(Luận văn) tính toán ổn định cho bồn đựng chất lỏng có dạng vỏ nón làm bằng vật liệu composite

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRẦN VĂN ĐIỂN lu an va n TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH CHO BỒN ĐỰNG CHẤT LỎNG to p ie gh tn CÓ DẠNG VỎ NÓN LÀM BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE w d oa nl Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hóa Nơng- Lâm nghiệp ll u nf va an lu Mã số: 60.52.14 oi m z at nh z TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT m co l gm @ an Lu n va ac th Hà Nội - 2011 si i LỜI CẢM ƠN Sau kết thúc trình học tập nghiên cứu chương trình đào tạo sau đại học, chuyên ngành Máy thiết bị giới hóa nơng -lâm nghiệp Trường Đại học Lâm nghiệp Tôi nhận thực nghiên cứu đề tài khoa học với nội dung: “Tính tốn ổn định cho bồn đựng chất lỏng có dạng vỏ nón làm vật liệu composite ” Đến tơi hồn thành đề tài nghiên cứu, có kết ngồi nỗ lực cố gắng thân cịn có hướng dẫn bảo tận tình lu Thầy Cơ Trường Đại học Lâm nghiệp, động viên chia sẻ bạn an bè đồng nghiệp va n Nhân dịp tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới: to - Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp - Các Thầy Cô khoa đào tạo sau đại học Trường Đại học Lâm nghiệp p ie gh tn - Ban giám hiệu Trường Cao đẳng Cơ điện Nông nghiệp Nam Bộ nl w - Thầy giáo TS VŨ KHẮC BẢY trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ tơi d oa q trình thực đề tài an lu Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số u nf va liệu, kết nêu luận văn trung thực, trích dẫn luận văn có xuất sứ cụ thể có sở khoa học ll oi m z at nh Cần Thơ tháng năm 2011 Học viên z l gm @ m co Trần Văn Điển an Lu n va ac th si ii MỤC LỤC Nội dung Trang an n va Mục lục ii Danh mục bảng iv Danh mục hình v MỞ ĐẦU Chương : TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Các nghiên cứu lý thuyết 1.2 Đặt toán tn to i gh lu Lời cảm ơn p ie 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Các bước thực nghiên cứu w 1.5 Đối tượng - Phạm vi nghiên cứu - Khả ứng dụng oa nl 1.6 Nội dung trình bày luận văn d 10 lu an 1.7 Các kết đạt luận văn 11 va Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN ll u nf 12 2.1 Các hệ thức lý thuyết đàn hồi oi m 12 2.2 Các hệ thức lý thuyết màng vỏ tròn xoay z at nh 13 2.2.1 Định nghĩa ký hiệu 13 z 2.2.2 Phương trình cân vỏ tròn xoay chịu tải đối xứng trục gm @ 17 2.2.3 Trạng thái ứng suất màng vỏ nón chịu áp lực thủy tĩnh m co l trọng 21 2.3 Khái niệm ổn định hệ thức ổn định theo tiêu chuẩn tĩnh an Lu 25 n va ac th si iii 2.4 Phương trình ổn định vỏ nón trịn xoay theo tiêu chuẩn tĩnh 26 Chương : ỔN ĐỊNH CỦA BỒN ĐỰNG CHẤT LỎNG CÓ DẠNG 30 VỎ NÓN 3.1 Ổn định vỏ nón chịu áp lực thủy tĩnh trọng lượng thân 30 3.2 Giải toán ổn định vỏ bồn hình nón chịu áp lực thủy tĩnh 33 trọng lượng thân lu an Chương KẾT QUẢ TÍNH TỐN VỚI CÁC SỐ LIỆU CỤ THỂ 40 4.1 Cơng cụ tính tốn 40 4.2 Các kết tính tốn 40 n va tn to 4.2.1 Tính tốn với thơng số