Đồ án tốt nghiệp đề tài có tính chất mới
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ Khí Bộ môn Cơ học ứng dụng Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Chu Minh Hải MSSV : 20100237 Lớp : KTCĐT2 - K55 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐỒ ÁN Điều khiển dao động hệ học giảm chấn chất lỏng TLD Nhận xét giáo viên hướng dẫn ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày.…tháng.…năm… Giáo viên hướng dẫn SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG Nhận xét giáo viên duyệt ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Hà Nội, ngày.…tháng….năm …… Giáo viên duyệt SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG MỤC LỤC SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG LỜI NÓI ĐẦU Dao động tượng phổ biến tự nhiên kỹ thuật Các máy, phương tiện giao thông vận tải, công trình xây dựng tòa nhà cao tầng cầu,… hệ dao động kĩ thuật Các dao động xuất kĩ thuật nhiều có ảnh hưởng đến khả làm việc, làm giảm tuổi bền máy móc, thiết bị, công trình, chí gây tác hại cho người sử dụng thiết bị Vì biện pháp khử dao động có hại nhiều nhà chuyên môn quan tâm nghiên cứu Ảnh hưởng tác động động lực học kết cấu nhạy cảm rung tòa nhà cao tầng, tháp hàng không, cầu dây văng, dây võng quan tâm xem xét thiết kế Thông qua nhiều nghiên cứu dễ dàng nhận thấy tác động động lực học gây dao động cho kết cấu công trình làm tăng khả ổn định động lực cộng hưởng, tăng nội lực biến dạng phận kết cấu, đẩy nhanh tốc độ phá hoại mỏi, gây hư hỏng giảm tuổi thọ phương tiện, đặc biệt gây hiệu ứng tâm lý cho người sử dụng Đối với cầu dây văng, tác động kể đến bao gồm: tác động thường xuyên gió, tác động hoạt tải tác động mang tính chất tức thời khác động đất, va xô tàu bè ô tô vào trụ cầu Việc nghiên cứu ảnh hưởng động học chủ yếu thực kết cấu cầu dây văng dây võng – kết cấu áp dụng rộng rãi có tính thẩm mỹ cao khả vượt nhịp lớn Các kết cấu mảnh nên nhạy cảm với tác động động, gây vấn đề liên quan đến tính ổn định khí động học trạng thái mỏi dao động là: tác động hoạt tải, tác động gió tác động động đất… Mỗi loại tác động mang nét đặc trưng riêng tác động vào kết cấu Có hai phương pháp hay sử dụng để giảm dao động Một tăng độ cứng vững hệ dao động loại bỏ nguyên nhân dao động Hai sử dụng tắt chấn động lực để hấp thụ tiêu tán lượng hệ dao động Để giải toán ổn định, giảm dao động bất lợi cho kết cấu, việc thiết kế kháng chấn trở thành yêu cầu bắt buộc trình thiết kế xây dựng Trong giải pháp kháng chấn, giải pháp sử dụng thiết bị giảm chấn kiểu bị động nói chung giảm chấn dùng chất lỏng (TLD) nói riêng có hiệu lý khả hấp thụ tiêu tán SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG lượng dao động cao với kích động nhỏ; dễ chế tạo lắp đặt; giá thành thấp nên phù hợp điều kiện nước ta Trên giới việc áp dụng giảm chấn chất lỏng (TLD) để giảm dao động cho công trình xây dựng nói chung cho cầu dây văng nói riêng nhận quan tâm nhiều nhà khoa học Ở Việt Nam, năm 2006 lần hệ giảm chấn chất lỏng áp dụng để giảm dao động gió cho tháp cầu dây văng Bãi Cháy Hàng loạt câu hỏi đặt việc áp dụng hệ giảm chấn kèm theo nghiên cứu muốn tìm câu trả lời để