Phân tích động lực học kết cấu tấm dày trên nền nhiều lớp chịu tải trọng động sử dụng phương pháp MPMM (MultiLayer Plate Moving Method)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÕ DUY MINH PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC KẾT CẤU TẤM DÀY TRÊN NỀN NHIỀU LỚP CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP MPMM (MULTI-LAYER PLATE MOVING METHOD) Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng công nghiệp số ngành: 60 58 02 08 LUẬN VÃN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2016 Mã CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS TS Lương Văn Hải Cán chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Văn Hiếu Cán chấm nhận xét 2: PGS TS Nguyễn Xuân Hùng Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 22 tháng 07 năm 2016 Thanh phân Hội đồng đanh giá Luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Đỗ Kiến Quốc Chủ tịch hội đồng TS Nguyễn Trọng Phước Thư ký TS Nguyễn Văn Hiếu Thành viên Phản biện PGS TS Nguyễn Xuân Hùng Thành viên Phản biện PGS TS Nguyễn Trung Kỉên Thành viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyến ngành sau Luận vãn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐỖ DUY MINH MSHV: 7140158 Ngày, tháng, năm sinh: 12/09/1987 Nơi sinh: Thanh Hóa Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng CT DD & CN Mã số: 60580208 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích động lực học kết cấu dày nhiều lớp chịu tải trọng động sử dụng phương pháp MPMM (Multi-Layer Plate Moving Method) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Thiết lập ma trận khối lượng, ma trận độ cứng ma trận cản cho phần tử kết cấu sử dụng phương pháp nhiều lớp chuyển động MPMM Phát triển thuật toán, lập trình tính tốn chương trình Matlab để giải hệ phương trình động tổng thể tốn Kiểm tra độ tin cậy chương trình tính cách so sánh kết chương trình với kết phương pháp khác Tiến hành thực ví dụ số nhằm khảo sát ảnh hưởng nhân tố quan trọng đến ứng xử động kết cấu tấm, từ rút kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/01/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2016 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Lương Văn Hải Tp HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2016 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG NGÀNH PGS TS Lương Văn Hải TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng cơng nghiệp nằm hệ thống luận cuối khóa nhằm trang bị cho Học viên cao học khả tự nghiên cứu, biết cách giải vấn đề cụ thể đặt thực tế xây dựng Đó trách nhiệm niềm tự hào học viên cao học Để hoàn thành Luận văn này, cố gắng nỗ lực thân, nhận giúp đỡ nhiều từ tập thể cá nhân Tôi xin ghi nhận tỏ lòng biết ơn đến tập thể cá nhân dành cho giúp đỡ q báu Đầu tiên tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS TS Lương Văn Hải Thầy đưa gợi ý để hình thành nên ý tưởng đề tài Thầy góp ý cho tơi nhiều cách nhận định đắn vấn đề nghiên cứu, cách tiếp cận nghiên cứu hiệu Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Kỹ Thuật Xây dựng, trường Đại học Bách Khoa Tp HCM truyền dạy kiến thức quý giá cho