vật liệu bê-tơng cốt thép 41 4.2.2 Tính tốn với thơng số vật liệu composite 42 gh 4.2.3 Cách sử dụng đồ thị để tìm độ dầy tổi thiểu h* vỏ bồn 44 4.3 Nhận xét kết tính tốn p ie 44 Chương KẾT LUẬN w 46 d PHỤ LỤC oa nl TÀI LIỆU THAM KHẢO ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si iv DANH MỤC BẢNG Tên hình STT Trang Bảng 4.1 Kết tính tốn 41 Bảng 4.2 Kết tính tốn 43 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si v DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ STT Tên hình Trang Hình 1.1 Hình ảnh q trình thi cơng xây dựng tháp chứa nước hình nón lu an Hình 1.2 Tháp chứa nước hình nón Trảng Bom – Đồng Nai Hình 2-1 13 Hình 2-2 13 Hình 2-3 18 Hình 2-4 19 Hình 2-5 20 n va tn to Hình 2-6 21 p ie gh Hình 2-7 22 10 Đồ thị 4.1 oa 42 11 Đồ thị 4.2 43 nl w d ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si MỞ ĐẦU Việc xây dựng bồn đựng chất lỏng nói chung xây dựng bồn chứa nước nói riêng nơi cơng cộng, ngồi việc phục vụ nhu cầu sản xuất sinh hoạt cịn mang tính thẩm mỹ cao Chính có nhiều nơi xây dựng bồn chứa nước dạng vỏ nón với sức chứa 200 m3, chúng xây dựng với vật liệu bê tơng cốt thép Vì việc thi cơng cơng trình vât liệu có khối lượng riêng lớn bê tơng gặp nhiều khó khăn phải thiết kế hệ thống cốt - pha để đổ bê tông lu Mặt khác thân bê tơng vật liệu có khối lượng lớn, nên tính tốn ta an n va phải kể đến lượng thân vật liệu tn to Bồn đựng chất lỏng ( tháp nước ) với kích thước lớn làm vật liệu gh kim loại vật liệu composite Bồn nước có dạng vỏ nón đặt p ie trụ giá đỡ Do áp lực thủy tĩnh chất lỏng nên thành w bồn nước xuất ứng xuất , chuyển vị Với kích thước khác ( độ oa nl dầy vỏ, bán kính , độ dài đường sinh ), với thông số vật liệu khác d có cường độ ứng xuất khác vỏ dẫn đến lu va an giới hạn ổn định khác ll u nf Sự ổn định kết cấu nằm ngồi giới hạn đàn oi m hồi Mất ổn định giới hạn đàn hồi tức kết cấu ổn định làm z at nh việc giới hạn đàn hồi ( chưa có vùng dẻo xuất hiện) Mất ổn định giới hạn đàn hồi tức kết cấu ổn định có vùng xuất z dẻo gm @ Trong nội dung nghiên cứu yêu cầu thực tiễn nên xét ổn định l m co giới hạn đàn hồi bồn đựng chất lỏng dạng vỏ nón an Lu Với kết cấu hình học vỏ cho, với tham số vật liệu ban đầu, tải thay đổi theo tham số T Khi gia tải ( tức thay đổi T) dẫn đến hai n va ac th si giá trị T : giá trị Ts ứng với tải làm cho kết cấu xuất vùng dẻo giá trị T0 ứng với tải làm cho kết cấu ổn định giá trị T0 lớn Ts (khi xét ổn định đàn dẻo) Do yêu cầu kết cấu làm việc ổn định giới hạn đàn hồi nên trường hợp nghiên cứu ta lấy giá trị lực tới hạn ứng với tham số T* = (T0 , Ts) Ngoài việc dùng vật liệu kim loại để xây dựng bồn chứa chất lỏng, người ta dùng loại vật liệu dạng composite : bê tông cốt sắt, ê-pôsi với cốt sợi vải thường sợi các-bon, sợi thủy tinh Với vật liệu lu composite khác có tính khác đồng thời việc thi an n va cơng dễ dàng xây dựng bồn có sức chứa lớn thường tạo vật liệu thi cơng trường, việc làm cho q trình gh tn to cao chẳng