Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu dao động của vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng (Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - Vũ Quốc Hiến NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA VỎ COMPOSITE TRÒN XOAY CHỨA CHẤT LỎNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC HÀ NỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - Vũ Quốc Hiến NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA VỎ COMPOSITE TRÒN XOAY CHỨA CHẤT LỎNG Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 62510101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS TRẦN ÍCH THỊNH PGS.TS NGUYỄN MẠNH CƯỜNG HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Vũ Quốc Hiến Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS TRẦN ÍCH THỊNH Hà Nội, ngày….tháng….năm 2017 Người cam đoan PGS.TS NGUYỄN MẠNH CƯỜNG Vũ Quốc Hiến LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn GS.TS Trần Ích Thịnh, PGS.TS Nguyễn Mạnh Cường tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện động viên suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả chân thành cảm ơn tập thể thầy, cô môn Cơ học vật liệu kết cấu, trường Đại học Bách khoa Hà nội tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ hướng dẫn suốt thời gian tác giả nghiên cứu môn Tác giả trân trọng cảm ơn tập thể giảng viên nhóm seminar “Cơ học vật rắn biến dạng” – Đại học Bách khoa Hà nội, Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Công nghệ, Đại học Xây dựng, Đại học Kiến trúc, Học viện Hậu cần, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Đại học thủy lợi, Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái nguyên, Đại học Cơng nghiệp Việt trì…đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu có giá trị cho nội dung đề tài luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Viện Nghiên cứu Chế tạo Tàu thủy - Đại học Thủy sản Nha Trang hướng dẫn, giúp đỡ chế tạo mẫu thí nghiệm Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Vật liệu Composite – Đại học Bách khoa Hà nội hướng dẫn, giúp đỡ chế tạo mẫu thí nghiệm Tác giả xin trân trọng cảm ơn tập thể cán bộ, giảng viên Viện Cơ học Việt Nam, Phòng thí nghiệm kiểm sốt rung ồn – Viện Cơ học Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ suốt trình đo đạc thí nghiệm Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Trường Đại học Cơng nghiệp Việt trì tập thể cán bộ, giảng viện Khoa Cơ khí giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thời gian, vật chất, tinh thần để hoàn thành nghiên cứu Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thành viên gia đình, bạn bè, đồng nghiệp thông cảm, tạo điều kiện chia sẻ khó khăn suốt q trình học tập nghiên cứu luận án NCS Vũ Quốc Hiến MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG x MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Dao động tự vỏ trụ, vỏ trụ bậc composite khơng có chứa chất lỏng 1.1.1 Các nghiên cứu dao động vỏ trụ khơng có chứa chất lỏng 1.1.2 Các nghiên cứu dao động vỏ trụ bậc khơng có chứa chất lỏng 10 1.2 Dao động tự vỏ nón, vỏ nón–trụ, nón–trụ-nón, nón–nón-nón composite khơng có