kỹ sữ Việt Nam tính toán, thiết kế áp dụng cho công trình khác Tại cầu Bãi cháy thùng chất lỏng mà nhiều thùng nhỏ lại bố trí nhiều vị trí dọc theo chiều cao tháp Tại vị trí khác số lượng thùng lại khác Vậy hiệu hệ giảm chấn dùng chất lỏng ảnh hưởng số lượng, cách bố trí thùng đến hiệu giảm dao động câu hỏi cần làm sáng tỏ Đồ án tập trung vào nghiên cứu TLD bao gồm: nghiên cứu tổng quan cấu tạo, nguyên lý làm việc nguyên lý chung tính toán hệ TLD lắp đặt vào kết cấu Nghiên cứu mô hình tính toán thiết kế TLD để nhằm khảo sát ảnh hưởng tham số TLD đến hiệu giảm dao động TLD cho kết cấu dạng cột, từ thúc đẩy việc ứng dụng cho thiết kế kháng chấn cho tháp cầu dây văng Đồ án có loại hệ TLD là: Loại bao gồm nhiều thùng chứa chất lỏng có tần số dao động riêng – gọi loại giảm chấn chất lỏng đơn tần số (viết tắt STLD) loại gồm nhiều thùng chứa chất lỏng với thùng có tần số dao động riêng khác dải tần số tính toán – gọi loại giảm chấn chất lỏng đa tần số (viết tắt MTLD).Nghiên cứu hệ STLD đầy đủ với nhiều nghiên cứu nhà khoa học giới, nghiên cứu hệ MTLD sơ sài chủ yếu nghiên cứu thực nghiệm, bán thực nghiệm Trong đồ án bước đầu tính toán hiệu giảm chấn nghiên cứu hệ MTLD SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ GIẢM CHẤN CHẤT LỎNG TLD VÀ BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN DAO ĐỘNG SỬ DỤNG THIẾT BỊ GIẢM CHẤN CHẤT LỎNG 1.1 Tổng quan hệ giảm chấn chất lỏng TLD TBTTNL chất lỏng dạng TBTTNL Với thiết bị TMD, khối cứng bê tông kim loại kết nối với lò xo cản Bằng việc điều chỉnh độ cứng lò xo độ cản người ta điều chỉnh tham số TMD giá trị tối ưu Trong chương ta nghiên cứu dạng TBTTNL với nguyên lý hoạt động tương tự TMD sử dụng chất lỏng gọi TLD (Tuned Liquid Damper) Đây loại thiết bị dùng chất lỏng làm khối lượng hệ phụ, lực hồi phục lò xo thay lực hồi phục trọng lực, TTNL thực nhờ trình nhớt lớp biên va đập chất lỏng vào thành van, vật Như thế, thiết bị TLD có đầy đủ đặc tính thiết bị TMD hoàn toàn áp dụng để giảm dao động Nhiệm vụ xác định tương quan tham số TLD TMD Trong thực tế, thiết bị TLD sử dụng từ lâu số ngành hàng hải hàng không vũ trụ Frahm từ năm 1900 trình bày mô hình thùng chứa nước làm giảm tròng trành tàu thủy Bằng cách điều chỉnh tần số dao động riêng chất lỏng bình chứa tần số dao động riêng thứ tàu, chuyển động tròng trành giảm đáng kể Trong thực tế, mô hình áp dụng vào tàu thủy Việc áp dụng thiết bị TLD vào giảm dao động cho kết cấu xuất phát từ thực tế tính toán sóng sánh chất lỏng bể nước nhà cao tầng Bằng cách điều chỉnh chất lỏng hình dạng bình chứa cách hợp lý mà dao động nhà gió giảm đáng kể Ảnh hưởng tác động động học gió, động đất, hoạt tải xe xem xét thiết kế kết cấu nhạy cảm tòa nhà cao tầng, tháp hàng không, cầu dây văng, dây võng ngày nhiều Thiết bị giảm chấn giải pháp tối ưu cho việc điều chỉnh giảm dao động cho kết cấu Đồ án có loại giảm chấn chất lỏng (viết tắt TLD) là: Loại bao gồm nhiều thùng chứa chất lỏng có SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG tần số dao động riêng gọi tắt giảm chấn chất lỏng đơn số (viết tắt STLD) Ý nghĩa khoa học thực tiễn đồ án giảm dao động có hại cho kết cấu, tăng hiệu hoạt động kết cấu mục đích nghiên cứu kỹ sư thiết kế.