hạn dùng vật liệu composite dạng ê- pô-si với cốt sợi vải p ie thi công dễ dàng tiết kiệm nhiều thời gian tất nhiên có lợi mặt w kinh tế (vì giá thành vải thường nhựa ê-pô-si không đắt) oa nl Nghiên cứu ổn định vỏ nón làm vật liệu composite chịu áp lực d thủy tĩnh giúp cho việc xây dựng bồn đựng chất lỏng có dạng vỏ nón lu va an làm việcđược an toàn tối ưu vật liệu xây dựng u nf Chính lẽ đó, việc tính tốn để thay vật liệu cho q trình xây dựng ll dạng kết cấu cần thiết oi m z at nh Tính tốn cách chi tiết để tối ưu hóa có chương trình tính thuận tiện cho việc thiết kế thi công xây dựng bồn nước dạng vỏ z nón vật liệu composite chưa có đầy đủ @ l gm Để nâng cao hiệu sử dụng bồn đựng chất lỏng dạng vỏ m co nón vật liệu composite, đồng thời xuất phát từ sở khoa học thực tiễn trên, tơi thực đề tài: “Tính tốn ổn định cho bồn đựng chất an Lu lỏng có dạng vỏ nón làm vật liệu composite ” n va ac th si Chương TỔNG QUAN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Các nghiên cứu lý thuyết 1.1 Nghiên cứu ổn định kết cấu học vấn đề quan tâm Trên sở lý thuyết đàn hồi mà có quan hệ ứng suất – biến dạng theo Húc, người ta giải nhiều toán ổn định giới hạn đàn hồi kết cấu dạng bản, vỏ Sự phát triển lu an nghiên cứu học đàn dẻo với mô hình lý thuyết đàn dẻo khác nhau, va n người ta có kết nghiên cứu ổn định đàn – dẻo số dạng ie gh tn to kêt câu vỏ mỏng dưựa số tiêu chuẩn ổn định Bài oán ổn định vỏ có dạng trịn xoay đề cập đến [1] , p [3] ,[4] Trong cơng trình tác giả xây dựng phương nl w trình ổn định đàn – dẻo cho kết cấu vỏ dạng trịn xoay Cơng trình [4] có d oa nghiên cứu ổn định đàn - dẻo vỏ nón chịu áp suất ngồi, cơng trình va an lu tác giả có xét đến ảnh hưởng đặc trưng vật liệu đến giá trị lực oi m với giá trị lực tới hạn h ) đối L ll u nf tới hạn xét đến ảnh hưởng độ mỏng vỏ ( qua tỷ số z at nh Bồn nước dạng vỏ nón chịu tải ngồi áp lực thủy tĩnh, ta chọn tham số tải ngồi trọng lượng riêng chất lỏng :  T Do có kể z gm @ đến trọng lượng thân vỏ nên ta gọi trọng lượng riêng vỏ  B hay m co chiều dầy vỏ) l trọng lượng riêng đơn vị diện tích mặt q ( với q =  B h , h an Lu n va ac th si lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z @ m co l gm Hình 1.1 Hình ảnh q trình thi cơng xây dựng tháp chứa nước hình nón an Lu n va ac th si 34   h 2  (2) (1) 4n (4) (3) Cn     2t W  4W  W  W  2 W(1)  t t t sin   18  L    4n 8n 2n  L (2) W  W  W  W  24 cot g  +   tsin  t sin  t sin  t   h + T L sin   (1) (1  t)2 (1  2t).W(2)  n (1  t).W    t(1  t)sin .W  h   t   1 t2  W(1) + W(2)  tg.n W   cosn  2.cos  cos    + B  (3-18) lu an U(t) = (t – b) ( t – 1)2 n va Để thỏa mãn điều kiện biên (3-13) , (3-14) ta chọn hàm : tn to gh V(t) = ( t – b) (t – 1) p ie W(t) = ( t – b)2 (t – 1) nl w Khi ta có : d oa U(t) = t3 - (2 + b)t2 + (1 + 2b)t - b an lu U(1) = 3t2 - (4 + 2b) t + (1 + 2b) u nf va U(2) = 6t - (4 + 2b) ll V(t) = t2 - (1 + b)t + b oi z at nh V(2) = m V(1) = 2t - (1 + b) z W(t) = t3 - (1 + 2b) t2 + (2b + b2) t - b2 m co an Lu W(4) = l W(3) = gm W(2) = 6t - (2 + 4b) @ W(1) = 3t2 - (2 + 4b) t + ( 2b + b2) n va ac th si 35 Thay vào biểu thức (3-16) – (3-18) ta :  (t, )  An a11(t)  Bn a12 (t)  Cn a13 (t) cosn  (3-19) n 1  (t, )  An a 21(t)  Bn a 22 (t)  Cn a 23 (t) sin n  (3-20) n 1  (t, )  An a 31 (t)  Bn a 32 (t)  n 1 lu  (0)   h L (1) (2) (3) Cn a 33 (t)  a 33 (t).   