tôi, kiến thức khơng thể thiếu đường nghiên cứu khoa học nghiệp sau Tôi xin gửi lời cảm ơn đến NCS Trần Minh Thi, NCS Cao Tấn Ngọc Thân giúp đỡ tơi nhiều q trình thực Luận văn Luận văn thạc sĩ hoàn thành ttong thời gian quy định với nỗ lực thân, nhiên khơng thể khơng có thiếu sót Kính mong q Thầy Cơ dẫn thêm để tơi bổ sung kiến thức hồn thiện thân Xin ttân ttọng cảm ơn Tp HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2016 Đỗ Duy Minh ii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Luận văn tập trung phân tích ứng xử động Mindlin nhiều lớp sử dụng phương pháp nhiều lớp chuyển động MPMM (Multi-Layer Plate Moving Method) Phương pháp đề xuất dựa phương pháp phần tử chuyển động MEM (Moving Element Method) Phát triển Luận văn mơ xác cấu tạo bao gồm nhiều lớp có xét đến tương tác lớp với Theo phương pháp này, chia nhỏ thành “phần tử nhiều lớp chuyển động” Những phần tử chuyển động thật so với đứng yên mà chuyển động giả tưởng với lực di chuyển kết cấu Do đó, phương pháp tránh việc cập nhật véctơ tải trọng tương ứng với mơ hình Tất phương trình chuyển động ma trận kết cấu phần tử nhiều lớp xây dựng hệ trục tọa độ chuyển động vận tốc với vận tốc lực di chuyển, điều hoàn toàn ngược lại với phương pháp phần tử hữu hạn FEM (Finite Element Method) Cách thiết lập ma trận khối lượng, ma trận độ cứng, ma trận cản ma trận tổng thể cho toán động lực học Mindlin nhiều lớp trình bày Các kết phân tích số so sánh với kết phương pháp khác nhằm thể độ tin cậy phương pháp đề xuất Đồng thời kết khảo sát nhằm tìm hiểu ảnh hưởng yếu tố quan trọng đến ứng xử Mindlin nhiều lớp, ví dụ thay đổi tỉ số độ cứng, tỉ số độ cản lớp liên kết hai tấm; tỉ số chiều dày, tỉ số module đàn hồi hai tấm; ứng xử kết cấu thay đổi vận tốc, độ lớn tải trọng tác động, vị trí đặt tải trọng, điều kiện biên, Các kết nghiên cứu Luận văn hy vọng tài liệu tham tham khảo hữu ích việc nghiên cứu Mindlin nhiều lớp chịu tải di động iii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng việc thực hướng dẫn thầy PGS TS Lương Văn Hải Các kết ửong Luận văn thật chưa công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2016 Đỗ Duy Minh 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 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT xiv CHƯƠNG TÔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Tình hình nghiên cứu tính cấp thiết đề tài 1.2.1 Các công trình nghiên cứu ngồi nước 1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu nước ố 1.3 Mục tiêu hướng nghiên cứu 1.4 Cấu trúc luận văn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mơ hình đường nhiều lớp 2.1.1 Hệ số độ cứng đàn hồi Ks 10 2.1.2 Hệ số cản cs 11 2.2 Phưomg pháp phần tử nhiều lớp chuyển động MPMM 13 2.2.1 Lý thuyết có kể đến biến dạng trượt Reissner-Mindlin 13 2.2.2 Biến dạng mối quan hệ biến dạng - chuyển vị 14 2.2.3 Biến dạng mối quan hệ ứng suất - biến dạng 15 2.2.4 Phưong trình lượng 17 2.2.5 Phần tử đẳng tham số 18 2.2.6 Phép tích phân số - Phép cầu phưomg Gauss 21 2.2.7 Thiết lập công thức ma ửận kết cấu dày ửên nhiều lớp sử dụng phương pháp nhiều lớp chuyển động MPMM .22 2.3 Qui tải trọng xe