi_Plate(2).nd lt); zeros(Multi_Plate(2).ndlt,Multi_Plate(1).ndlt), Multi_Plate(2).VK]); V2_K=sparse([Multi_Plate(1).V2K,zeros(Multi_Plate(1).ndlt,Multi_Plate(2) ndlt); zeros(Multi_Plate(2).ndlt,Multi_Plate(1).ndlt), Multi_Plate(2).V2K]); % Mass matrix M=sparse([Multi_Plate(1).M,zeros(Multi_Plate(1).ndlt,Multi_Plate(2).ndlt) ; zeros(Multi_Plate(2).ndlt,Multi_Plate(1).ndlt), Multi_Plate(2).M]); % Damping matrix M_Cs=sparse([Multi_Plate(1).C,zeros(Multi_Plate(1).ndlt,Multi_Plate(2).nd lt); zeros(Multi_Plate(2).ndlt,Multi_Plate(1).ndlt),Multi_Plate(2).C]); V_C=sparse([Multi_Plate(1).VC,zeros(Multi_Plate(1).ndlt,Multi_Plate(2).nd lt); zeros(Multi_Plate(2).ndlt,Multi_Plate(1).ndlt),Multi_Plate(2).VC]); % Force Vector vfg=[Multi_Plate(1).Staticforce;Multi_Plate(2).Staticforce]; %% Static displacement kcond=[Multi_Plate(1).kcond,Multi_Plate(2).kcond]; Wstatic=StaticDeflection(vfg,K,kcond); % Wstatic1=Wstatic(1:Multi_Plate(1).ndlt,1); Wstatic2=Wstatic(Multi_Plate(1).ndlt+[1:Multi_Plate(2).ndlt],1); VerDispStatic1=Wstatic1(1:3:end); VerDispStatic2=Wstatic2(1:3:end); % clear Ks Phụ lục 79 disp('finish') %% Fluid Matrix disp('Construct Hsh matrix'); Hsh=MatrixHsh(M_vcor,M_kconec,h); fndlt=size(Hsh,1); disp('finish') %% Interface between fluid and structure disp('Matrix M_L'); [M_L2,M_Ldr]=MatrixL_L2_Hermite(M_vcor(:,1),M_vcor(:,2),M_kconec); disp('Matrix Q'); [Q1,Q2]=MatrixQ_Hermite(M_vcor(:,1),M_vcor(:,2),M_kconec); disp('finish') %% Solution switch typeanalysis case 'transiant' for icase=1:size(v,2) % %% % icase=1; ifile=ifile+1; fprintf('No.file %d.\n',ifile); M_Cstong=(v(icase)*V_C)+M_Cs; Ktong=K+v(icase)^2*V2_K+v(icase)*V_K; %% w=[wtop wbot phi]; sndlt=Multi_Plate(1).ndlt+Multi_Plate(2).ndlt; ndltt=sndlt+fndlt; sndltbot=Multi_Plate(end).ndlt; klocebotplate=[sndlt-sndltbot+1:1:sndlt]; klocefluid=sndlt+[1:fndlt]; kloceplate=[1:sndlt]; A0=sparse(ndltt,ndltt); A0(1:sndlt,1:sndlt)=M; A0(klocebotplate,klocefluid)= r*M_L2; A0(klocefluid,[klocebotplate,klocefluid])=[Q1,-Hsh]; F_vehicle=[Multi_Plate(1).Force;Multi_Plate(2).Force]; F0=[F_vehicle(:,1);zeros(fndlt,1)]; sol=A0\F0; ddW=sol(kloceplate,1); dPhi=sol(klocefluid,1); %% F0(kloceplate)=-M_Cstong*ddW; F0(klocebotplate)=F0(klocebotplate)-r*v(icase)*M_Ldr*dPhi; F0(klocefluid)=v(icase)*Q2*ddW(klocebotplate); sol=A0\F0; ddPhi=sol(klocefluid,1); %% Initial value sol=zeros(ndltt,1); dsol=[zeros(sndlt,1);dPhi]; ddsol=[ddW;ddPhi]; %% Generalize matrix A=sparse(ndltt,ndltt); A(1:sndlt,1:sndlt)=M; B=sparse(ndltt,ndltt); B(1:sndlt,1:sndlt)=M_Cstong; B(klocebotplate,klocefluid)=r*M_L2; B(klocefluid,[klocebotplate,klocefluid])=[Q1,sparse(fndlt,fndlt)]; Phụ lục 80 C=sparse(ndltt,ndltt); C(1:sndlt,1:sndlt)=Ktong; C(klocebotplate,klocefluid)=r*v(icase)*M_Ldr; C(klocefluid,[klocebotplate,klocefluid])=[-v(icase)*Q2,-Hsh]; %% Newmark- coefficient anpha=1/2; beta=1/2; Mn=A+anpha*dt*B+beta*dt^2/2*C; %% Time marching %% Matrix A, R % Imposed boundary condition % %% Imposed boundary condition % fkcond=zeros(1,fndlt); % fkcond(fbcdof)=ones(1,length(fbcdof)); % sfkcond=[kcond,fkcond]; %% for