Ta 33 (t)    Ba 33 (t)  cosn  L h    an (3-21) va n ie gh tn to  n2   (1  2b)n a11 (t)  16  t  12  4b    2sin   2sin    p a12 (t)    (b2  2b)n   b2 n  t   2b      2b   2sin    2sin   t   nl w n (1  b)n 5b.n t   2sin  sin  2sin  t d oa a13 (t)  cot g t  cot g.(2b  b2 )  2b2 cot g lu 14.n n(22 11b) n (8 16b) 5b.n t  t   2sin  2sin  2sin  2sin  t u nf va an a 21 (t)   t ll  2n  2n (1 b)  2n b b  a 22 (t)     t     sin   sin    sin   t oi m z at nh 2ncos  2n(1  2b)cos  2n(2b  b2 )cos  2nb2 cos  a 23 (t)   t  t   sin  sin  sin  sin  t z l gm 4n cot g 4n(1  b)cot g 4nb.cot g t   3sin  3sin  3sin  t m co a 32 (t)   10cot g 8(2  b)cot g 4b.cot g t  t  (4b  2)cot g  3 t @ a 31 (t)   an Lu n va ac th si 36 4cot g2 4(1  2b)cot g2 4(2b  b2 )cot g2 t  t   3 b cot g 2 t (0) a 33 (t)    n2 1 2n (1  2b)  n n4  a (t)    1   18 8  16b  sin   sin  t + sin  9sin      (1) 33  2n (b2  2b)  n 2 2  8b  4b   4b  2b  + 18  sin   sin  t lu  8n 2b2 2n 4b2      18  sin  sin   t an n va tn to (26  16b)sin     (2) a 33 (t)  T 5sin  n  t  n (2  2b)   t    p ie gh  (b2  8b  3)sin  n2 (b2  4b 1) t + oa nl w (1  2b)    n (2b2  2b)   b2  2b  1 sin  t  b2n  sin      d    6b   (3) a 33 (t)  B n tg t   1  2b  n 2tg  t   cos   cos   an lu ll u nf va   2b  b2   1  2b     2b  b2  n tg t    b2n 2tg    cos   cos m oi Áp dụng phương pháp Bubnov – Galerkin ta : z at nh * nhân hai vế (1-19) với U(t).cosk  z * nhân hai vế (1-20) với V(t).sin k  gm @ * nhân hai vế (1-21) với W(t).cosk  2  dt  (t, )(t  b)(t  1) cosk.d  an Lu b m co l lấy tích phân tồn mặt nón, tức thực tích phân : n va ac th si 37 2 b 2  dt  (t, )(t  b)(t  1)sin k.d  ; k  1 N (3-22)  dt  (t, )(t  b) (t  1)cosk.d  b ý hàm (t, ) ; (t, ) ; (t, ) có dạng chuỗi với số hạng thứ n tích hàm phụ thuộc t hàm dạng cosn  sinn  Do tính chất trực giao hàm lượng giác nên với k  n tích phân với k  n ta nhận phương lu an trình đại số tuyến tính ( vế phải 0) hệ số A n , Bn , n va Cn Vì hệ số không đồng thời nên định thức ma trận hệ tn to số phải dẫn đến phương trình bậc T cho ta xác định Viết cách tường minh thực (1-22) ta dẫn đến N hệ p ie gh lực tới hạn ổn định nl w phương trình đại số tuyến tính có dạng : d oa   d11An  d12Bn   d 21An  d 22Bn   d A  d B   31 n 32 n    (3-23) va an lu d13Cn d 23Cn ll u nf   h 2 (1)  L  (2)  (3) (0) d  d   d   d    33   33 T 33 B 33  Cn h  L    oi m z at nh n  1 N Do An , Bn , Cn không đồng thời 0, nên định thức ma trận hệ số z m co l gm @ phải 0, tức ta có N phương trình dạng : an Lu n va ac th si 38 d11 d12 d 21 d 22 d13 d 23 d31 d32   h 2 (1)  L  (2)  (3) (0)    d33   .d33 T  d33 B  d33  