thành tảitập trung bốn bánh xe 32 2.4 Phương pháp Newmark 34 2.5 Thuật toán sử dụng Luận văn .36 2.5.1 Thông số đầu vào 36 2.5.2 Giải toán theo dạng chuyển vị 37 2.5.3 Giải toán theo dạng gia tốc 38 2.5.4 Độ ổn định hội tụ theo phương pháp Newmark 38 2.6 Lưu đồ tính tốn .39 CHƯƠNG KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SỐ 40 3.1 Kiểm chứng chương trình Matlab 42 3.1.1 Bài tốn la: Phân tích ứng xử Mindlin nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng tĩnh xem xi măng đá cứng vô .42 3.1.2 Bài tốn lb: Phân tích ứng xử Mindlin nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động xem xi măng đá cứng vô 46 3.2 Phân tích động lực học Mindlin nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động 48 3.2.1 Bài toán 2: Khảo sát hội tụ toán 48 3.2.2 Bài toán 3: Khảo sát ứng xử động Mindlin ttên nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động tỉ số độ cứng lớp liên kết hai thay đổi 50 3.2.3 Bài toán 4: Khảo sát ứng xử động Mindlin ttên nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động tỉ số độ cản lớp liên kết hai thay đổi .55 3.2.4 Bài toán 5: Khảo sát ứng xử động Mindlin ttên nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động tỉ số module đàn hồi hai thay đổi 59 vi 3.2.5 Bài toán 6: Khảo sát ứng xử động Mindlin nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động tỉ số chiều dày hai thay đổi 64 3.2.6 Bài toán 7: Khảo sát ứng xử động Mindlin nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động vận tốc lực di động V thay đổi 70 3.2.7 Bài toán 8: Khảo sát ứng xử động Mindlin nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động giá trị lực di động Pthay đổi 72 3.2.8 Bài toán 9: Khảo sát ứng xử động Mindlin nhiều lớp tải trọng xe qui tải tập trung trọng tâm xe bốn tải tập trung bốn bánh xe 73 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 4.1 Kết luận 79 4.2 Kiến nghị 80 TÀI LỆƯ THAM KHẢO 81 KẾT QUẢ CÔNG BỐ ĐẠT ĐƯỢC TỪ LUẬN VĂN 86 PHỤ LỤC 87 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 97 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 ứng dụng Mindlin Runway Hình 1.2 ứng dụng Mindlin Highway Hình 1.3 Mặt cắt đường băng nhiều lớp Hình 1.4 Mơ hình tải trọng cố định phần tử chuyển động (MPMM) Hình 2.1 Mặt cắt chi tiết đường băng nhiều lớp Hình 2.2 Mơ hình Mindlin nhiều lớp 10 Hình 2.3 Nền với nhiều lớp đất khác 12 Hình 2.4 Mơ hình động học kết cấu theo lý thuyết ReissnerMindlin 14 Hình 2.5 Quy ước chiều dương chuyển vị vv hai chuyển vị xoay Ị3X, Ị3y Mindlin 15 Hình 2.6 Phần tử tứ giác Qỹ hệ tọa độ địa phương 19 Hình 2.7 Phần tử tứ giác Qỹ hệ tọa độ tự nhiên 19 Hình 2.8 Phần tử tứ giác nút, lớp phương pháp MPMM 23 Hình 2.9 Mặt cắt dọc phân bố tải trọng xe xuống bốn bánh xe 32 Hình 2.10 Mặt cắt ngang phân bố tải trọng xe xuống bốn bánh xe 33 Hình 2.11 Lưu đồ tính tốn 39 Hình 3.1 Mơ hình kiểm chứng Mindlin ttên nhiều lớp chịu tải ttọng tĩnh xem xi măng đá cứng vô 43 Hình 3.2 Sự hội tụ chuyển vị lớn wc tâm bê tông 44 Hình 3.3 Chuyển vị wc tâm bê tông dọc theo trục X 45 Hình 3.4 Chuyển vị wc tâm bê tông dọc theo trục y 46 Hình 3.5 Mơ hình kiểm chứng Mindlin ttên