Để theo kịp với trình độ phát triển khoa học công nghệ, làm sáng tỏ hệ thiết bị khả cóthể áp dụng Việt Nam – hệ TLD, tạo tài liệu tốt cho nhà nghiên cứu, kỹ sư việc thiết kế TLD nhằm giảm dao động cho kết cấu tác động động lực học cần thiết Đồ án đề cập tới vấn đề nghiên cứu lý thuyết ứng dụng hệ giảm chấn dùng chất lỏng (TLD) cho cầu dây văng phù hợp với điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội Việt Nam vànhằm mục đích làm sáng tỏ khả tính toán, thiết kế áp dụng hệ giảm chấn chất lỏng TLD cho kết cấu công trình Việt Nam Hệ giảm chấn dùng chất lỏng dạng thiết bị điều khiển dao động kiểu bị động – gọi tắt TLD (tuned liquid damper) Hệ thiết bị giảm tác động động lực học động đất, gió, bão hay hoạt tải sử dụng công nghệ làm tăng đặc tính cản cho kết cấu Các giảm chấn định nghĩa khả kết cấu để làm tiêu tan phần lượng giải phóng chịu tải trọng động Một hệ giảm chấn chất lỏng (TLD) thể có hiệu công nghệ đơn giản để giảm dao động cho kết cấu Hoạt động hệ thiết bị dựa sở chuyển động văng té chất lỏng thùng cứng mà kết làm cho dao động kết cấu phân tán phần lượng tác động tải trọng động tăng tính cản tương đương cho kết cấu Nguyên lý hoạt động hệ giảm chấn chất lỏng nói chung dựa vào phát triển chuyển động sóng bề mặt tự chất lỏng để giải phóng phần lượng động học Trong hệ giảm chấn chất lỏng gồm thùng thiết bị chứa chất lỏng với chiều dài, chiều rộng thùng chiều sâu chất lỏng tính toán phù hợp với việc tăng tính cản tương đương cần thiết cho kết cấu Nhiều nghiên cứu TLD đáp ứng tốt tác động dao động mức thấp ứng xử chúng với dao động lớn phức tạp đặc biệt với xuất hiện tượng bề mặt sóng vỡ hiệu TLD giảm đáng kể Đặc trưng hệ giảm chấn chất lỏng TLD bao gồm đặc tính phi tuyến chuyển động chất lỏng bên thùng chứa Chúng bị ảnh SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG hưởng đặc trưng vật liệu thân giảm chấn chất lỏng kích thước thùng chứa chất lỏng, tỷ số chiều sâu chất lỏng tính nhớt chất lỏng Hệ giảm chấn chất lỏng (TLD) bao gồm tham gia nhiều thùng chứa chất lỏng vào làm việc kết cấu Nếu hệ gồm thùng chứa chất lỏng mà thùng chứa lượng chất lỏng với chiều sâu hệ gọi hệ giảm chấn chất lỏng đơn tần số (STLD) Nếu hệ giảm chấn chất lỏng có tham gia nhiều thùng chứa chất lỏng mà thùng có tần số dao động riêng khác với khoảng chênh lệch định hệ gọi hệ giảm chấn chất lỏng đa số (MTLD) z O uη w η u h 2a xs O’ Hình 1.1: Chuyển động chất lỏng thùng chứa – TLD kích thước Ưu điểm vượt trội phải kể đến loại thiết bị giảm chấn chất lỏng là: − − − Giá thành thấp Dễ lắp đặt cho cấu trúc có kết cấu Có khả áp dụng cho kết cấu phụ trợ; không giới hạn theo hướng kích động nhất; hiệu trí cho dao động có biên độ nhỏ SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG Nhờ chuyển động chất lỏng bên thùng dạng hình chữ nhật hình tròn mà áp lực chất lỏng tạo tính chất chuyển động liên tục sóng nước làm tăng tính cản cho kết cấu tác động động lực học thắng tác động Thiết bị TLD điều chỉnh dao động cho hệ kết cấu dựa nguyên tắc hoạt động chất lỏng mà đặc biệt văng té chất lỏng bên thùng chứa để tạo hiệu giảm dao động