h  L   0 (3-24) Mỗi phương trình dạng (1-24) phương trình bậc biến T , giải ta lấy nghiệm thực sau lấy giá trị có trị tuyệt đối nhỏ số N giá trị tìm lu Trong biểu thức ta ký hiệu : an va a n d11 = (t)(t  b)(t  1) dt ; d12 =  a12 (t)(t  b)(t  1) dt ; 11 b tn to b ie gh d13 =  a13 (t)(t  b)(t  1)2 dt p b a (t)(t  b)(t  1)dt ; (3-25) w 21 nl d21 = d oa b 1 an lu d22 =  a 22 (t)(t  b)(t  1)dt ; d23 =  a 23 (t)(t  b)(t  1)dt (t)(t  b) (t  1)dt ; d32 =  a 32 (t)(t  b)2 (t  1)dt ; 31 m b ll a u nf d31 = b va b b oi 1 (1) 33 (2) 33 z at nh (2) (t)(t  b)2 (t  1)dt d   a (t)(t  b) (t  1)dt ; d   a 33 (1) 33 b b z b (0) 33 b l gm (3) 33 @ (0) d   a (t)(t  b) (t  1)dt ; d   a 33 (t)(t  b)2 (t  1)dt (3) 33 tổng quát sau : m co Để tính tích phân q trình tính tốn, ta áp dụng công thức an Lu n va ac th si 39 d1 d d3   c t  c t  c t  c t  c     a 3t  a 2t  a1t  a  dt = b  t t t  c 4a c a c a c a c a c a  b8   3 1  b7   2 1  b6  +  = + c4a  c3a1  c2a  c1a c a c a c a c a  b5   1 1  b4  +  + c a  c a  d a  d 2a c2a  c1a1  c0a  d1a  b3  + 0 1  b2  +   +  c0a  d1a1  d2a  d3a  1  b    d1a  d2a1  d3a  ln b  lu an 1  d a   +  d2a  d3a1   1    1 b b   n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 40 Chương KẾT QUẢ TÍNH TỐN VỚI CÁC SỐ LIỆU CỤ THỂ 4.1 Cơng cụ tính tốn Việc tính tốn đề tài thực theo chương trình tự viết Visual Basic Phần mềm có giao diện thuận lợi thay đổi thông số vật liệu hay hình học kết cấu bồn vỏ nón Các kết tính tốn kết xuất sang môi trường : Word , Excel, PDF , Code lu chương trình trình bày phần phụ lục an Vì mục đích đề tài đặt : n va 4.2 Các kết tính tốn tn to ie gh  Cố định thông số : L , h ,  , x0 , E ,  ,  B , cần tính toán giới p hạn  T để kết cấu làm việc ổn định giới hạn đàn hồi oa nl w  Cố định thông số : L ,  , x0 , E ,  ,  B trọng lượng riêng d chất lỏng  T , cần tính tốn độ dầy h nhỏ để kết cấu làm lu va an việc ổn định giới hạn đàn hồi u nf Vì lẽ đó, tính tốn theo hai hướng kết : ll Với thơng số vật liệu thơng số hình học kết cấu bồn oi m z at nh vỏ nón xác định, với tác dụng lực ngồi dạng áp lực thủy tĩnh vỏ bồn ổn định với giá trị trọng lượng riêng  T chất lỏng bao z nhiêu @ h hay độ dầy h vỏ L m co vỏ l gm Nội dung thể qua mối liên hệ giá trị tới hạn  T độ mảnh an Lu n va ac th si 41 Với thông số vật liệu thơng số hình học kết cấu bồn vỏ nón xác định, với tác dụng áp lực thủy tĩnh chất lỏng có trọng lượng riêng  T xác định, cường độ ứng suất cực đại , tọa độ Các nội dung yêu cầu thể bảng kết tính tốn 4.2.1 Tính tốn với thông số vật liệu bê-tông cốt thép : Các thông số vật liệu ( vật liệu Bê – tông cốt thép M 300) : E = 0,28 106 kG/cm2 ;  B = 0.0022 kG/cm3 ,  u = 120 kG/cm2 (c) lu Các thơng số hình học bồn vỏ nón : an n va độ dài đường sinh L : 600 cm ; góc mở  = 350 ; tn to đường kính cột trụ đỡ : 138 cm gh Số số hạng lấy chuỗi : 16 ; số điểm tọa độ lấy đường sinh L p ie tính tốn : 20 Cường độ ứng suất u(Max ) tính với trọng lượng d oa nl w riêng chất lỏng ( nước