nhiều lớp chịu tải ttọng động xem xi măng đá cứng vô 47 Hình 3.6 Sự hội tụ chuyển vị tâm BT theo bước thời gian At 47 Hình 3.7 Sự hội tụ chuyển vị tâm BT theo bước thời Kết phân tích số 66 Ti sổ ỵftL, Hình 3.25 Chuyển vị lớn wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá tỉ số chiều dày hg / hc hai thay đổi Bảng 3.17 So sánh (%) chênh lệch chuyển vị lớn wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá tỉ số chiều dày hg / hc hai thay đổi rri9 Ả Tỉ sô chiều dày Chuyển vị wc (m) % Chênh lệch so Chuyển vị với hg!hc=\ (m) -5.99x1 (/ -5.17x10^ h h g 'c -5.49xl(/ -4.10x11/ 8.3% 31.5% -4.39x10^ -2.65x10^ % Chênh lệch so với hgỉhc=ỉ 15.2% 48.8% 69.8% -3.13x10^ 47.8% -1.56x11/ 81.2% -2.59x10^ 56.8% -9.73X10’5 Từ kết Hình 3.25 Bảng 3.17 cho thấy tỉ số chiều dày hg / hc chuyển vị wg tâm hai đạt giá trị lớn nhất, sau chuyển vị giảm dần tỉ số chiều dày tăng lên Khi tỉ số chiều dày chuyển vị vv, tâm bê tông giảm 2.32 lần (tương đương 56.8% từ -5.99x1 c/m xuống -2.59x1 c/m), chuyển vị wg tâm xi măng đá giảm 5.31 lần (tương đương Kết phân tích số 67 81.2% từ -5.17x10^111 xuống -9.73xl0'5m) so với tỉ số chiều dày Hình 3.28 Hình 3.31 thể so sánh chuyển vị wc tâm bê tông chuyển vị wg tâm tâm xi LlijJu lỉu LÍE11ủm IhM puiii'.rn.L X [m] V: "ĩ \ Hình 3.26 So sánh chuyên vị tâm tâm BT tỉ sô chiêu dày hg / hc thay đôi noniXKi ■.1 '7 /7 / / -Í.OOE04 ■■■ ĩ; -J.0CIF-W 1X ■ /// 11 -4.HOPQ4- lí W7 -5.00E-04 -6.0O+ Chieu dãi LHH Lu II llu phưưnỊỊ i ni) -d ỈỰĨI/ Hình 3.27 So sánh chuyển vị tâm XMĐ tỉ số chiều dày hg / hc thay đổi Kết phân tích số 68 Hình 3.28 thể chuyển vị lớn wc tâm bê tông chuyển vị lớn tâm xi măng đá tỉ số chiều dày h / h hai thay đổi Giữ nguyên chiều dày hg = 0.18m xi măng đá tỉ số chiều dày hc / hg thay đổi từ đến Bảng 3.18 thể so sánh (%) chênh lệch chuyển vị lớn wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá tỉ số chiều dày hc / hg thay đổi Từ kết Hình 3.28 Bảng 3.18 cho thấy tỉ số chiều dày hc/hg chuyển vị wc, wg tâm hai đạt giá trị lớn nhất, sau chuyển vị giảm dần tỉ số chiều dày hc / hg tăng lên Khi tỉ số chiều dày hc / hg chuyển vị wc tâm bê tông giảm 5.56 lần (tương đương 98.2% giảm từ -7.81x10^111 xuống -1.40x10^111), chuyển vị wg tâm xi măng đá giảm 6.21 lần (tương đương 98.4% từ -6.79x10^1X1 xuống -1.09xl0'5m) so với tỉ số chiều dày hc!hg Ti sổ he-hK Hình 3.28 Chuyển vị lớn wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá tỉ số chiều dày hc / hg hai thay đổi Kết phân tích số 69 Bảng 3.18 So sánh (%) chênh lệch chuyển vị lớn wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá tỉ số chiều dày hc / hg hai thay đổi rri9 Ả % Chênh lệch so với Chuyển vị wc Tỉ sô chiều hc/hg=l (m) dày -7.81X10^ -2.93x10^ 62.4% -7.18X10’5 90.8% Chuyển vị wg (m) % Chênh lệch so với hc/hg =1 -6.79x10^ -2.57x10^ 62.2% 91.0% 6.14X10’ 96.7% -2.73X10’5 96.5% 2.23X10’ 98.4% -1.40X10’5 98.2% 1.09X10’ Hình 3.29 Hình 3.30 thể so sánh chuyển vị wc tâm bê tông chuyển vị wg tâm xi măng đá tỉ số chiều dày hc / hg thay đổi từ đến ỉt/h^-2 ỉr^h^-i hyh^-ĩị Hình 3.29 So sánh chuyển vị tâm BT tỉ số chiều dày hc / hg thay đổi Kết phân tích số - Mt=l hehK-2 - 70 - AA=« Hình 3.30 So sánh chuyển vị tâm XMĐ tỉ số chiều dày hc / hg thay đổi Từ kết cho thấy giữ nguyên chiều dày hg xi măng đá tăng tỉ số chiều dày hcl hg chuyển vị wc, wg tâm hai giảm nhanh, chênh lệch chuyển vị hai giảm Còn giữ nguyên chiều dày hc bê tơng tăng tỉ số chiều dày hg/hc chuyển vị wc, wg tâm hai giảm, chênh lệch chuyển vị hai ngày tăng Vì nên lựa chọn tăng chiều dày hc bê tông để giảm làm chuyển vị Tuy nhiên tỉ số chiều dày hc ỉhg (xem kết Bảng 3.18) chuyển vị wc,wg tâm hai giảm gần 99%, lúc chiều dày khơng ảnh hưởng đáng kể đến chuyển vị Vì tỉ số chiều dày hc / hg tối ưu có tăng khơng có nhiều tác dụng, gây lãng phí vật liệu 3.2.6 Bài tốn 7: Khảo sát ứng xử động Mindlỉn nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động vận tốc lực di động V thay đổi Trong toán này, xét tỉ số độ cứng đàn hồi kclkg=2 lớp liên kết hai đất Hình 3.31 Hình 3.32 thể chuyển vị wc tâm bê tông chuyển Kết phân tích số 71 vị wg tâm xi măng đá giá trị vận tốc lực di động V thay đổi từ đến với giá trị = V, V2 = 2V, V3 = 4V, V4 = 8V Bảng 3.19 thể so sánh (%) chênh lệch chuyển vị lớn wc tâm bê tông VI=V - V2=2V V3=4V V4=8V Hình 3.31 So sánh chuyển vị tâm BT vận tốc lực di động V thay đổi Từ kết Hình 3.31, Hình 3.32 Bảng 3.19 cho thấy giá trị vận tốc lực di động V thay đổi từ đến lần chuyển vị wc tâm bê tông giảm dần theo chuyển vị wg tâm xi măng đá tăng dần (xen kết Phần 3.2.2 tỉ số độ cứng kc / kg lớp liên kết hai thay đổi) Khi vận tốc V tăng lên lần chuyển vị W, bê tông giảm 1.17 lần Kết phân tích số 72 (tương đương 12.1%), chuyển vị wg xi măng đá tăng 1.11 lần (tương đương 14.4%) Điều hoàn toàn phù hợp với thực tế, vận tốc lực di động V tăng chuyển vị bên (tấm bê tông) giảm theo, vận tốc nhanh chuyển vị nhỏ Còn chuyển vị bên (tấm xi măng đá) tăng - Vl-V V2-2V VJ-4V V4-8V Hình 3.32 So sánh chuyển vị tâm XMĐ vận tốc lực di động V thay đổi Bảng 3.19 So sánh (%) chênh lệch chuyển vị lớn W( tâm bề tông wg tâm xi măng đá giá trị vận tốc lực di động V thay đổi Giá trị vận tốc V Chuyển vị wc (m) V1=V -7.05x10^ V2=2V -6.90X103 2.2% -4.75x10^ 4.7% v3 =4V -6.60X103 6.5% -5.02x10^ 10.8% V4=8V -6.20X103 12.1% -5.02x1 14.4% % Chênh lệch so với Chuyển vị (m) % Chênh lệch so với -4.53x10^ 3.2.7 Bài toán 8: Khảo sát ứng xử động Mindlỉn nhiều lớp chịu tác dụng tải trọng di động giá trị lực di động p thay đổi Hình 3.33 Hình 3.34 thể chuyển vị wc tâm bê tông chuyển vị Kết phân tích số 73 wg tâm xi măng đá giá trị lực di động p thay đổi từ đến lần với giá trị ỉ\ =P,P2= 2P, P3 = 3P, P4 = 4P Bảng 3.20 thể so sánh (%) chênh lệch chuyển vị lớn wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá giá trị lực di động p thay đổi Từ kết Hình 3.33, Hình 3.34 Bảng 3.20 cho thấy giá trị lực di động p thay đổi từ đến lần chuyển vị wc tâm bê tông chuyển vị wg tâm xi măng đá tăng lên từ đến lần Điều hoàn toàn phù hợp với thực tế, lực tác động tăng lên lần chuyển vị tăng theo nhiêu lần Do đó, muốn giảm chuyển vị cho phải giảm lực tác -Pl-P P2-2P 1*3=3? ■ P4-4P Hình 3.33 So sánh chuyển vị tâm BT giá trị lực di động p thay đổi Kết phân tích số 74 5.00E-04 o.