1.Trình bày cơ sở lý thuyết, thiết lập các ma trận khối lượng và ma trận độ cứng cho khung, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn.2.Trĩnh bày cơ sở lý thuyết phân tích hydroelastic miền tần số, sử dụng kết hợp phần tử hữu hạn và phần tử biên cho tấm nổi chịu tải trọng sóng biển và dòng chảy.3.Phát triển thuật toán và lập trình tính toán bằng chương trình Matlab. Kiểm tra độ tin cậy của chương trình bằng cách so sánh kết quả với SAP2000.4.Thực hiện các ví dụ số nhằm khảo sát ảnh hưởng của các nhân tố quan trọng đến ứng xử của kết cấu khung nổi, từ đó rút ra các kết luận và kiến nghị
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÙI TẤT ĐẠT PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG SĨNG BIỂN VÀ DỊNG CHẢY ĐẾN ĐÁP ỨNG ĐỘNG LỰC HỌC KẾT CẤU KHUNG NỔI Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Cơng nghiệp Mã số ngành: 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.HCM, 06-2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: Cán hướng dẫn: PGS.TS Lương Văn Hải Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Nguyễn Trọng Phước Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS Lê Song Giang Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM, ngày 23 tháng 08 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Bùi Công Thành - Chủ tịch Hội đồng TS Châu Đình Thành - Thư ký PGS.TS Nguyễn Trọng Phước - PGS.TS Lê Song Giang -ủy ủy viên (Phản biện 1) viên (Phản biện 2) 5.CHỦ PGS.TS Nguyễn Trung Kiên TỊCH HỘI ĐÒNG - ủy viên TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: BÙI TẤT ĐẠT MSHV: 1670084 Ngày, tháng, năm sinh: 17/10/1993 Nơi sinh: Quảng Ngãi Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình Dân dụng Công nghiệp Mã số ngành: 60580208 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích ảnh hưởng sóng biển dòng chảy đến đáp ứng động lực học kết cấu khung II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Trình bày sở lý thuyết, thiết lập ma trận khối lượng ma trận độ cứng cho khung, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn Trĩnh bày sở lý thuyết phân tích hydroelastic miền tần số, sử dụng kết hợp phần tử hữu hạn phần tử biên cho chịu tải trọng sóng biển dòng chảy Phát triển thuật tốn lập trình tính tốn chương trình Matlab Kiểm tra độ tin cậy chương trình cách so sánh kết với SAP2000 Thực ví dụ số nhằm khảo sát ảnh hưởng nhân tố quan trọng đến ứng xử kết cấu khung nổi, từ rút kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 06/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Lương Văn Hải Tp HCM, ngày 22 tháng 06 năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BAN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS Lương Văn Hải TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LỜI CẢM ƠN Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc PGS.TS Lương Văn Hải hướng dẫn, động viên gợi ý quý báu để hoàn thành luận văn Sự nhiệt tình nhạy bén thầy truyền cảm hứng cho tơi nhiều định hình rõ cho cách tiếp cận nghiên cứu hiệu Trong suốt hai năm qua, kiến thức thu học giúp đỡ thầy vô giá hành trang giúp nhiều ngành nghề tương lai Tôi muốn gửi lời cảm ơn chân thành tới NCS Nguyễn Xuân Vũ kiên nhẫn hợp tác bền bỉ anh suốt trình nghiên cứu Anh hỗ trợ tuyệt vòi trình học tơi giúp tơi nghi ngờ nhỏ gặp phải với kiên nhẫn tối đa Tôi xin gửi lời cảm ơn tới giảng viên khoa Kỹ thuật Xây dựng - Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP HCM, thầy cô dạy nhiều môn học khác làm tảng hỗ trợ nghiên cứu Cuối không phần quan trọng, xin gửi lòi biết ơn đến cha mẹ vĩ cung cấp tất tình yêu ủng hộ Tình cảm họ tơi khuyến khích liên tục họ, động lực tơi hồn thành thành luận văn Luận văn Thạc sĩ hoàn thành thời gian quy định với nỗ lực thân, nhiên thiếu sót Kính mong q Thầy dẫn thêm, để bố sung kiến thức