cho kết cấu Khi nước chuyển động, sóng nước hình thành thùng va đập vào biên thùng tạo thành áp lực chất lỏng Áp lực xác đinh ngược pha với tác động ngoại tải hiệu giảm dao động cho tối ưu Nếu áp lực tạo không đủ lớn (trường hợp sóng chuyển động mạnh hình thành sóng vỡ) hiệu giảm dao động giảm Như lực xuất giảm chấn chất lỏng TLD nước chuyển động văng té hợp lại theo nguyên lý cộng tác dụng tính chất chuyển động liên tục sóng nước làm tăng tính cản cho kết cấu ứng với điều kiện ràng buộc liên quan đến đặc trưng giảm chấn chất lỏng cần phân tích kỹ lưỡng Cụ thể gồm: − − h0 mt Mật độ, chiều sâu khối lượng chất lỏng: ρ (kg/m3); (cm); (kg) Chiều rộng, chiều cao chiều dài thùng chứa: b (cm); a(cm); L(cm) Bản chất làm việc hệ giảm chấn chất lỏng làm tiêu tan lượng bởi: − − − Dao động chất lỏng thùng chứa Ma sát chất lỏng tường thùng cứng Tần số dao động chất lỏng thùng cứng điều khiển phù hợp với tần số dao động riêng kết cấu (thời điểm xảy cộng hưởng) Với nguyên lý hoạt động đơn giản, vật liệu thiết bị dễ chế tạo mà hiệu giảm chấn lại cao lý nghiên cứu ứng dụng rộng rãi hệ thiết bị Trên sở phân tích đặc trưng giảm chấn chất lỏng chất làm việc mà cần nêu rõ tham số lựa chọn sử dụng hệ giảm chấn chất lỏng nhằm giảm dao động cho phận kết cấu Các tham số cấu tạo giảm chấn chất lỏng bao gồm: đặc điểm thùng chứa chất lỏng chất lỏng thùng chứa sau SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG 1.1.1 Thùng cứng chứa chất lỏng Thùng cứng chứa chất lỏng nhân tố quan trọng định đến hiệu hoạt động giảm chấn chất lỏng Các nghiên cứu giảm chấn chất lỏng tập trung dạng cho thùng chứa chất lỏng hình tròn hình chữ nhật Thùng chứa hình chữ nhật đặc trưng kích thước chiều dài thùng L chiều rộng B, thùng hình tròn đặc trưng đường kính D Thùng chứa hình chữ nhật với phương vuông góc theo cạnh hình chữ nhật tử ưu việt áp dụng cho kết cấu chịu tác động kích động theo phương chủ yếu Trong đó, với thùng chứa hình tròn, chất lỏng thùng chuyển động theo nhiều phương, mà mô hình TLD hình tròn có nhiều thuận lợi việc giảm dao động so với thùng chứa hình chữ nhật Tuy nhiên, chuyển động sóng thùng chứa hình tròn phức tạp so với thùng hình chữ nhật Hình 1.2 : Mô hình cấu tạo thùng chứa chất lỏng hình chữ nhật hình tròn Trong trường hợp cụ thể số nghiên cứu, TLD có thùng chứa hình tròn thường phân tích hệ TLD hình chữ nhật tương đương Sự chuyển TLD hình tròn thành TLD hình chữ nhật tương đương dựa tần số tự nhiên sở giảm chấn khối lượng hai hệ thống Chiều dài TLD hình chữ nhật tương đương, L thiết lập theo đường kính TLD hình tròn, D công thức chuyển đổi: B= π D 4L SVTH: CHU MINH HẢI L= 3.14 D 3.674 MSSV: 20100237 (theo Wakahara, 1992) (1.1) Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG > 3.4.6 So sánh trường hợp dùng thùng chất lỏng giống trường hợp dùng thùng chất lỏng khác Code Maple: > > > > SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 106 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG > > > > > > > > > > > > > > > SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 107 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG > > > > > > > > > > > > SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG > > > > > > > > > SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 109 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG > > > > > > > > > > SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG > > > > > > > SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG Hình 3.21 Đồ thị khảo sát hàm đáp ứng ứng tần số hệ gắn ba tắt chấn TLD khác > > > > > SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 112 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG > Hình 3.22 Đồ thị khảo sát hàm đáp ứng ứng tần số hệ gắn ba tắt chấn TLD giống gắn tắt chấn TLD khác SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 113 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG Hình 3.23 Đồ thị khảo sát hàm đáp ứng ứng tần số hệ không gắn giảm chấn TLD, gắn ba tắt chấn TLD giống nhau, gắn ba tắt chấn TLD khác Nhận xét: Hệ lắp tắt khác tốt so với hệ lắp tắt chấn giống Tức hệ lắp tắt chấn có tần số khác tốt lắp tắt chấn giống tần số SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 114 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG KẾT LUẬN Đề tài ứng dụng hệ giảm chấn dùng chất lỏng điều khiển dao động cần thiết Đồ án nghiên cứu lý thuyết hệ thống giảm chấn chất lỏng TLD, xem xét đặc tính chế tạo lực cản làm giảm dao động kết cấu Khẳng định tính khả thi việc áp dụng giảm chấn chất lỏng TLD nhằm giảm dao động cho kết cấu tác động gió, động đất hoạt tải Trên sở nghiên cứu hệ giảm chấn khối lượng đa tần số (MTMD) nghiên cứu sử dụng giảm chấn khối lượng TMD tương đương thay cho giảm chấn chất lỏng, thiết lập hàm ứng xử tần số cho mô hình với kết cấu bậc tự giảm chấn chất lỏng bậc tự lại thể hệ tương tác giữa kết cấu nhiều giảm chấn chất lỏng (MTLD) nhằm phản ánh ứng xử kết cấu theo tỷ lệ tần số lực kích động với tần số dao động riêng kết cấu Phân tích ảnh hưởng tham số hệ giảm chấn chất lỏng đa tần số (MTLD) đến hiệu giảm dao động cho kết cấu so sánh với hệ giảm chấn chất lỏng đơn tần số (STLD) Kết phân tích hiệu giảm chấn chất lỏng đa tần số (MTLD) cho kết cấu dạng tháp tốt giảm chấn chất lỏng đơn tần số STLD với giá trị định tham số hệ Đồ án giảm dao động đáng kể qua tính toán sử dụng hàm đáp ứng tần số mô số Phân tích số hàm ứng xử tần số xây dựng để xác định ảnh hưởng tham số đến hiệu giảm chấn như: số lượng thùng giảm chấn chất lỏng N tỷ số tần số kích động tần số dao động riêng kết cấu Cụ thể: Giảm chấn chất lỏng đơn tần số (STLD) thực tế trường hợp đặc biệt giảm chấn chất lỏng đa tần số (MTLD) Trong giảm chấn chất lỏng đa tần số (MTLD) tần số thùng đơn khác giảm chấn chất lỏng đơn tần số (SLTD) giống (thừa nhận tỷ số khối lượng giảm chấn kết cấu hệ nhau) SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 115 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG Trong đồ án khảo sát việc lắp đặt thùng chất lỏng giống khác thấy hệ lắp tắt chấn khác tốt so với hệ lắp tắt chấn giống Tức hệ lắp tắt chấn có tần số khác tốt lắp tắt chấn giống tần số Trong đồ án khảo sát việc lắp đặt thùng chất lỏng giống khác thấy hệ lắp tắt khác tốt so với hệ lắp tắt chấn giống Tức hệ lắp tắt chấn có tần số khác tốt lắp tắt