(t-:+w Ỉ.OOECM / //■ =■1 % ■1\ X\ //■ / I.OOE-W / /' L\ / ' ■ I.5OE-O3 ,/ X r 11 r■ 131 ■ ■ 111 / 1 ■2.00E03 ' ■ ■ -250E4B Chiêu dúi ĩúa 1ủm Ltn'u phưung K (in) .P2=2P - -— EM= Ịp — P-I=4P Hình 3.34 So sánh chuyển vị tâm XMĐ giá trị lực di động p thay đổi Bảng 3.20 So sánh (%) chênh lệch chuyển vị lớn wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá giá trị lực di động p thay đổi Giá trị lực p Chuyển vị wc (m) % Chênh lệch so với P1 Chuyển vị (m) % Chênh lệch so với Pj p,=p -6.03x10^ P2=2P -1.21X10’3 100% -1.05X10’3 100% P3 = 3P -1.81X10’3 200% -1.58X10’3 200% P4=4P -2.41X10’3 300% -2.10X10’3 300% -5.26x10^ 3.2.8 Bài toán 9: Khảo sát ứng xử động Mindlỉn nhiều lớp khỉ tải trọng xe qui tải tập trung trọng tâm xe bốn tải tập trung bốn bánh xe Mơ hình chữ nhật Mindlin nhiều lớp với điều kiện biên ngàm cạnh (C-C-C-C) điều kiện biên tựa cạnh (SS-SS-SS-SS) khảo sát, thông số tải trọng thể Bảng 3.21 Trong mơ hình xét hai trường hợp: quy tải trọng xe thành tải tập trung tâm xe quy tải trọng xe thành bốn tải Kết phân tích số 75 tập trung bốn bánh xe Bảng 3.21 Thông số tải trọng Lực tập trung Vận tốc xe Khoảng cách bánh xe (m) P(N) V (m/s) 100000 11.111 Phương dọc xe a Phương ngang xe b Hình 3.35 Hình 3.36 thể chuyển vị wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá quy tải trọng xe thành tải tập trung tâm xe quy tải trọng xe thành bốn tải tập trung bốn bánh xe với điều kiện biên ngàm cạnh biên tựa cạnh Bảng 3.22 thể chuyển vị lớn wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá khi quy tải trọng xe thành tải tập trung tâm xe quy tải trọng xe thành bốn tải tập trung bốn bánh xe với điều kiện biên ngàm cạnh biên tựa cạnh Theo kết Hình 3.35, Hình 3.36 Bảng 3.22 cho thấy với điều kiện biên ngàm cạnh điều kiện biên tựa cạnh chênh lệch chuyển vị lớn tâm hai nhỏ Chênh lệch chuyển vị wc tâm bê tông 0.18% trường hợp tải trọng tập trung tâm xe, 0.92% trường hợp tải trọng tập trung bốn bánh xe Chênh lệch chuyển vị wg tâm xi măng đá 0.19% trường hợp tải trọng tập trung tâm xe, 0.92% trường hợp tải trọng tập trung bốn bánh xe Đồng thời chuyển vị lớn wc tâm bê tông giảm 3.60 lần (tương đương 72.2% từ -6.03x1 o^m xuống -1.67xl0^m) chuyển vị wg tâm xi măng đá giảm 3.41 lần (tương đương 70.6% từ -5.26x1 o^m xuống -1.54xl0^m) tải trọng tâm xe so với trường hợp tải tập trung bốn bánh xe với điều kiện biên ngàm cạnh Chuyển vị lớn wc tâm bê tông giảm 3.58 lần (tương đương 72.1% từ -6.04x1 o^m giảm xuống -1.69x1 o^m) chuyển vị wg tâm xi măng đá giảm 3.38 lần (tương đương 70.4% từ -5.26x1 o^m giảm xuống -1.54xl0^m) tải trọng tâm xe so với trường hợp tải tập trung bốn bánh xe với điều kiện biên tựa cạnh Điều hồn tồn hợp lý so với thực tế tải trọng xe truyền xuống thông qua bốn bánh xe lực tác động lên giảm phân bố lên bốn bánh xe Do Kết phân tích số 76 chuyển vị tâm hai qui tải trọng tâm xe cho kết lớn nhiều so với qui tải trọng bốn bánh xe Bảng 3.22 Chuyển vị lớn wc (xio^m) tâm bê tông wg tâm xi măng đá quy tải tâm xe bốn bánh xe (biên ngàm cạnh, tựa cạnh) Tải trọng tập trung tâm xe Tải trọng tập trung bốn bánh xe Trường hợp Chuyển vị wc (m) Chuyển vị wg (m) Chuyển vị wc (m) Biên tựa Biên ngàm -6.0428 -6.0317 -5.2696 -5.2593 -1.6891 -1.6735 —*— I bánh (C) —I bánh (SS) —4 bánh (C) Chuyển vị wg (m) -1.5585 -1.5442 —4 bánh (SS) Hình 3.35 So sánh chuyển vị wc tâm bê tông tải tập trung trọng tâm xe bốn tải tập trung bốn bánh xe Kết phân tích số 77 Chiều dải cùa tim theo phương X (m) —1 bánh (C) * ■ bánh (SS) bánh (C) —•- bảnh (SS) Hình 3.36 So sánh chuyển vị wg tâm xi măng đá tải tập trung trọng tâm xe bốn tải tập trung bốn bánh xe Hình 3.37, Hình 3.38, Hình 3.39 Hình 3.40 thể phối cảnh 3D chuyển vị wc tâm bê tông wg tâm xi măng đá quy tải trọng xe thành tải tập trung tâm xe bốn tải tập trung bốn bánh xe Hình 3.37 Phối cảnh 3D chuyển vị wc tâm BT wg tâm XMĐ quy tải trọng xe thành tải tập trung tâm xe (biên ngàm cạnh) Kết phân tích số 78 Hình 3.38 Phối cảnh 3D chuyển vị wc tâm BT wg tâm XMĐ quy tải trọng xe thành bốn tải tập trung bốn bánh xe (biên ngàm cạnh) Hình 3.39 Phối cảnh 3D chuyển vị wc tâm BT wg tâm XMĐ quy tải trọng xe thành tải tập trung tâm xe (biên tựa cạnh) Kết phân tích số 79 Hình 3.40 Phối cảnh 3D chuyển vị wc tâm BT wg tâm XMĐ quy tải trọng xe thành bốn tải tập trung bốn bánh xe (biên tựa cạnh) Kết luận kiến nghị 80 CHƯƠNG KỂT LUẬN VÀ KIỂN NGHỊ Luận văn sử dụng phương pháp phần tử nhiều lớp chuyển động MPMM (MultiLayer Plate Moving Method) để phân tích ứng xử động lực học kết cấu dày nhiều lớp chịu tải trọng di động Luận văn mơ hình hóa xác kết cấu nhiều lớp có xét đến tương tác lớp với Đồng thời Luận văn phân tích ảnh hưởng thông số quan trọng hệ số độ cứng nền, hệ số độ cản hệ số độ cứng hệ số độ cản lớp liên kết hai tấm, module đàn hồi, chiều dày hai Ảnh hưởng độ lớn lực di chuyển, vận tốc lực di chuyển, khảo sát quy tải trọng xe thành tải tập trung tâm xe bốn tải tập trung bánh xe có xét thêm ảnh hưởng điều kiện biên đến chuyển vị Các mơ hình tính tốn dựa lý thuyết dày Mindlin sử dụng tích phân Newmark phương pháp gia tốc trung bình tồn miền thời gian Các kết số so sánh với kết phương pháp khác nhằm thể độ tin cậy phương pháp đề xuất Qua kết phân tích số đạt trình bày Chương 3, tác giả rút số kết luận quan trọng kiến nghị hướng phát triển đề tài tương lai 4.1 Kết luận Mơ hình đề nghị mơ xác kết cấu Mindlin nhiều lớp có xét đến tương tác lớp với Đồng thời, mơ hình thể rõ phức tạp tốn khảo sát thơng qua việc mơ xác phần tử tứ giác nút, lớp nút bậc tự Do đó, phần tử nhiều lớp bao gồm tổng cộng 54 bậc tự Phương pháp MPMM có độ tin cậy cao việc phân tích tĩnh động cho kết cấu nhiều lớp Các kết thu từ MPMM V V ... trung phân tích ứng xử động Mindlin nhiều lớp sử dụng phương pháp nhiều lớp chuyển động MPMM (Multi-Layer Plate Moving Method) Phương pháp đề xuất dựa phương pháp phần tử chuyển động MEM (Moving. .. hình cấu tạo bao gồm nhiều lớp có xét đến tương tác lớp với Bên cạnh đó, việc thiết lập cơng thức để phân tích động lực học kết cấu Mindlin nhiều lớp chịu tải trọng di động sử dụng phương pháp nhiều. .. [40] phân tích động lực học tàu cao tốc sử dụng phương pháp phần tử nhiều lớp dầm chuyển động có xét đến tương tác đất Nhi (2014) [41] phân tích động lực học Mindlin đàn nhớt chịu tải trọng di động