hồn thiện thân Xin trân trọng cảm ơn, TP Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 06 năm 2018 Bùi Tất Đạt 11 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Việt Nam quốc gia biển, tiềm biển Việt Nam vô to lớn, bờ biển từ Bắc vào Nam với chiều dài 3260km, khơi hai quần đảo Trường Sa Hoàng Sa rộng lớn gồm nhiều đảo lớn, nhỏ Đây vị trí có tầm chiến lược quan trọng việc bảo vệ biên cương Tổ quốc khai thác tài nguyên, góp phần vào việc giữ vững an ninh quốc phòng cơng phát triển, xây dựng đất nước Thực tế cho thấy để đáp ứng yêu cầu này, việc xây dựng lực lượng người, vũ khí trang bị, điều tất yếu cần phải xây dựng, khơi phục sở hạ tầng, cơng trình biển, đảo vững Trong thời gian gần đây, kết cấu siêu lớn (VLFS) sân bay nổi, cầu nổi, chí thành phố nhận quan tâm lớn từ phủ nước ven biển, nhà khoa học, từ giới kỹ thuật biển kỹ sư dân dụng Vì kết cấu nên có ưu điểm tiết kiệm chi phí khơng phải đóng cọc khơng gây hại mơi trường bơm bùn cát đảo nhân tạo, v.v Thường kết cấu có kích thước vô lớn, ứng xử kết cấu - môi trường nước vô phức tạp tác động yếu tố môi trường xung quanh (gió, nước, sóng biển, dòng chảy, V.V.) Vì vậy, luận văn đề cập đến việc nghiên cứu “Phân tích ảnh hưởng sóng biển dòng chảy đến đáp ứng động lực học kết cẩu khung nor Luận văn tập trung phân tích ứng xử kết cấu khung cách: phần khung mô phần tử hữu hạn (FEM), phần kết nối siêu lớn (VLFS) chia nhỏ thành phần tử hữu hạn (FEM) phần nước xung quanh kết cấu phân chia thành phần tử biên số nút (BEM) Ill LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng việc tơi thực hướng dẫn PGS.TS Lương Văn Hải Các kết Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp HCM, ngày 22 tháng 06 năm 2018 Bùi Tất Đạt IV MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC sĩ i LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC sĩ ii LỜI CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIÊU viii MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT ix CHUƠNG TÔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Cấu trúc 1.1.2 Uu điểm 1.1.3 ứng dụng 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.2.1 Các cơng trình nghiên cứu nước 1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu nước 1.3 Mục tiêu hướng nghiên cứu 11 1.4 Cấu trúc luận văn 12 CHUƠNG Cơ SỞ LÝ THUYẾT 13 2.1 Giới thiệu toán giả thiết 13 2.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 15 2.2.1 Cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn cho khung 17 2.2.2 Lý thuyết Mindlin phần tử hữu hạn cho 21 2.3 Phương trình chuyển động chất lỏng 29 2.4 Phương pháp phần tử biên 30 2.4.1 Giới thiệu tổng quan 30 2.4.2 Thuật toán phương pháp phần tử biên 31 V 2.4.3 Giải tương tác chất lỏng .33 2.5 Lưu đồ tính tốn 35 CHƯƠNG KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SỐ 36 3.1 Kiểm chứng chương trình Matlab .38 3.1.1 Bài toán 1: Khảo sát ứng xử khung không tương tác với 38 3.1.2 Bài toán 2: Khảo sát ứng xử khung tương tác với đàn hồi 41 3.2 Phân tích ảnh hưởng sóng biển dòng chảy đến ứng xử kết cấu khung 46 3.2.1 Bài toán 3: Khảo sát ứng xử khung tương tác vói thay đổi chiều sâu nước 46 3.2.2 Bài toán 4: Khảo sát ứng xử khung tương tác vói thay đổi bề dày 50 3.2.3 Bài toán 5: Khảo sát ứng xử khung tương tác vói thay đổi Module đàn hồi 56 3.2.4 Bài toán 6: Khảo sát ứng xử khung tương tác vói thay đổi kích thước 61 3.2.5 Bài toán 7: Khảo sát ứng xử khung tương tác với cách thay đổi số tầng khung 65 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .68 4.1 Kết luận .68 4.2 Kiến nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 74 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG .88 VI DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Phân loại Kết cấu Hình 1.2 Các thành phần hệ thống Mega - Floats Hình 1.3 Tàu Bến Nghé - TP