H2O)  T = 0,001 kG/cm3 h (cm) u nf va an lu Bảng 4.1 Kết tính toán 6.5 0.458 0.551 0.657 0.768 ll 5.5 0.378 u(Max ) (kG/cm2) 38.501 35.355 32.733 30.514 28.613 : h (cm) 7.5 8.5 9.5  *T ( kG/cm2) 0.884 1.012 1.153 1.309 1.48 u(Max ) (kG/cm2) 26.965 25.523 23.119 22.107 oi m  *T ( kG/cm2) z at nh z m co l gm @ : 24.25 an Lu n va ac th si 42 lu an va n Đồ thị 4.1 * gh tn to Đường cong A – B biểu diễn quan hệ h với trọng lượng riêng tới hạn  T p ie Đường cong C – D biểu diễn quan hệ h với u(Max ) tính với trọng lượng nl w riêng chất lỏng  T = 0,001 kG/cm3 oa 4.2.2 Tính tốn với thơng số vật liệu composite : d Các thông số vật liệu : an lu E = 5,0 103 kG/cm2 ;  B = 0.0012 kG/cm3 ,  u = 220 kG/cm2 (c) ll u nf va oi m Các thông số hình học bồn vỏ nón : z at nh độ dài đường sinh L : 700 cm ; góc mở  = 450 ; đường kính cột trụ đỡ : 250 cm z Số số hạng lấy chuỗi : 16 ; số điểm tọa độ lấy đường sinh L @ m co riêng chất lỏng ( nước H2O)  T = 0,001 kG/cm3 l gm tính tốn : 20 Cường độ ứng suất u(Max ) tính với trọng lượng an Lu n va ac th si 43 Bảng 4.2 Kết tính tốn lu h (cm) 3.5 4.5  *T ( kG/cm2) 0.0009 0.00092 0.0011 0.002 0.002 u(Max ) (kG/cm2) 79.576 68.528 60.243 53.798 48.643 : h (cm) 5.5 6.5 7.5  *T ( kG/cm2) 0.002 0.003 0.003 0.004 0.005 u(Max ) (kG/cm2) 44.425 40.91 37.935 35.386 33.177 an : n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh Đồ thị z Đường cong A – B biểu diễn quan hệ h với trọng lượng riêng tới hạn  T * gm @ m co riêng chất lỏng  T = 0,001 kG/cm3 l Đường cong C – D biểu diễn quan hệ h với u(Max ) tính với trọng lượng an Lu n va ac th si 44 Trong bảng số liệu tính tốn, thông số khác không thay đổi ,ứng với độ dầy h vỏ khác ta có giá trị  T - tới hạn giá trị u(Max ) tương ứng ( tính cho  T nước H2O) 4.2.3 Cách sử dụng đồ thị để tìm độ dầy tổi thiểu h* vỏ bồn Sử dụng đồ thị để xét với kết cấu hình học thơng số vật liệu xác định, với chất lỏng có trọng lượng riêng  T , độ dầy vỏ phải tối thiểu để vỏ bồn làm việc ổn định giới hạn đạn hồi ta thực sau : lu 1- Trên trục  T lấy điểm T1 có giá trị  T - trọng lượng riêng chất an * va n lỏng mà bồn chứa ( tính tốn lấy nước H2O), kẻ đường thẳng song gh tn to song với trục 0h cắt đường cong A – B T2 Từ T2 kẻ đường thẳng song song với trục  T cắt trục 0h T3 * p ie lấy điểm A1 có giá trị  u , kẻ đường thẳng 2- Trên trục 0' u nl w (c) oa song song A1A2 cắt đường cong C – D A2 Tử A2 kẻ đường thẳng song d song với trục 0' u cắt trục 0h A3 an lu u nf va 3- Lấy Max ( T3, A3) cho ta giá trị tối thiểu độ dầy h* vỏ Với thông số vật liệu chất lỏng chức bồn , với độ ll oi m dầy h vỏ mà h > h* vỏ bồn ổn định giới hạn đàn hồi z at nh 4.3 Nhận xét kết tính tốn Trên sở tính tốn với số liệu ra, ta có số nhận xét sau z Giá trị tới hạn  T tăng lên hki độ dầy vỏ tăng lên , điều có nghĩa * gm @ l tăng độ dầy vỏ giá trị áp lực thủy tĩnh làm vỏ ổn định an Lu phù hợp với thực tế m co tăng lên , đồ thị biểu diễn đường cong A – B Quan hệ n va ac th si 45 Với