Luận Án Tiến Sĩ Cơ Kỹ Thuật Phân Tích Phi Tuyến Tĩnh Và Dao Động Của Dầm Sandwich Fgp Gia Cường Gpl.pdf

Hương Quý Trường ận Lu Tên luận án: n tiế Tài liệu rẻ PHÂN TÍCH PHI TUYẾN TĨNH VÀ DAO ĐỘNG CỦA DẦM SANDWICH FGP GIA CƯỜNG GPL án Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật sĩ Mã số: 9520101 ới m LUẬN ÁN TIẾN SĨ ất nh 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 Hà Nội - Năm 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Hương Quý Trường ận Lu Tên luận án: án n tiế Tài liệu rẻ PHÂN TÍCH PHI TUYẾN TĨNH VÀ DAO ĐỘNG CỦA DẦM SANDWICH FGP GIA CƯỜNG GPL sĩ Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật m Mã số: 9520101 ới ất nh 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 Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết trình bày luận án trung thực, đáng tin cậy không trùng lặp với nghiên cứu khác tiến hành Lu Hà Nội, ngày……tháng 12 năm 2023 án Tài liệu rẻ ận Người cam đoan n tiế Hương Quý Trường sĩ ới m ất nh 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 Lu 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 ận đóng góp quý báu trình tác giả thực luận án án Tác giả xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô - Bộ môn Sức bền Vật liệu Tài liệu rẻ - Trường Đại học Xây dựng Hà Nội quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi, giúp tiế đỡ suốt thời gian nghiên cứu Bộ môn Tác giả xin cảm ơn tập thể thầy giáo, cán phịng Quản lý đào tạo, n Trường Đại học Xây dựng Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ suốt sĩ trình thực luận án m Tác giả chân thành cảm ơn thầy cô giáo Bộ môn Cơ lý thuyết - ới 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 nh nghiên cứu hoàn thành luận án ất Tác giả xin bày tỏ lòng 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 q 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 Lu DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xiii ận MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài án Mục đích nghiên cứu luận án tiế Tài liệu rẻ Mục tiêu nghiên cứu luận án Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án n Cở sở khoa học luận án sĩ Phương pháp nghiên cứu m Những đóng góp luận án Bố cục luận án ới ất nh 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 ận Lu CHƯƠNG MƠ HÌNH BÀI TỐN PHÂN TÍCH PHI TUYẾN TĨNH VÀ DAO ĐỘNG CHO DẦM SANDWICH 24 2.1 Mở đầu 24 2.2 Mơ 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 n tiế Tài liệu rẻ án 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 toán 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 không thứ nguyên 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 sĩ ới m ất nh v án n tiế Tài liệu rẻ ận Lu CHƯƠNG PHÂN TÍCH PHI TUYẾN DAO ĐỘNG CỦA DẦM SANDWICH 94 4.1 Mở đầu 94 4.2 Ba toán 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 tốn 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 sĩ ới m ất nh KẾT LUẬN 140 DANH MỤC CƠNG 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 án n tiế Tài liệu rẻ ận Lu sĩ ới m ất nh vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu Nội dung ký hiệu x , z, t Các biến không gian, thời gian 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 e0 Khối lượng riêng vật liệu án p Hệ số Poisson vật liệu Chỉ số tỷ lệ thể tích vật liệu P-FGM Hệ số lỗ rỗng tiế Tài liệu rẻ   ận Lu Ký hiệu Tỷ trọng khối lượng GPL wGPL , LGPL , tGPL Chiều rộng, chiều dài chiều dày trung bình GPL P0 Tải trọng phân bố tác dụng lên mặt dầm KW , K P 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* Tham số độ võng x Biến dạng dài tỷ đối theo phương x  xz Biến dạng góc mặt phẳng xz  x , xz Ứng suất pháp ứng suất tiếp mặt cắt ngang dầm N x , M x , Fx , H x Các thành phần nội lực UB Thế biến dạng đàn hồi UF , W Thế phản lực đàn hồi, tải trọng phân bố T Động n WGPL sĩ ới m ất nh viii  Năng lượng toàn phần [ K L ],[ K NL ] Ma trận độ cứng tuyến tính, phi tuyến kết cấu M  Ma trận khối lượng kết cấu F  , P Véc tơ tải trọng, tham số tải trọng q  , q Véc tơ hệ số chuyển vị q, q Véc tơ vận tốc, gia tốc chuyển vị   Lu Sai số cho phép m Số số hạng khai triển chuỗi đa thức t Bước thời gian ij Tần số lực kích thích Tài liệu rẻ Phiếm hàm Hamilton n tiế Ha Tần số góc dao động tự án  ận  sĩ ới m ất nh