Hồ Chí Minh Hình 1.4 Dự án Sân bay Nhật Bản Hình 1.5 (a) cầu Albert D Rossellini Hình 1.6 Cầu tàu Ujina - Nhật Bản Hình 1.7(a)Giàn khoan dầu Tập đồn Keppel Hình 1.8(a) Sân vận động Marina, Singapore Hình 2.1 Mơ hình tổng thể nghiên cứu khung đặt 14 Hình 2.2 (a) Mơ hình FEM mái cong (b) Mơ hình FEM dạng tháp 16 Hình 2.3 Phần tử nút với hệ tọa độ cục 17 Hình 2.4 Giả thuyết góc xoay Kirchhoff 22 Hình 2.5 Giả thuyết góc xoay Mindlin 22 Hình 2.6 Tấm chịu uốn hệ trục tọa độ X, y, z 23 Hình 2.7 Phần tử Mindlin nút 27 Hình 2.8 Mơ hình kết cấu chất lỏng 29 Hình 2.9 Cách thức rời rạc miền biên BEM 31 Hình 3.1 Thơng số tính tốn 37 Hình 3.2 Mơ hình Bài tốn 38 Hình 3.3 Chuyển vị Bài toán Matlab SAP2000 39 Hình 3.4 Moment Lực cắt Bài toán SAP2000 40 Hình 3.5 Mơ hình tổng thể Bài toán 41 Hình 3.6 Sự hội tụ chuyển vị nút 3, thay đổi số lượng lưới cạnh L 42 Hình 3.7 Sự hội tụ chuyển vị nút 3, thay đổi số lượng lưới cạnh B 43 Hình 3.8 Chuyển vị toán Matlab SAP2000 44 Hình 3.9 Moment Lực cắt tốn SAP2000 45 Vll Hình 3.10 Tổng hợp kết chuyển vị ngang Bài tốn theo miền tần số 47 Hình 3.11 Tổng hợp kết chuyển vị đứng Bài toán theo miền tần số 48 Hình 3.12 Tổng hợp kết chuyển vị ngang Bài toán theo độ sâu nước H 48 Hình 3.13 Tổng hợp kết chuyển vị đứng Bài toán theo độ sâu nước H .49 Hình 3.14 Tổng hợp kết Lực cắt chân cột Bài toán theo độ sâu nước H 49 Hình 3.15 Tổng hợp kết Moment chân cột Bài toán theo độ sâu nước H 50 Hình 3.16 Tổng hợp kết chuyển vị ngang Bài tốn theo miền tần số 52 Hình 3.17 Tổng hợp kết chuyển vị đứng Bài toán theo miền tần số 52 Hình 3.18 Tổng hợp kết chuyển vị ngang Bài toán theo chiều dày 53 Hình 3.19 Tổng hợp kết chuyển vị đứng Bài toán theo chiều dày .54 Hình 3.20 Tổng hợp kết Lực cắt chân cột Bài toán theo chiều dày 54 Hình 3.21 Tổng hợp kết Moment chân cột Bài tốn theo chiều dày 55 Hình 3.22 Tổng hợp kết chuyển vị ngang Bài toán theo miền tần số 57 Hình 3.23 Tổng hợp kết chuyển vị đứng Bài toán theo miền tần số 58 Hình 3.24 Tổng hợp kết chuyển vị ngang Bài toán theo Module đàn hồi 59 Hình 3.25 Tổng hợp kết chuyển vị đứng Bài toán theo Module đàn hồi tấm.59 Hình 3.26 Tổng hợp kết Lực cắt chân cột Bài toán theo Module đàn hồi 60 Hình 3.27 Tổng họp kết Moment chân cột Bài toán theo Module đàn hồi 60 Hình 3.28 Tổng họp kết chuyển vị ngang Bài toán theo miền tần số 62 Hình 3.29 Tổng họp kết chuyển vị đứng Bài toán theo miền tần số 63 Hình 3.30 Tổng họp kết chuyển vị ngang Bài tốn theo chiều dài 63 Hình 3.31 Tổng họp kết chuyển vị đứng Bài toán theo chiều dài 64 Hình 3.32 Tổng họp kết Lực cắt chân cột Bài toán theo chiều dài 64 Hình 3.33 Tổng họp kết Moment chân cột Bài toán theo chiều dài 65 Hình 3.34 Tổng họp kết chuyển vị ngang Bài toán theo miền tần số 66 Hình 3.35 Tổng họp kết chuyển vị đứng Bài toán theo miền tần số 67 Phụ lục 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO • [1] Nguyễn Quốc Hòa (1996) Nghiên cứu tương tác động lực học sóng biển cơng trình biển [2] Hồ Hồng Sao, Nguyễn Văn Dũng (2011) Nghiên cứu mô hình vật lý hiệu giảm sóng đê chắn sóng hình hộp, cho khu tránh trú bão tàu thuyền [3] Nguyễn Văn Chĩnh (2013) Phân tích động lực học cơng trình biển cố định san hơ chịu tác dụng tải trọng sóng gió [4] Nguyễn Quốc Hòa (2013) Nghiên cứu ảnh hưởng độ sâu mực nước đến mô men uốn dọc lực cắt sóng kho chứa [5] Phạm Hiền Hậu, Phạm Hồng Đức (2016) Nghiên cứu dự báo đánh giá ảnh hưởng khoảng tĩnh khơng đối vói cơng trình biển có kể đến hiệu ứng phi tuyến bậc hai tải trọng sóng [6] Bishop, R E D and Price, w G (1979) Hydroelasticity of Ships Cambridge, UK, Cambridge University Press [7] Price, w G and Wu, Y (1985) Hydroelasticity of Marine Structures Theorectical and Applied Mechanics F I Niordson and N Olhoff, Elsevier Science Publisher: 311-337 [8] Ertekin, R c., Riggs, H R., Che, X L and Du, s X (1993) Efficient methods for hydroelastic analysis of very large floating structures Journal of Ship Research 37(1): 58-76 [9] Suzuki, H and Yoshida, K (1996) Design flow and strategy for safety of very large floating structures Proceedings of International Workshop on Very Large Floating Structures, Hayama, Japan, pp.21-27 [10] Suzuki, H (2005) Overview of megafloat: Concept, design criteria, analysis, and design Marine Structures 18(2): 111-132 [11] Yago, K and Endo, H (1996) On the hydroelastic response of boxshaped floating structure with shallow draft Journal of the Society of Naval Architects of Japan 180: 341-352 Phụ lục [12] 71 Utsunomiya, T., Watanabe, E and Eatock Taylor, R (1998) Wave response analysis of a box-like VLFS close to a breakwater Proceedings of the 17th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Lisbon, Portugal, pp.1-8 [13] Ohmatsu, s (1998) Numerical calculation of hydroelastic behavior of pontoon type VLFS in waves Proceedings of 17th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, Lisbon, Portugal, pp.5-9 [14] Ohmatsu, s (1999) Numerical calculation method of hydroelastic response of a pontoon-type VLFS close to a breakwater Proceedings of Third International Workshop on Very Large Floating Structures, Honolulu, Hawaii, USA, pp.805811 [15] Meylan, M H and Squire, V A (1996) Response of a circular ice floe to ocean waves Journal of Geophysical Research 101(C4): 8869-8884 [16] Meylan, M H (1997) The forced vibration of a thin plate floating on an infinite liquid Journal of Sound and Vibration 205(5): 581-591 [17] Meylan, M H (2001) A variational equation for the wave forcing of floating thin plates Applied Ocean Research 23(4): 195-206 [18] Kashiwagi, M (2000) Research on hydroelastic responses of VLFS: Recent progress and future work International Journal of Offshore and Polar Engineering 10(2): 81-90 [19] Watanabe, E., Utsunomiya, T and Wang, c M (2004a) Hydroelastic analysis of pontoon-type VLFS: A literature survey Engineering Structures 26(2): 245256 [20] Watanabe, E., Wang, c M., Utsunomiya, T and Moan, T (2004b) Very large floating structures: Applications, analysis and design CORE Report National University of Singapore, Singapore [21] Chen, X J., Moan, T., Fu, s X and Cui, w c (2006) Second-order hydroelastic analysis of a floating plate in multidirectional irregular waves International Journal of Non-Linear Mechanics 41(10): 1206-1218 Phụ lục [22] 72 Hermans, A J (2000) A boundary element method for the interaction of freesurface waves with a very large floating flexible platform Journal of Fluids and Structures 14(7): 943-956 [23] Watanabe, E., Utsunomiya, T and Kubota, A (2000) Analysis of wave-drift damping of a VLFS with shallow draft Marine Structures 13(2000): 383-397 [24] Wang, c M., Xiang, Y., Utsunomiya, T and Watanabe, E (2001) Evaluation of modal stress resultants in freely vibrating plates International Journal of Solids and Structures 38(36-37): 6525-6558 [25] Endo H, Yago K (1999) Time-history response of a large floating structure subjected to a dynamic load (in Japanese) Journal of the Society of Naval Architect of Japan 186:369-376 [26] Sim, I.H, Yoon, J.D, Choi, H.s (1999) An analysis of the hydroelastic response of large floating structures in oblique waves Journal of the Society of Naval Architects of Korea 36, 83-92 [27] Choi, Y.R Hong, S.Y (2002) An analysis of hydrodynamic interaction of floating multi-body using higher-order boundary element method In: Proceedings of the 12th International Offshore and Polar Engineering Conference, pp 303-308 [28] Ohmatsu, s (1998) Numerical calculation of hydroelastic behavior of VLFS in time domain, Hydroelasticity in Marine Technology, 89-97 [29] Endo, H (2000) The behavior of a VLFS and airplane during take-off/landing run in wave conditions, Marine struc-ture, 13, 477-491 [30] N M Newmark (1959) A method of computation for structural dynamics Journal of the Engineering Mechanics, 85:67-94 [31] Wang, C.D, Meylan, M.H (2004) A higher order coupled boundary element and finite element method for the wave forcing of a floating elastic plate [32] Lee, D H and Choi, H s (2003) Transient hydroelastic response of very large floating structures by FE-BE hybrid method, Proceeding of Thirteenth International Offshore and Polar Engineering Conference, Hawaii, May 25- 30, ISOPE, 100-105 Phụ lục [33] 73 Kashiwagi, M (2004) Transient responses of a VLFS during landing and takeoff of an airplane, Journal Material Science and Technology, 9, 14-23 [34] Qiu, L and Liu, H (2007) Three-dimensional time-domain analysis of very large floating structures subjected un-steady external loading, Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 129 (2), 21- 28 [35] Qiu, L (2009) Modeling and simulation of transient responses of a flexible beam floating in finite depth water under moving loads, Applied Mathematical Modeling, 33, 1620-1632 [36] Wang, C.M, Tay, Z.Y (2011) Very Large Floating Structures: Applications, Research and Development [37] Kashiwagi, M (2000) A time-domain mode-expansion method for calculating transient elastic responses of a pontoon-type J Mar Sci Technol 5, 89-100 [38] Kim, J.w and Ertekin, R.c (1998) An eigenfunction-expansion method for predicting hydroelastic behavior of a shallow-draft VLFS Proc 2nd Int Conf On Hydroelasticity in Marine Technology (Hydroelasticity '98), December, Kyushu, pp 47-59 [39] Kashiwagi, M (1998) A B-spline Galerkin scheme for calculating the hydroelastic response of a very large floating structure in waves J Mar Sci Technol; 3, pp 37-49 [40] Ismail, R E s (2016) Time-Domain Three Dimensional BE-FE Method for Transient Response of Floating Structures Under Unsteady Loads Lat Am j solids struct, vol.13, n.7, pp.1340-1359 [41] Cheng, Y., Zhai, GJ and Ou, JP., (2014) Direct time domain numerical analysis of transient behavior of a VLFS during unsteady external loads in waves condition, Abstract and Applied Analysis, 1-17 [42] Đỗ Kiến Quốc, Lương Văn Hải, (2010) Động lực học kết cấu, NXB ĐHQG Tp.HCM [43] Đỗ Kiến Quốc, Nguyễn Trọng Phước, (2010) Các phương pháp số động lực học kết cấu, NXB ĐHQG Tp.HCM Phụ lục 74 PHU LUC •• Một số đoạn mã lập trình Matlab DATA %% Reading of the coordinatesx y FrXl = 14 7;FrX2 = 153;FrY=30;FrZl = 0;FrZ2=4;FrZ3=8 ; SAPcor=[FrX FrY FrZl l FrX2 FrY FrZl FrXl FrY FrZ2 FrX2 FrY FrZ2 FrXl FrY FrZ3 FrX2 FrY FrZ3]; ; 5; 6; 6]; %Khai SAPconecframe= [1 3; 4; bao frame SAPconeclink=[ ] ; 0 _ , { : , ! ) , SAPcor(:,3),SAPcor(:, 2) ] ; oFvcor=[SAPcor o Fkconecframe=SAPconecframe; % Warning Fkconeclink=SAPconeclink; % Warning Fkconec=[Fkconecframe;Fkconeclink]; Fndln=3; % bac tu tren nut %% TINH TOAN THONG so CHUNG MO HINH Fnnt=size(Fvcor,1); % tong so nut Fnnel=size(Fkconec,2);% so nut tren phan tu Fnelt=size(Fkconec,1);% tong so phan tu Fndlt=Fndln*Fnnt;%tong so bac tu % LUC TAP TRUNG TAI NUT Fvfcg=zeros(Fndlt,1); JOINTFOCRE=[3 0] ; for i=l:size(J0INTF0CRE,1) Fvfcg((Fndln*JOINTFOCRE(i,1)-2))=J0INTF0CRE(i,2); end %% Vat lieu Fvprelg=[0 30000000 0.3 0.3 0.09 0.001141 0.000675 0.000675 0.075 0.075 0.0045 0.0045 0.00675 0.00675 0.086603 0.086603 Phụ lục 75 30000000 0.5 0.3 0.15 0.002817 0.003125 0.001125 0.125 0.125 0.0125 0.0075 0.01875 0.01125 0.144338 0.086603]; NSAP=length(Fvprelg); FDAMP=0; Fkprop=[l 1 ] ; %chon vat lieu cho frame Fkproplink=ones(1,size(Fkconeclink, 1) ) ; Fnomtype=['dam2d ';'can ' ] ; Fktypel=ones(1,size(Fkconecframe,1)); Fktypellink=2*ones(1,size(Fkconeclink,1)); %% DIEU KIEN BIEN CHUYÊN VI