i=1:size(t,2)-1 R=B*(dsol(:,i)+dt*((1-anpha)*ddsol(:,i)))+ C*(sol(:,i)+dt*dsol(:,i)+dt^2/2*(1-beta)*ddsol(:,i)); ddsol(:,i+1)=StaticDeflection([-F_vehicle(:,i+1);zeros(fndlt,1)]R,Mn,sfkcond); dsol(:,i+1)=dsol(:,i)+dt*((1-anpha)*ddsol(:,i)+anpha*ddsol(:,i+1)); sol(:,i+1)=sol(:,i)+dt*dsol(:,i)+dt^2/2*((1beta)*ddsol(:,i)+beta*ddsol(:,i+1)); fprintf('step= %d / %d \n',i,length(t)) end %% w=sol(klocebotplate,:); w1=sol(1:Multi_Plate(1).ndlt,:); Phi=sol(klocefluid,:); CV_VLFS_t=w(1:3:end,:); CV_VLFS_t1=w1(1:3:end,:); Centerline=[0:M_Ls/M_nx:M_Ls]; ix=[]; for i=1:size(Centerline,2) ix=[ix find(M_X==Centerline(i))]; end Node_Centerline= find(M_Y(ix)==M_bs/2); % Save variable disp('Save variable'); fileName=[NameProblem sprintf('%d %d_%d_V_%g mat',ifile,dx,dy,v(icase))]; % save(fileName); save(fileName,'CV_VLFS_t','w','VerDispStatic' ,'Wstatic','M_kconec','M_vcor', 'M_nx','M_ny','M_X','M_Y','Centerline', 'Ls','bs','tmin','dt','tmax'); end %% -case 'quasi-static' %% for icase=1:size(v,2) ifile=ifile+1; fprintf('No.file %d.\n',ifile); Phụ lục 81 %% Imposed boundary condition fkcond=zeros(1,fndlt); fkcond(fbcdof)=ones(1,length(fbcdof)); sfkcond=[kcond,fkcond]; %% Ktong=K+v(icase)^2*V2_K+v(icase)*V_K; sndlt=Multi_Plate(1).ndlt+Multi_Plate(2).ndlt; ndltt=sndlt+fndlt; sndltbot=Multi_Plate(end).ndlt; klocebotplate=[sndlt-sndltbot+1:1:sndlt]; klocefluid=sndlt+[1:fndlt]; kloceplate=[1:sndlt]; F=zeros(ndltt,1); A=sparse(ndltt,ndltt); A(1:sndlt,1:sndlt)=Ktong; A(klocebotplate,klocefluid)=r*v(icase)*M_Ldr; A(klocefluid,[klocebotplate,klocefluid])=[-v(icase)*Q2,-Hsh]; F(1:sndlt)=vfg; sol=StaticDeflection(F,A,sfkcond); w_quast=sol(klocebotplate,1); w_quast1=sol(1:Multi_Plate(1).ndlt,:); CV_VLFS_t=w_quast(1:3:end,:); CV_VLFS_t1=w_quast1(1:3:end,:); %% Centerline=[0:M_Ls/M_nx:M_Ls]; ix=[]; for i=1:size(Centerline,2) ix=[ix find(M_X==Centerline(i))]; end Node_Centerline= find(M_Y(ix)==M_bs/2); % Save variable disp('Save variable'); fileName=[NameProblem sprintf('%d %d_%d_V_%g mat',ifile,dx,dy,v(icase))]; % save(fileName); save(fileName,'CV_VLFS_t1','w_quast1','CV_VLFS_t','w_quast', 'VerDispStatic1','VerDispStatic2' ,'Wstatic1','Wstatic2','M_kconec','M_vcor', 'M_nx','M_ny','M_X','M_Y','Centerline', 'Ls','bs'); end end %% % dlmwrite('MatrixGdr.txt',A); % clear Gdr % A(:,Farregion)=0; % Use to solve intial value % A(Farregion,:)=0; % diagA=zeros(N,1); % diagA(Farregion)=ones(length(Farregion),1); % A=A+sparse([1:N],[1:N],diagA); % Sol_Phi_quast(Farregion)=0; Lý lịch trích ngang 82 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: NGUYỄN TẤN LỘC Ngày, tháng, năm sinh: 01/02/1995 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Địa liên lạc: A03 Chung cư Bình Thới, Phường 8, Quận 11, Tp Hồ Chí Minh Số điện thoại: 091 456 1295 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 2014 – 2019: Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng dân dụng công nghiệp, trường Đại học Văn Lang; 2019 – 2022: Học viên Cao học chuyên ngành Kỹ thuật Xây dựng dân dụng công nghiệp, trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM