Co ket cau nang cao

Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCMKhoa: Khoa Kỹ thuật Xây dựng Khoa/Bộ môn quản lý MH: Sức bền - Kết cấu Tp.HCM, ngày .... Mục tiêu môn học: • Bổ sung các kiến thức nâng cao trong lĩ

Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCM

Khoa: Khoa Kỹ thuật Xây dựng

Khoa/Bộ môn quản lý MH: Sức bền - Kết cấu

Tp.HCM, ngày tháng năm

Đề cương môn học Sau đại học

CƠ KẾT CẤU NÂNG CAO

(ADVANCED STRUCTURAL MECHANICS)

Mã số MH: 085185

Số tín chỉ: Tc (LT.BT&TH.Tự Học): 3 TCHP:

Số tiết -Tổng: 60 LT: 45 BT: 0 TH: 0 ĐA: BTL/TL: 15

Đánh giá: Tiểu luận: 30%

Thi cuối kỳ: 70%

- Môn tiên quyết:

- Môn học trước:

- Môn song hành:

- CTĐT ngành (Mã

ngành):

Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp (60580208),

Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Giao Thông (60580205)

- Ghi chú khác:

1 Mục tiêu môn học:

• Bổ sung các kiến thức nâng cao trong lĩnh vực phân tích kết cấu ngoài miền đàn hồi bao gồm các phương pháp phân tích từng bước và phương pháp phân tích trực tiếp tải trọng giới hạn (Limit Analysis) áp dụng cho kết cấu là bằng vật liệu đàn-dẻo lý tưởng

• Giúp học viên hiểu được ứng xử của kêt câu làm bằng vật liệu đàn hồi-dẻo có hoặc không kể đến hiện tượng tái bền

• Hiểu được cách phân tích đàn-dẻo kết cấu dạng thanh (dàn, dầm, khung, thanh chịu xoắn) bằng các phương pháp truyền thống và hiện đại có thể tự động lập trình tính toán

• Hiểu cách xây dựng và gỉai bài toán Limit Analysis dưới dạng bài toán quy hoạch toán học,

áp dụng vào các kết cấu kỹ thuật (thanh, tấm chịu uốn) và bài toán phẳng

Aims:

• This course provides the graduate students with the advanced knowledge on the inelastic structural analysis comprising the step-by-step methods and especially the Limit Analysis applied to structures made by elastic perfectly- plastic materials

• Helps students with knowledge on the behaviour of structures made by elastic- perfectly plastic or hardening materials

• Helps students understanding how to analyze elastic-plastic structures using the traditional and modern methods which can be programmed using MATLAB

Ÿ Helps students knowing how to establish and to solve Limit Analysis problems stated under

a mathematical programming one; this can be applied to engineering structures (trusses, frames and plates in bending) and to plane problems

2 Nội dung tóm tắt môn học:

Dựa trên cơ sở lý thuyết chảy dẻo và lý thuyết dẻo theo biến dạng toàn phần, hai phương pháp phân tích kết cấu ngoài miền đàn hồi được trình bày: (a) phương pháp từng bước nghiên cứu quá trình phát triển biến dạng theo tải trọng của kết cấu ; và (b) phương pháp (Limit Analysis) tìm trực tiếp tải trọng giới hạn không thông qua quá trình phát triển biến dạng Phương pháp từng bước ngoài việc sử dụng các phương pháp cơ bản của Cơ Học Kết Cấu (phương pháp lực, phương pháp chuyển vị) môn học còn giới thiệu phương pháp ma trận độ cứng hoặc phương pháp PTHH giúp có thể tự động hóa tính toán qua các ngôn ngữ lập trình (MATLAB, VISUAL C++, ) Phương pháp trực tiếp (Limit Analysis) gồm 2 loại, phương pháp động học và phương pháp tĩnh học, qua việc áp dụng các định lý cận dưới và cận trên, đã phát biểu bài toán tìm tải trọng giới hạn dưới dạng bài toán quy hoạch toán học Phương pháp từng bước được áp dụng cho các kết cấu dạng thanh vốn rất phổ biến trong các kết cấu xây dựng, trong khi phương pháp trực tiếp (Limit Analysis) được áp dụng cho bài toán phẳng, hệ thanh và các tấm chịu uốn

Course outline:

Based on Theory of Plasticity comprising the Flow Theory and the Total Strain Theory, the two methods for analysing inelastic structures are presented: (a) The step-by step method analyzes the processus of developping strains during the loadings by using the traditional methods of Structural Mechanics and/or the direct sstiffness method or the Finite Element Method ; the application is carried out to truss and framed structures; (b) The Limit Analysis computes directly the ultimate load and mustn’t experiene the strain development processus; Via the upper bound and the lower bound theoems

of Limit Analysis, the problems of finding the ultimate load can be stated under the mathematical programing ones; The applications are realized to engineering structures comprising trusses, plane frames and plates in bending, and to plane problems

3 Tài liệu học tập:

[1] BÙI CÔNG THÀNH, “Cơ Kết Cấu nâng cao”, NXB ĐHQG TP HCM, 2002, 2004, 2014, VN [2] W.F CHEN & D.J HAN, “Plasticity for Structural Engineers”, Springer-Verlag New York Inc., 1988

[3] J CHAKRABARTY, “Theory of Plasticity”, Mc Graw-Hill, Inc., 1987

[4] NGUYỄN ĐĂNG HƯNG, “Giáo trình Cơ Vật Rắn nâng cao – EMMC”, 1995

[5] W.F CHEN, I SOHAL, “Plastic Design and Second-Order Analysis of Steel Frames”, Springer-Verlag, 1995