Fkcond=zeros(1,Fndlt); node=[1 2]; %% Gan khoi luong tap trung FMnode=[3 6]; %Assign M vao nut 456 Fmass=[250 250 250 250]; %kN DegreeContact=[1 2]; Khungmientanso global Fnnt Fnelt Fndlt Fndln Fnnel Fndle % parameters global Fntypel Fnprop Fnprel global Fvcor Fkconec Fktypel Fkconecframe Fkconeclink % mesh and allocation global Fvprelg Fvprel Fkprop FDAMP % properties global Fvsol Fvdle % solution % reading of the data DATA close all trace mail(Fvcor,Fkconec) disp(' =======blin MODULE, finite element method version 1.0 ======= '); disp(' '); % TAO MA TRAN TONG THE Fvkg=zeros(Fndlt); % MA TRAN CUNG TONG THE Fvfg=zeros(Fndlt,1); % VECTO TAI TONG THE Fvfg=Fvfeg; % UPDATE VECTO TAI TAP TRUNG %% loop on the elements for ie=l:size(Fkconecframe,1) Phụ lục 76 fprintf(' - element ie=%5i\n',ie) kloce=[]; for ii=l:Fnnel if Fkconecframe(ie,ii)> kloce=[kloce,(Fkconecframe(ie,ii)1) *Fndln+[1:Fndln]];end end; Fvprel=Fvprelg(Fkprop(ie),:); [Fvke,Fvfe]=feval([deblank(Fnomtype(Fktypel(ie) , :)) , '_ke'],ie); Fvkg(kloce,kloce)=Fvkg(kloce,kloce)+Fvke; Fvfg(kloce)=Fvfg(kloce)+Fvfe; end %% MA TRAN KHOI LUONG TAP TRUNG Fvmg=zeros(size(Fvkg, 2) ) ; for i=l:size(FMnode, 2) Fvmg(Fndln*i-2,Fndln*i-2)=Fmass(i); Fvmg(Fndln*i-1,Fndln*i-1)=Fmass(i); Fvmg(Fndln*i,Fndln*i)=0; end Mainprogram % Luan van tot nghiep Cao hoc - Dai hoc Bach Khoa TPHCM % CBHD: PGS.TS Luong Van Hai, NCS.Nguyen Xuan Vu % Tac gia: KS.Bui Tat Dat Q.Q _ , _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ oo clear all; clc; echo off global K h lamda Ls D bs global omega kO m % Data of structure -% Vat lieu cua Plate E=11.9e6 % don vi: KN/m2 r o , nuy=0.13; he so poison o, o m= 0.2 5; ratio of mass density of water o, o sican=0.06; ti so can o % Rich thuoc va thong so hinh hoc cua Plate o, L s = 300; m oo, h s = ; m khao sat 0.5 5m o Phụ lục 77 bs= 60; % m B/Ls: 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 ds=hs/2; % m D=E*hsA3/(12*(l-nuyA2)); % T.m3/s2 nmode=35; %% Data of water wave T = 4.5; %khao s a t s omega=2*pi/T; g=10; % m/sA2 A K=omega 2/g; h=10; % khao sat 6.5 50 100 200 260m fun=@(x) X.*tanh(x.*h)-K; % Matlab 2015b xi=fsolve(fun,K); k0=xi; % Note: Warning % 0.2 0.4 lamda=2 *pi/k0; 0.5 0.6 0.8 1.0 lam=lamda/Ls; r=l; % Incident wave % T/m2 Aw= ; Phi0=1i*g*Aw/omega; % 10 20 mm theta=0*pi/180 ; 90 % degree 15 30 45 60 75 Q Q oo _ _ Mesh nx=100 ;ny=16 ; % Dieu chinh so luoi dx=Ls/nx; dy=bs/ny; [ vectorX,vectorY,vectorz,Xpanel,Ypanel,Zpanel,kconec panel,X,Y,z,XM,YM,ZM,N]=Meshpanel(nx,ny,Ls, bs); [vcor,kconec]=updatemeshplate9(kconecpanel,X,Y); Centerline=[0:Ls/nx:Ls]; ix=[]; for i=l:size(Centerline,2) ix= [ix find(Xpanel==Centerline(i))]; end Node_Centerline= find(Ypanel(ix)==bs/2); %% Matrix of Structure VLFS display('Matrix of structure VLFS'); Datathickplate Phụ lục 78 [Ks,Kw,M, ~~, PHI, PHIw, EIGV,ndlt,kcond]=Thickplate(no mtype,vcor,kconec,[],ktypel,vprelg,kprop,nmode,sican ); Ksw=(Ks+Kw); % Plate stiffness matrix Ms=M; % Plate mass matrix %% Natural frequency f_Natural=diag(sqrt(EIGV)/(2*pi)); omega_Natural=diag(sqrt(EIGV)); %% Frame rests on floating plate Khungmientanso %% Matrix L display('Matrix L,Incident wave'); [LI,L2]=MatrixL(vcor(:, 1) ,vcor(:, 2) ,kconec,N); %% Compute H and G matrices and form system (AV=F) display('Compute H and G matrices'); [~,Gl,G2]= GHMATPC(X,Y,z,kconecpanel); G=-l/(2 *pi)*G1+G2; %% Incident wave Phiic=PhiO*exp(li*kO*(cos(theta)*XM+sin(theta)*YM)); %% Solve system of equations display('Solve system and print result'); ndltFrame=Fndlt; for i=l:length(node) ndltFrame=ndltFrame-3; end Ll=kron(LI,[1; 0; 0]); Ll=[LI;zeros(ndltFrame,N)]; Ll=Ll'; L2=kron(L2, [ 1;0;0]); L2= [L2;zeros(ndltFrame,N)] ; display('Assembly plate matrix to global