chấn giống tần số SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 116 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG KIẾN NGHỊ VỀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Hướng nghiên cứu đề xuất nghiên cứu khảo sát tương tác hệ mô hình tương tác kết cấu MTLD chịu tác động hàm kích thích ngẫu nhiên không hàm tuần hoàn ta xét Khảo sát trường hợp ảnh hưởng bề rộng dải tần số hiệu giảm dao động giảm chấn chất lỏng đa tần số (MTLD) So sánh giảm chấn chất lỏng đơn tần số (STLD) với thùng giảm chấn đơn giảm chấn chất lỏng đơn tần số (STLD) với số lượng thùng TLD (tần số dao động tự hệ nhau) cho thấy hiệu hệ Làm thí nghiệm mô để chứng minh hiệu hệ MTLD việc giảm dao động cho kết cấu sử dụng hàm đáp ứng tần số thiết lập để phân tích thực với mô hình cột đặt bàn rung SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 117 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Khang, Dao động kỹ thuật, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1998 [2] Nguyễn Văn Khang, Động lực học hệ nhiều vật NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2007 [3] Nguyễn Văn Khang, Thái Mạnh Cầu, Nguyễn Phong Điền, Vũ Văn Khiêm, Nguyễn Nhật Lệ, Bài tập dao động kỹ thuật (in lần thứ 2).NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 [4] Nguyễn Văn Khang, Cơ sở Cơ học kỹ thuật, Tập I Tập II (in lần thứ hai) NXB Đại học quốc gia, Hà Nội 2005 [5] Nguyễn Đông Anh, Lã Đức Việt, Giảm dao động thiết bị tiêu tán lượng NXB Khoa học tự nhiên Công nghệ, 2007 [6] Trần Doãn Tiến, Cơ sở dao động kỹ thuật NXB đại học THCN, Hà Nội 1981 [7] Nguyễn Văn Đạo, Những phương pháp lý thuyết dao động phi tuyến NXB đại học THCN, Hà Nội 1971 [8] Nguyễn Phùng Quang: Matlab & Simulink, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2006 [9] Nguyễn Đức Thị Thu Định, Nghiên cứu ứng dụng hệ giảm chấn chất lỏng kiểm soát dao động cho cầu dây văng Việt Nam Luận văn tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Giao thông Vận tải, 2015 [10] Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh, Lập trình Matlab ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 [11] Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Optimal design of passenger car suspension for ride and road holding, RiodeJaneiro, 2008 [12] Genta,G, Vibration of Structures and Machines, Springer-Verlag, New York SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 118 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG [13] Ginsberg,J.H, Mechanical and Structures Vibrations - Theory and Applications, John Wiley and Sons, New York 2001 [14] Harris, C.M.(Editor in Chief), Shock and Vibrations Handbook, ( 4th Edition), Mc Graw-Hill, New York 1996 [15] Shabana,A.A, Theory of Vibrations, Vol.1 and Vol.2, SpringerVerlag, New York 1991 [16] Timoshenko, S.P.;Young, D.H.;Wenver.W Vibrations Problems in Engineering, Edition, John Wiley and Sons, New York 1998 [17] Derek Maxim, Hieu Nguyen, Ryan Parent, Eric Twiest, Analysis of an Automobile Suspension, School of Engineering Grand Valley State University, August 4, 2006 [18] Biderman,V.L, Lý thuyết ứng dụng dao động học (Tiếng Nga), NXB Cao