kết cấu hình học bồn vỏ nón đựng chất lỏng, ta ln có ứng suất cực đại u(Max ) điểm sát biên với trụ đỡ ( có tọa độ x = x0) Khi tăng độ dầy vỏ, giá trị ứng suất cực đại u(Max ) giảm xuống, đồ thị biểu diễn đường cong C - D Theo số liệu mục 4.2.1 , kết bảng 4.1 cho thấy với độ dầy h > 10 cm vỏ bồn đựng nước ổn định giới hạn đàn hồi Theo số liệu mục 4.2.2, kết bảng 4.2 cho thấy với độ dầy h > cm có u(Max ) <  u = 220 kG/cm2 , (c) vỏ bồn đựng lu an nước ổn định giới hạn đàn hồi n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si 46 Chương KẾT LUẬN Với trình thực nội dung đề tài “Tính tốn ổn định cho bồn đựng chất lỏng có dạng vỏ nón làm vật liệu composite ” , đến đưa kết luận sau : 5.1 Các kết đạt lu Đã giải mục tiêu mà đề tài đặt : an n va  Mơ hình hóa thiết lập tốn học ổn định vỏ nón chịu tn to áp lực thủy tĩnh trọng lượng thân với điều kiện biên xác định ie gh  Tìm mối liên hệ thơng số L , h ,  , x0 , E ,  ,  B ,  T p kết cấu làm việc ổn định giới hạn đàn hồi nl w  Trên sở mối liên hệ trên, tìm quan hệ hai đại lượng :  T d oa h (khi cố định giá trị L ,  , x0 , E ,  ,  B ) lu va an  Đưa phần mềm tính tốn ổn định thành vỏ bồn theo ll u nf tham số vật liệu kích thước hình học thành vỏ oi m Các kết tính tốn phù hợp với thực tế : với tất z at nh thơng số vật liệu hình học vỏ bồn tăng độ dầy vỏ bồn ta có giới hạn ổn định áp lực thủy tính tăng lên, đồng thời giá z trị cường độ ứng suất lớn vỏ giảm @ gm Với phần mềm xây dựng, tính tốn nhanh chóng m co l thiết kế thi công xây dựng bồn chứa chất lỏng dạng vỏ nón Điều giúp cho việc lựa chọn hiệu thông số độ dầy vỏ hay thông số vật liệu để an Lu xây dựng n va ac th si 47 5.2 Đề xuất Trong tính tốn đề tài tính cho trường hợp độ dầy vỏ điểm Nhận thấy với áp lực thủy tĩnh tác dụng lên thành vỏ bồn, gây ứng suất lớn phía đáy bồn, thiết kế xây dựng bồn hình nón có độ dầy thay đổi theo chiều tăng từ xuống Với đề xuất thấy theo hướng tính tốn giải lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si TÀI LIỆU THAM KHẢO Brush D O (1975), Almroth B O Buckling of bars, plates and shells, McGraw – Hill Dao Huy Bich (2000), Theory of Elasticity , VNU Publishing House Dao Huy Bich (2003), On the Elastic – Plastic Stabilitiy problem of shells of revolution, Vietnam Journal of Mechanics, NCST of Vietnam Vol 25, N0.1, (9 -18) lu Dao Huy Bich, Vu Khac Bay (1996), Influence of the hardening an characteristics of material on the critical load in the elastic – plastic va n stability problem of conical shells, Proceedings of the NCST of to gh tn Vietnam, Vol.8, No.1, 23-24 unloading , Prikl Math Mech 21,, 846 – 849 p ie Grigoliyuk E I.(1957), Loss of stability of thin plastic shells without nl w Timoshenko S.P., Gere J M (1961), Theory of elastic stability , 2d ed d oa McGraw – Hill an lu Timoshenko S.P (1940), Theory of Plates and Shells, McGraw-Hill ll u nf va Book Company, New York, First Edition oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va ac th si