matrix') Kglobal=sparse(ndlt+ndltFrame,ndlt+ndltFrame); Kglobal(1:ndlt,1:ndlt)=Kglobal(1:ndlt,1:ndlt)+Ksw; Mglobal=sparse(ndlt+ndltFrame,ndlt+ndltFrame); Mglobal(1:ndlt,1:ndlt)=Mglobal(1:ndlt,1:ndlt)+Ms; Fglobal=zeros(ndlt+ndltFrame,1); kcond=[kcond,zeros(1,ndltFrame)]; display('Assembly frame matrix to global matrix') Nodegeneral=[]; for i=l:length(node) Phụ lục 79 N o d e g e n e r a l = [ N o d e g e n e r a l ; f i n d ( v c o r ( : ,1 ) = = S A P c o r ( n o d e (i) , 1) & v c o r (:,2)= = S A P c o r ( n o d e ( i ) ,2 ) ) ] ; e n d 0,0, _ _ _ _ _ _ _ _ _ D _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ , _ _ oo kloceframe=[]; klocelocal=[]; for inode=l:size(Fvcor, 1) if node(node==inode) > kloceframe=[kloceframe,3*Nodegeneral((node==inode))[2 ] ] ; else kloceframe=[kloceframe,ndlt+(inode-1length(node))*Fndln+[1:Fndln]]; end if node(node==inode) > klocelocal=[klocelocal,node(node==inode)*3[1 0]]; else klocelocal=[klocelocal,(inode1 ) * F n d l n + [ : F n dl n ] ] ; e n d end 0,0, _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ o o Kglobal(kloceframe,kloceframe)=Kglobal(kloceframe,kl oceframe)+Fvkg(klocelocal,klocelocal); Mglobal(kloceframe,kloceframe)=Mglobal(kloceframe,kl oceframe)+Fvmg(klocelocal, klocelocal) ; Fglobal(kloceframe)=Fglobal(kloceframe)+Fvfcg(klocel ocal); 0,0, _ oo o, o Fwind=li*omega*G*Ll*((Kglobalomega^2*Mglobal)\(Fglobal) ) ; Poi=(K*G-l/2*eye(N)-r*omega^2*(G*(Ll)*((Kglobalomega^2 *Mglobal)\(L2))))\(0.5*Phiic+Fwind) ; Sol=((Kglobal-omega^2*Mglobal)\(li*r*omega*L2*Poi+Fglobal) ) ; Phụ lục 80 Dispnode_wave=Sol(1:ndlt) ; W_ w a v e = D i s p n od e _ w a v e ( : : e n d ) ; Dispnode_frame=zeros(Fndlt,1); Q Q _ _ _ _ o o kloceframe=[]; klocelocal=[]; for inode=l:size(Fvcor, 1) if node(node==inode) > kloceframe=[kloceframe,3*Nodegeneral((node==inode))[2 1]]; else kloceframe=[kloceframe,ndlt+(inode-1length(node))*Fndln+[1:Fndln]]; end if node(node==inode) > klocelocal=[klocelocal,node(node==inode)*3[1 0]]; else klocelocal=[klocelocal,(inode1)*Fndln+[1:Fndln]]; end end Dispnode_frame(klocelocal)=Sol(kloceframe); display(' Finish ') %% Stress Plate Resultants [Mxx,Myy,Mxy,Qx,Qy]=Stressthickplate(nomtype, vcor, kc onec,ktypel,vprelg,kprop,Dispnode_wave); %% Frame Resultants ChuyenviFrame=real(Dispnode_frame); %% Plot frame plotsol_mail(Fvcor,Fkconec,real(Dispnode_frame) , [leO leO]); title ('Chuyên vi cua khung (m) '); xlabel('Be rong khung (m)');ylabel('Chieu cao tang (m) ');%zlabel ( ' Iw/AwI '); %% Plot plate figure surf(Xpanel, Ypanel, real(reshape(W_wave(l:size(vector X,1),1),ny+1, nx+1)));title('Chuyen vi cua Tam VLFS'); Phụ lục 81 x l a b e l ( ' C h i e u d a i VLFS ( m ) ' ) ; y l a b e l ( ' C h i e u rong VLFS ( m ) ' ) ; z l a b e l ( ' I w/AwI ' ) ; z l i m ( [ - 5 ] ) Meshpanel function [vectorX,vectorY,vectorz,Xpanel,Ypanel,Zpanel,kconec panel, X,Y,z,XM,YM,ZM,N]=Meshpanel(nx,ny,Ls,bs) % Coordinate [Xpanel,Ypanel]=meshgrid(0:Ls/nx:Ls,0:bs/ny:bs); Zpanel=ones(size(Xpanel)) ; %surf(Xpanel,Ypanel,Zpanel) daspect([1,1,0.02]) vectorX=reshape(Xpanel, [],1); vectorY=reshape(Ypanel, [ ],1); vectorZ=reshape(Zpanel, [ ],1); % Connective connective=[]; for i=l:nx for j=l:ny connective=[connective;[j j+ny+l j+1+ny+l j+l ] + (ny+1)*(i-1)]; end end % N: Number of boundary nodes=number of element % L: Number of internal points where the funtion is calculated N=size(connective,1); % Read coordiantes of extrem points of the boundary element in array X and % y X=vectorX'; Y=vectorY'; Z=vectorZ'; % Read conective of boundary elements kconecpanel=connective; % Compute the control nodal coordinates and store in arrays XM and YM XM=zeros(size(kconecpanel,1),1); YM=zeros(size(kconecpanel, 1) , 1); ZM=zeros(size(kconecpanel, 1) , 1) ; Phụ lục 82 for i=l:size(kconecpanel,1) XM (i,:)=mean(X(kconecpanel(i, :) ) ) ; YM (i,:)=mean(Y(kconecpanel(i, :) ) ) ; ZM(i,:)=mean(Z(kconecpanel(i, :) ) ) ; end; Updatemeshplate9 function [vcor,kconec]=updatemeshplate9(kconecpanel,X,Y) %% Transform node element into node element kconec=kconecpanel; vcor=[X ' , Y ' ] ; addnode=[]; for i=l:size(kconecpanel,1); X5=0.5* (vcor(kconecpanel(i,1), :)+vcor(kconecpanel(i, 2) , :) ) ; X6=0.5*(vcor(kconecpanel(i,2), :)+vcor(kconecpanel (i, 3) , ; X7 = 0.5*(vcor(kconecpanel(i,3), :)+vcor(kconecpanel (i, 4) , :) ) ; X = * ( v c o r ( k c o n e c p a n e l ( i ,4 ) , : ) + v c o r ( k c o n e c p a n e l ( i , 1), :) ) ; X9=[X5(1),X8(2)]; Cornew=[X5;X6;X7;X8;X9]; vcornew=Cornew; nodenew=[]; j_remove=[] ; J 1=0; for j =1:5 j index=find(vcor(:,1)==Cornew(j,1)&vcor(:,2)==Cornew (j , ) ) ; if isempty(jinde x) ji=ji+l; nodenew=[nodenew,size(vcor, 1) + j i] ; else j remove=[j remove;j]; Phụ lục 83 n o d e n e w = [ n o d e n e w ,j i n d e x ] ; end end vcornew (j_remove, :) = []; a d d n o d e = [ a d d n od e ; n o d e n e w ]; vcor=[vcor;vcornew]; end k c o n e c = [ k c o n e c ,a d d n o d e ] ; Thickplate function [Ks, Kw,M,c,vfg , PHI,PHIw,EIGV,ndlt,kcond]=Thickplate( nomtype,vcor, kconec, bcdof,ktypel,vprelg,kprop,nmode,tysocan) %% CALCULATING FEM MATRIX OF THICK PLATE MODEL IN FIXEDCOORDINATE SYSTEM % Input: % nomtype: Type of structural element used in problems (string) % vcor: 9-node's coordinate of nodes (size(number of vertexes X ) ) % kconec: Specify each element (size (number of panels X 9)) % ktypel: Type of element (size(l X Index of type of structural element groups)) % vprelg: Array contains properties of element's groups (size(Ngroup X N properties)) % kprop: Index of properties group for each element (size(l X Index of properties groups)) % bcdof: Degrees of freedom imposing clamped conditions (size(l X % Degrees of freedom )) % Ouput: % K: the global sprase stiffness matrix % C: the global sprase damping matrix % M: the global sprase masses matrix % Cs: The generalized damped matrix % vfg: the global vector force % ndlt: Total degree of freedom % kcond: Degree of freedom imposing boundary conditions Phụ lục 84 %% Calculating system's parameters % parameters ndln=3; % Degree of free doom of each node nnt=size(vcor,1); % Total number of node nnel=size(kconec,2); % Number of nodes on each element nelt=size(kconec,1); % Total number of element ndlt=ndln*nnt; % Total degree of freedoom fprintf ('Total number of element %d.\n',nelt); fprintf('Degree of free doom of each node %d.\n',ndln); fprintf('Total number of node %d.\n',nnt); fprintf('Number of nodes on each element %d.\n',nnel); fprintf ('Total degree of freedoom %d.\n',ndlt); kcond=zeros(l,ndlt) ; kcond(bcdof)=1 ; vcond=zeros(l,ndlt); nbcdof=size(bcdof,2); % Number of constrains of system fprintf('Number of constrains of system %d.\n',nbcdof); 0,0, oo „ _ ™ _ _ _ % finite element calculation: vke vfe and assembly % initialization %vkg=zeros(ndlt); %global stiffness matrix %vmg=zeros(ndlt); %global stiffness matrix vfg=zeros(ndlt,1); %global loadvector % loop on the elements !=[]; : = []; kij = [ ] ; mij = [ ] ; cij = [ ]; kwgij =[]; for ie=l:nelt % localization vector kloce for assembly kloce= [ ]; for ii=l:nnel if kconec(ie,ii) > ... tác động yếu tố môi trường xung quanh (gió, nước, sóng biển, dòng chảy, V.V.) Vì vậy, luận văn đề cập đến việc nghiên cứu Phân tích ảnh hưởng sóng biển dòng chảy đến đáp ứng động lực học kết. .. ĐỀ TÀI: Phân tích ảnh hưởng sóng biển dòng chảy đến đáp ứng động lực học kết cấu khung II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Trình bày sở lý thuyết, thiết lập ma trận khối lượng ma trận độ cứng cho khung, sử... toán 2: Khảo sát ứng xử khung tương tác với đàn hồi 41 3.2 Phân tích ảnh hưởng sóng biển dòng chảy đến ứng xử kết cấu khung 46 3.2.1 Bài toán 3: Khảo sát ứng xử khung tương tác