đẳng, Moskva 1972 [19] Panovko, Ya.G.: Cơ sở lý thuyết ứng dụng dao động đàn hồi, in lần (Tiếng Nga), NXB Chế tạo máy, Moskva 1967 [20] Yablonskii, A.A.;Noreiko.S.S.: Giáo trình lý thuyết dao động (Tiếng Nga), NXB Cao đẳng, Moskva 1975 [21] L.M.Sun, Y.Fujino, B.M.Pacheco, P.Chaiseri, Modelling of tuned liquit damper (TLD), Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 1992, 41 - 44, Trang 1883 – 1894 [22] L.M.Sun, Y.Fujino, P.Chaiseri, B.M.Pacheco, The properties of tuned liquid dampers using a TMD analogy, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 1995, Volume 24, trang 967 – 976 [23] Y.Fujino, L.M.Sun, Vibration Control by Multiple Tuned Liquit Dampers (MTLDs), Journal of Structural Engineering, 1993, Volume 119, trang 3482 – 3500 [24] M.J.Tait, Modelling and preliminary design of a structure - TLD system, Engineering Structures, 2008, Volume 30, trang 2644 – 2655 SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 119 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG [25] Anil K Chopra, Dynamics of Structures Theory and Applications to Earthquake Engineering Prentice – Hall, upper saddle River, New Jersey, VAS, 2005 [26] Ray W.Clough, Joseph Penzien, B.J Clark, Dynamics of Structures Mc Graw – Hill, New York, VSA ( 2nd Edition), 1993 [27] T Wakahara, T Ohyama, K Fujii, Suppression of wind-induced vibration of a tall building using Tuned Liquid Damper, Joural of Win Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol 41 - 44, 1992, trang 1895 – 1906 [28] H Gao, K.S.C Kwok, B Samali, Characteristics of multiple tuned liquid column dampers in suppressing structural vibration, Engineering Structures, Vol 21, 1996, trang 316 – 331 SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 120 [...]... đến các bộ phận khác nhau lại khác nhau vì vậy cần có sự nghiên cứu điều khiển dao động cho phù hợp Đặc biệt đối tượng nghiên cứu chính của đồ án là cầu dây văng, một công trình có sự tham gia cùng chịu lực của nhiều bộ phận kết cấu thì ảnh hưởng của tác động động lực càng trở nên đáng quan tâm và bài toán điều khiển dao động càng trở nên phức tạp Tuy nhiên việc áp dụng các công cụ tính toán hiện đại... tròn và quay theo chiều kim đồng hồ Tại mặt chất lỏng, sự tiêu tán năng lượng trong không khí vượt trội hơn với sóng dài còn trong chất lỏng thì sự tiêu tán năng lượng lại vượt trội hơn với sóng ngắn Sự tắt dần của sóng theo độ sâu xảy ra một cách có chọn lọc: các sóng ngắn hơn sẽ tắt nhanh hơn các sóng dài Hiện tượng này gọi là chọn lọc thủy động Tỷ số khối lượng của hệ giảm chấn so với khối lượng của... Giảm chấn bị động đặc biệt có ưu điểm là không dùng năng lượng từ bên ngoài cung cấp như điện nên hiệu quả thấy rõ khi mất điện đặc biệt rất hay xảy ra khi gặp thiên tai như động đất, bão lũ v.v… Các thiết bị bị động được biết đến bao gồm: cách chấn (Base Isolation), giảm chấn dùng khối lượng (tuned mas damper, viết tắt là TMD), giảm chấn dùng chất lỏng (tuned liquid damper, viết tắt là TLD), giảm chấn. .. trong khoảng xấp xỉ hoặc là bội số của tần số dao động riêng của kết cấu SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG Các tác dụng động