chứa chất lỏng 10 1.2.1 Các nghiên cứu dao động vỏ nón khơng có chứa chất lỏng 10 1.2.2 Các nghiên cứu dao động vỏ nón–trụ, nón-trụ-nón, nón-nón-nón khơng có chứa chất lỏng 11 1.3 Nghiên cứu thực nghiệm dao động tự vỏ composite không có chứa chất lỏng 13 1.4 Phương pháp PTLT (hoặc ma trận độ cứng động lực) tính dao động tự vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng 14 1.4.1 Các bước giải phương pháp 16 1.4.2 Các phương pháp tính ma trận truyền T() 18 1.4.3 Các phương pháp tính tần số dao động 18 1.4.3.1 Phương pháp giải trực tiếp 19 1.4.3.2 Thuật toán William-Wittrick 19 1.4.3.3 Phương pháp giải sử dụng đường cong đáp ứng 19 1.5 Tổng quan nghiên cứu Việt Nam 20 1.6 Kết luận chương 21 CHƯƠNG 23 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA KẾT CẤU VỎ TRỤ BẬC COMPOSITE CHỨA VÀ KHÔNG CHỨA CHẤT LỎNG 23 2.1 Mơ hình tính dao động tự vỏ trụ bậc composite chứa chất lỏng 23 i 2.2 Mơ hình vỏ trụ composite chứa chất lỏng 24 2.3 Quan hệ số vật liệu 24 2.4 Quan hệ ứng suất, biến dạng nội lực 25 2.4.1 Quan hệ biến dạng chuyển vị vỏ trụ Composite: 25 2.4.2 Quan hệ nội lực chuyển vị vỏ trụ Composite 25 2.5 Phương trình chuyển động vỏ trụ Composite chứa chất lỏng 26 2.6 Phương trình chất lỏng 27 2.7 Ma trận độ cứng động lực vỏ trụ Composite chứa chất lỏng 29 2.8 Tính toán tần số dao động vỏ trụ bậc Composite chứa khơng chứa chất lỏng 34 2.8.1 Mơ hình vỏ trụ bậc composite chứa chất lỏng 34 2.8.2 Điều kiện liên tục vỏ trụ bậc composite chứa chất lỏng 35 2.8.3 Ma trận độ cứng động lực vỏ trụ bậc composite chứa chất lỏng 35 2.8.4 Kết thảo luận 40 2.8.4.1 Kiểm tra độ tin cậy kết 41 2.8.4.2 Kết tính tần số dao động vỏ trụ bậc composite chứa chất lỏng 48 2.9 Kết luận chương 55 CHƯƠNG 57 NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA KẾT CẤU VỎ TRỊN XOAY NĨN–TRỤ, NĨN-TRỤ-NĨN VÀ NĨN-NĨN-NĨN COMPOSITE CHỨA VÀ KHÔNG CHỨA CHẤT LỎNG 57 3.1 Mơ hình tính dao động tự vỏ nón-trụ composite chứa chất lỏng 57 3.2 Mơ hình vỏ nón composite chứa chất lỏng 58 3.3 Quan hệ ứng suất, biến dạng nội lực 58 3.3.1 Quan hệ biến dạng chuyển vị (với R(x)=R1+x.sin): 58 3.3.2 Quan hệ nội lực chuyển vị 59 3.4 Phương trình chuyển động vỏ nón chứa chất lỏng 59 3.5 Ma trận độ cứng động lực vỏ nón Composite chứa chất lỏng 60 3.6 Tính tốn tần số dao động vỏ nón-trụ Composite chứa chất lỏng 66 3.6.1 Mơ hình vỏ nón-trụ composite chứa chất lỏng 66 3.6.2 Điều kiện liên tục vỏ nón-trụ composite chứa chất lỏng 66 ii 3.6.3 Ma trận độ cứng động lực vỏ nón-trụ composite chứa chất lỏng 67 3.6.4 Kết thảo luận 69 3.6.4.1 Kiểm tra độ tin cậy kết 69 3.6.4.2 Ảnh hưởng khối lượng riêng vật liệu vỏ chất lỏng đến dao động tự vỏ nón-trụ composite chứa chất lỏng 73 3.6.5 Nhận xét 82 3.7 Tính tốn tần số dao động vỏ nón-trụ-nón Composite chứa chất lỏng 83 3.7.1 Mơ hình vỏ nón-trụ-nón composite chứa chất lỏng 83 3.7.2 Điều kiện liên tục vỏ nón-trụ-nón composite chứa chất lỏng 83 3.7.3 Ma trận độ cứng động lực vỏ nón-trụ-nón composite chứa chất lỏng 84 3.7.4 Kết thảo luận 86 3.7.5 Nhận xét 91 3.8 Tính tốn tần số dao động vỏ nón-nón-nón Composite chứa chất lỏng 93 3.8.1 Mơ hình vỏ nón-nón-nón composite chứa chất lỏng 93 3.8.2 Điều kiện liên tục cho vỏ nón-nón-nón composite chứa chất lỏng 93 3.8.3 Ma trận độ cứng động lực vỏ nón-nón-nón composite chứa chất lỏng 94 3.8.4 Kết thảo luận 95 3.9 Kết luận chương 102 CHƯƠNG 104 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH TẦN SỐ DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA KẾT CẤU VỎ TRỊN XOAY NĨN-TRỤ, NĨN-TRỤ-NĨN COMPOSITE CHỨA CHẤT LỎNG 104 4.1 Chế tạo mẫu thí nghiệm 104 4.1.1 Vật liệu chế tạo mẫu thí nghiệm tính 104 4.1.2 Các loại mẫu thí nghiệm 105 4.2 Đồ gá mẫu thí nghiệm 106 4.3 Thiết bị đo, ghi liệu 106 4.4 Quy trình thực thí nghiệm 107 4.5 Kết thí nghiệm đo tần số dao động tự 111 4.5.1 Kết đo dao động tự vỏ nón-trụ composite 111 iii 4.5.1.1 Kết đo dao động tự vỏ nón-trụ composite mẫu CT-27 111 4.5.1.2 Kết đo dao động tự vỏ nón-trụ composite mẫu CT-14 114 4.5.2 Kết đo dao động tự vỏ nón-trụ-nón composite 117 4.6 Kết luận chương 119 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 120 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 125 PHỤ LỤC 134 iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT [A]: Ma trận độ cứng màng [B]: Ma trận độ cứng tương tác màng–uốn-xoắn [C]: Ma trận độ cứng quan hệ ứng suất–biến dạng vật liệu dị hướng C: Biên ngàm [D]: Ma trận độ cứng uốn Ei: Mô đun đàn hồi kéo, nén theo phương i f: Hệ số hiệu chỉnh cắt F: Biên tự [F]: Ma trận độ cứng cắt {F}: Véc tơ lực Gij: Mô đun đàn hồi trượt H: Chiều cao mức chất lỏng vỏ h: Chiều dày vỏ hk: Chiều dày lớp vật liệu thứ k kx, k, kx: Các thành phần biến dạng uốn xoắn vỏ hệ tọa độ trụ [K()]: Ma trận độ cứng động lực L: Chiều dài đường sinh vỏ Mx, M, Mx: Các thành phần mô men uốn xoắn vỏ N x , N , N x : Các thành phần lực màng vỏ P: Áp suất chất lỏng PTLT: Phần tử liên tục PTHH: Phần tử hữu hạn Qx, Q: Các thành phần lực cắt vỏ [Qij]: Ma trận độ cứng thu gọn {Q}m: Véc tơ lực kích thích R: Bán kính vỏ S: Biên tựa v [T()]: Ma trận truyền u, v, w: Các thành phần chuyển vị theo phương x,y,z u0, v0, w0; Các thành phần chuyển vị mặt trung bình vỏ {U}: Véc tơ chuyển vị {y}m: Véc tơ trạng thái (x,z,θ): Hệ tọa độ trụ (x,y,z): Hệ tọa độ đề zk, zk-1: Tọa độ biên lớp thứ k α: Góc nón xz, z: Các thành phần biến dạng cắt vỏ hệ tọa độ trụ x, , x: Các thành phần biến dạng màng vỏ hệ tọa độ trụ (k): Khối lượng riêng lớp thứ k nước: Khối lượng riêng nước rượu: Khối lượng riêng rượu ij: Hệ số poisson vật liệu theo phương ij x, : Các thành phần góc xoay quanh trục θ trục x : Hàm vận tốc : Tần số dao động tự : Tần số dao động tự không thứ nguyên vi ... ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Dao động tự vỏ trụ, vỏ trụ bậc composite khơng có chứa chất lỏng 1.1.1 Các nghiên cứu dao động vỏ trụ khơng có chứa chất lỏng 1.1.2 Các nghiên cứu dao động vỏ. .. kết nghiên cứu có lĩnh vực dao động kết cấu vỏ tròn xoay vật liệu composite lớp, luận án đặt vấn đề: Nghiên cứu dao động vỏ composite tròn xoay chứa chất lỏng Luận án đầy đủ file: Luận án full... trận độ cứng động lực vỏ trụ Composite chứa chất lỏng 29 2.8 Tính tốn tần số dao động vỏ trụ bậc Composite chứa không chứa chất lỏng 34 2.8.1 Mơ hình vỏ trụ bậc composite chứa chất lỏng