4 Các hiểu biết, các kỹ năng cần đạt được sau khi học môn học:

Sau khi học xong giáo trình này, học viên có thể:

Về kiến thức: hiểu được cơ sở lý thuyết dẻo áp dụng vào các kết cấu kỹ thuật

Về nhận thức: nâng cao được kỹ năng phân tích kết cấu đàn hồi & phi đàn hồi

Về kỹ năng riêng cho môn học: giải được bài toán kết cấu dưới dạng bài toán quy hoạch toán học băng

Về kỹ năng chuyển đổi: có khả năng phát triển các phần mềm phân tích kết cấu khác

Learning outcomes:

Upon completion of this course, students should be able to:

Knowledge: understand the basic theory of plasticity applied to engineering structures

Cognitive Skills: improve skills for structural analysis of elastic & inelastic structures

Subject Specific Skills: solve the structural programming problems using MATLAB

Transferable Skills: having capacities to develop other programing softwares relating to structural analysis and design

5 Hướng dẫn cách học - chi tiết cách đánh giá môn học:

Sinh viên cần đọc sách giáo trình, tài liệu tham khảo và làm bài tập đầy đủ

Sinh viên cần thực hành lập trình tính toán bằng MATLAB (hay MATHCAD)

Cách đánh giá :

Tiểu luận: 30%

Thi cuối kỳ: 70%

Ghi chú: học viên nộp đầy đủ tiểu luận được giao thì mới được tính điểm tổng kết

Learning strategies & Assessment Scheme:

Students should read textbooks and finish all assignments

Students should practice programming using MATLAB (or MATHCAD)

Assessment:

Home project: 30%

Final exam: 70%

Notes: Final mark will only be accounted for students who submit all required home projects

6 Nội dung chi tiết:

1

Chương mở đầu: Nhắc lại

những khái niệm cơ bản của Cơ

học vật rắn biến dạng với quy

ước chỉ số

- Giới thiệu dề cương môn học

- Quy ước chỉ số

- Lý thuyết ứng suất

- Lý thuyết biến dạng

[1],[2],[4]

2,3 Chương 1: Những khái niệm vềLý thuyết dẻo

Giới thiệu chung

Lý thuyết chảy dẻo Giả thiết tính toán Luật ứng xử 1 chiều Tiêu chuẩn chảy dẻo Luật ứng xử 3 chiều vật liệu đàn-dẻo

Luật ứng xử 3 chiều vật liệu dẻo

lý tưởng

Lý thuyết biến dạng toàn phần

[1], [2], [4]

4,5,6 Chương 2: Phân tích đàn-dẻo hệ

thanh

2.1 Phân tích đàn-dẻo hệ dàn 2.2 Phân tích đàn-dẻo hệ thanh chịu uốn: dầm, khung phẳng (phươn pháp lực, phươn pháp chuyển vị)

2.3 Phân tích đàn dẻo thanh chịu xoắn

[1], [2], [4]

7,8

Chương 3: Phân tích đàn dẻo hệ

thanh bằng phương pháp ma

trận độ cứng hoặc phương pháp

PTHH

3.1 Cơ sở của phương pháp ma trận độ cứng trực tiếp áp dụng cho hệ thanh

3.2 Thiết lập ma trận độ cứng của phần tử thanh đàn hồi (2 đầu nút cứng)

3.3 Thiết lập ma trận độ cứng của phần tử thanh đầu trái là khớp dẻo

3.4 Thiết lập ma trận độ cứng của phần tử thanh đầu phải là khơp dẻo

3.5 Thiết lập ma trận độ cứng của phần tử thanh 2 đầu là khơp dẻo

[1], [5]

9

Chương 4: Lý thuyết “Phân tích

trực tiếp trạng thái giới hạn”

(Limit Analysis)

4.1 Khái niệm chung- Limit Analysis là gì? Các định lý về công khả dĩ

4.2 Các định lý cơ bản của Limit Analysis

4.3 Các phương pháp gỉải của Limit Analysis

4.4 Limit Analysis và bài toán quy hoạch toán học

4.5 Năng lượng tiêu tán dẻo 4.6 Các đường bât liên tục ứng suất

[1], [2], [4]

10,11

,12

Chương 5: Limit Analysis và

kết cấu kỹ thuật

5.1 Khái niệm chung: biến suy rộng

5.2 Limit Analysis và bài toán

hệ thanh 5.2.1 Bài toán Limit Analysis biểu diễn theo biến suy rộng (hay biến tổng quát hóa) 5.2.1.1 Phương pháp tổ hợp cơ cấu

5.2.1.2 Phương pháp quy hoạch tuyến tính

[1], [2], [4], [5]

13,14 Chương 5: Limit Analysis và

kết cấu kỹ thuật (tt)

5.3 Limit Analysis và bài toán tấm

5.3.1 Tấm chữ nhật chịu uốn 5.3.2 Tấm tròn chịu uốn

[1], [2], [4]

15 Chương 6: Limit Analysis và

bài toán phẳng

6.1 Khái niệm chung 6.2 Các phương pháp của Limit Analysis

6.2.1 Phương pháp tĩnh học và định lý cận dưới

6.2.2 Phương pháp động học và định lý cận trên

[1],[2],[3]

7 Giảng viên tham gia giảng dạy:

CBGD chính: PGS.TS Bùi Công Thành

CBGD tham gia: TS Nguyễn Hồng Ân

PGS.TS Lương Văn Hải

TS Nguyễn Sỹ Lâm

TS Cao Văn Vui

BỘ MÔN QUẢN LÝ MÔN HỌC Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

GIẢNG VIÊN LẬP ĐỀ CƯƠNG

PGS.TS Bùi Công Thành