lực thay đổi theo thời gian làm phát sinh hiện tượng dao động của công trình Tác động động lực ảnh hưởng lớn đến dao động của các bộ phận kết cấu mà đáng quan tâm chủ yếu gồm:... chiều) Khi sóng chuyển động, hoạt động văng té của chất lỏng gây ra áp lực tại biên thùng chứa, áp lực này được tính toán sao cho bằng nhưng ngược pha với áp lực do tác động kích động gây ra Do vậy việc hạn chế chiều chuyển động sóng để tập trung được áp lực chất lỏng, cản trở áp lực do kích động gây ra là cơ cở cho việc quyết định hình dáng của thùng chứa Chất lỏng trong hệ TLD là nông để đạt được tính... lý thuyết sóng biên độ hữu hạn và phương pháp Galerkin trong trường hợp thùng hình tròn, họ đã thu được lực thủy động học và cao độ bề mặt tự do Sau đó, sự tổ hợp các lực thủy động với phương trình chuyển động của kết cấu, tỷ số cản được tính toán Các kết quả tính toán đã thiết lập do vậy được so sánh với các kết quả thí nghiệm, bởi vậy mà hiệu quả của phương pháp mô hình hóa được xác nhận Năm 1992... Việt Nam [9] SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN GIẢM CHẤN CHẤT LỎNG VÀ HỆ TƯƠNG TÁC GIỮA KẾT CẤU VỚI GIẢM CHẤN CHẤT LỎNG (TLD) Áp lực chất lỏng trong thùng chứa chống lại ngoại lực tác dụng lên kết cấu gồm hai phần là tác dụng tĩnh và tác dụng động Với các kết cấu... vậy, bài toán nghiên cứu về sự làm việc của thiết bị TLD thực chất là một bài toán phi tuyến do chuyển động của chất lỏng bên trong thùng chứa mà thực chất là chuyển động của sóng Việc tính toán một bài toán phi tuyến sẽ trở nên phức tạp hơn nhiều so với bài toán động học tuyến tính Tuy nhiên nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ được việc dùng bài toán động học tuyến tính tương đương để thay cho bài toán động... TLD), giảm chấn dùng kim loại, giảm chấn nhớt và giảm chấn ma sát SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ Phương thức Kiểu loại Thiết kế khí động học Bị động Thiết kế kết cấu Thiết bị giảm chấn phụ trợ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG Các phương pháp Tăng cường các đặc trưng khí động học để giảm hệ số lực gió Tăng khối lượng của tòa nhà... kết cấu và xác định dao động do áp lực gió tác động trên bề mặt công trình Các dữ liệu thu được từ thí nghiệm hầm gió được sử dụng trong các mô SVTH: CHU MINH HẢI MSSV: 20100237 Mail: minhhaicdt.hust@gmail.com Trang 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ CƠ ĐIỆN TỬ GVHD: GS.TSKH NGUYỄN VĂN KHANG phỏng số phục vụ tính toán thiết kế công trình Từ hệ số áp lực gió Cf(t) xác định được, lực gió dọc và gió ngang tác động ... kháng mô men, dầm ngang, giàn ngang để tăng cường chịu tải trọng ngang cho hệ thống kết cấu Cách tiếp cận xem xét đến hình dạng kết cấu thay đổi từ hình vuông, hình chữ nhật sang dạng hình khác... động khác Lực động đất có hướng không gian thay đổi theo thời gian hướng, tốc độ tác dụng trị số Các tác dụng động đất theo hướng ngang thường gây dao động ngang nguy hiểm, làm cho công trình bị... theo thời gian (chuyển dịch, vận tốc, gia tốc) Và ωn : tần số góc thứ n 1.3.3 Tác động gió Nếu tác động hoạt tải mang tính tức thời, động đất mang tính ngẫu nhiên tác động gió lại mang tính thường