Đang tải... (xem toàn văn)
Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.Phân tích phi tuyến tĩnh và dao động của dầm sandwich FGP gia cường GPL.
HƯƠNG QUÝ TRƯỜNG * LUẬN ÁN TIẾN SĨ * CHUYÊN NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT * MÃ SỐ 9520101 * NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Hương Quý Trường Tên luận án: PHÂN TÍCH PHI TUYẾN TĨNH VÀ DAO ĐỘNG CỦA DẦM SANDWICH FGP GIA CƯỜNG GPL Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9520101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ Hà Nội - Năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Hương Quý Trường Tên luận án: PHÂN TÍCH PHI TUYẾN TĨNH VÀ DAO ĐỘNG CỦA DẦM SANDWICH FGP GIA CƯỜNG GPL Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9520101 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Đặng Xuân Hùng GS TS Trần Minh Tú Hà Nội - Năm 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tên là: Hương Quý Trường Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết trình bày luận án trung thực, đáng tin cậy không trùng lặp với nghiên cứu khác tiến hành Hà Nội, ngày……tháng 12 năm 2023 Người cam đoan Hương Quý Trường ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến hai thầy giáo hướng dẫn TS Đặng Xuân Hùng GS TS Trần Minh Tú tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả trân trọng cảm ơn GS TSKH Đào Huy Bích, nhà khoa học, thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Seminar Cơ học vật rắn biến dạng đóng góp nhiều ý kiến quý báu có giá trị cho nội dung đề tài luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Long giúp đỡ có đóng góp quý báu trình tác giả thực luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô - Bộ môn Sức bền Vật liệu - Trường Đại học Xây dựng Hà Nội quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt thời gian nghiên cứu Bộ môn Tác giả xin cảm ơn tập thể thầy giáo, cán phịng Quản lý đào tạo, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt trình thực luận án Tác giả chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Cơ lý thuyết Trường Đại học Xây dựng Hà Nội quan tâm giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hồn thành tốt nhiệm vụ giảng dạy nhà trường, học tập nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn bạn bè, đồng nghiệp tận tình giúp đỡ động viên suốt trình tác giả học tập, nghiên cứu làm luận án Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thành viên gia đình ln tạo điều kiện, chia sẻ khó khăn suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả: Hương Quý Trường iii MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN .ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .vii DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .xiii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu luận án Mục tiêu nghiên cứu luận án Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Cở sở khoa học luận án Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp luận án Bố cục luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Mở đầu 1.2 Đặc điểm cấu tạo kết cấu Sandwich 1.3 Tổng quan trình phát triển kết cấu sandwich 10 1.4 Tổng quan phân tích tuyến tính tĩnh dao động dầm sandwich 12 1.4.1 Dầm sandwich có lớp lõi đẳng hướng, lõi xốp, lõi mềm (flexible, soft core) 12 1.4.2 Dầm sandwich với lõi lớp bề mặt vật liệu FGM (sandwich FG) 13 1.4.3 Dầm sandwich có lớp lõi vật liệu FGP (functionally graded porous core) 14 1.4.4 Dầm sandwich có lõi dàn, lõi gấp nếp, lõi tổ ong (lattice, truss, web, corrugated, honeycomb) 15 1.4.5 Đánh giá tổng quan phân tích tuyến tính tĩnh, dao động dầm sandwich 16 1.5 Tổng quan phân tích phi tuyến tĩnh dao động dầm sandwich .16 1.6 Tổng quan lý thuyết tính tốn kết cấu dầm 18 1.7 Tổng quan phương pháp giải 20 1.8 Một số nhận xét định hướng nghiên cứu 22 iv CHƯƠNG MƠ HÌNH BÀI TỐN PHÂN TÍCH PHI TUYẾN TĨNH VÀ DAO ĐỘNG CHO DẦM SANDWICH 24 2.1 Mở đầu 24 2.2 Mô hình dầm sandwich FGP gia cường GPL 24 2.2.1 Vật liệu lớp bề mặt 25 2.2.2 Vật liệu lớp lõi 26 2.2.3 Biến thiên tính dầm sandwich theo chiều cao tiết diện 34 2.3 Lý thuyết dầm tổng quát .36 2.3.1 Các giả thiết 36 2.3.2 Trường chuyển vị tổng quát 37 2.3.3 Trường biến dạng .38 2.3.4 Trường ứng suất ứng lực mặt cắt ngang .38 2.3.5 Biểu thức phiếm hàm Hamilton .40 2.3.6 Phương trình chuyển động theo phương pháp Pb-Ritz 43 2.4 Kết luận chương .47 CHƯƠNG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN TĨNH CỦA DẦM SANDWICH .48 3.1 Mở đầu 48 3.2 Lời giải cho toán tĩnh 48 3.2.1 Bài tốn phân tích tuyến tính 48 3.2.2 Bài tốn phân tích phi tuyến 49 3.3 Bài toán khảo sát 49 3.4 Khảo sát hội tụ lời giải 51 3.4.1 Khảo sát tính hội tụ nghiệm phân tích tuyến tính 52 3.4.2 Khảo sát tính hội tụ nghiệm phân tích phi tuyến 53 3.5 Kiểm chứng độ tin cậy kết 54 3.5.1 Kiểm chứng Phân tích tuyến tính - Độ võng dầm đẳng hướng đặt đàn hồi Pasternak 54 3.5.2 Kiểm chứng Phân tích tuyến tính - Độ võng dầm vật liệu rỗng FGP 56 3.5.3 Kiểm chứng Phân tích tuyến tính - Độ võng thành phần ứng suất dầm sandwich với lõi đẳng hướng, hai bề mặt vật liệu FGM 58 3.5.4 Kiểm chứng Kiểm chứng phân tích phi tuyến - Độ võng khơng thứ ngun dầm đẳng hướng 60 3.6 Khảo sát ảnh hưởng lý thuyết dầm 61 3.6.1 Biến thiên ứng suất theo chiều cao dầm 61 3.6.2 Biến thiên độ võng, mô men ứng suất theo chiều dài dầm 64 3.7 Khảo sát đường cong tải - độ võng tải – nội lực 74 3.7.1 Ảnh hưởng điều kiện biên 74 3.7.2 Ảnh hưởng đàn hồi 76 3.7.3 Ảnh hưởng tỷ số kích thước L/h .78 3.7.4 Ảnh hưởng cấu hình dầm sandwich 79 3.7.5 Ảnh hưởng số tỷ lệ thể tích vật liệu lớp bề mặt 81 3.7.6 Ảnh hưởng vật liệu lớp lõi 83 3.8 Kết luận chương .92 v CHƯƠNG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN DAO ĐỘNG CỦA DẦM SANDWICH 94 4.1 Mở đầu 94 4.2 Ba tốn phân tích dao động dầm sandwich 94 4.2.1 Bài tốn phân tích dao động riêng 94 4.2.2 Bài toán dao động tự phi tuyến 95 4.2.3 Bài toán phân tích đáp ứng chuyển vị .99 4.3 Bài toán đối tượng khảo sát 101 4.3.1 Bài toán khảo sát 101 4.3.2 Đối tượng khảo sát 102 4.4 Khảo sát hội tụ kiểm chứng độ tin cậy kết .103 4.4.1 Sự hội tụ tần số dao động riêng 103 4.4.2 Sự hội tụ tần số dao động tự phi tuyến .104 4.4.3 Kiểm chứng tần số dao động riêng .106 4.4.4 Kiểm chứng tần số dao động tự phi tuyến .108 4.4.5 Kiểm chứng đáp ứng chuyển vị 109 4.5 Khảo sát toán dao động tự phi tuyến 110 4.5.1 Ảnh hưởng điều kiện biên 110 4.5.2 Ảnh hưởng lý thuyết dầm 111 4.5.3 Ảnh hưởng đàn hồi 113 4.5.4 Ảnh hưởng tỷ số kích thước L/h 114 4.5.5 Ảnh hưởng cấu hình dầm sandwich .116 4.5.6 Ảnh hưởng số tỷ lệ thể tích lớp bề mặt 117 4.5.7 Ảnh hưởng vật liệu lớp lõi 119 4.6 Khảo sát toán đáp ứng chuyển vị .125 4.6.1 Ảnh hưởng lực kích thích .125 4.6.2 Ảnh hưởng điều kiện biên 127 4.6.3 Ảnh hưởng đàn hồi 129 4.6.4 Ảnh hưởng tỷ số kích thước L/h 131 4.6.5 Đáp ứng chuyển vị tuyến tính phi tuyến tần số lực kích thích tần số dao động riêng .133 4.7 Kết luận chương 138 KẾT LUẬN .140 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .142 TÀI LIỆU THAM KHẢO .144 PHỤ LỤC .PL1 Phụ lục A: Phương pháp giải lặp Newton-Raphson PL1 Phụ lục B: Chương trình Matlab xác định tính chất hiệu dụng vật liệu dầm sandwich có lớp lõi vật liệu FG-GPLRC hai lớp bề mặt vật liệu FGM PL2 vi Phụ lục C: Chương trình Matlab cho tốn phân tích tĩnh dầm sandwich PL5 Phụ lục D: Chương trình Matlab cho tốn phân tích dao động tự dầm sandwich .PL20 Phụ lục E: Chương trình Matlab cho tốn phân tích đáp ưng động dầm sandwich .PL26 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu Ký hiệu x, z, t Nội dung ký hiệu b, h Bề rộng chiều cao mặt cắt ngang dầm L Chiều dài dầm sandwich hb , hc ,ht Chiều dày lớp bề mặt dưới, lớp lõi, lớp bề mặt E,G Mô đun đàn hồi kéo/nén trượt vật liệu p Chỉ số tỷ lệ thể tích vật liệu P-FGM e0 Hệ số lỗ rỗng WGPL Tỷ trọng khối lượng GPL Các biến không gian, thời gian Hệ số Poisson vật liệu Khối lượng riêng vật liệu wGPL , LGPL , tGPL Chiều rộng, chiều dài chiều dày trung bình GPL P0 Tải trọng phân bố tác dụng lên mặt dầm KW , KP Hệ số độ cứng đàn hồi hệ số độ cứng cắt/trượt K0 , J Các hệ số không thứ nguyên u, w Chuyển vị theo phương x, z điểm u0 , w0 , x Các thành phần chuyển vị theo phương x, z góc xoay xung quanh trục y điểm mặt trung bình W* x Tham số độ võng xz Biến dạng góc mặt phẳng xz x , xz Ứng suất pháp ứng suất tiếp mặt cắt ngang dầm Nx , Mx , Fx , Hx Các thành phần nội lực UB Thế biến dạng đàn hồi UF , W Thế phản lực đàn hồi, tải trọng phân bố T Động Biến dạng dài tỷ đối theo phương x viii Năng lượng toàn phần [KL ],[KNL ] Ma trận độ cứng tuyến tính, phi tuyến kết cấu M F, P Ma trận khối lượng kết cấu q , Véc tơ hệ số chuyển vị ij q Véc tơ tải trọng, tham số tải trọng q , q Véc tơ vận tốc, gia tốc chuyển vị Sai số cho phép m Số số hạng khai triển chuỗi đa thức t Bước thời gian Tần số lực kích thích Ha Phiếm hàm Hamilton Tần số góc dao động tự