DOANTOTNGHIEP (1)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Việt Anh SỬA CHỮA VẾT NỨT BẰNG MIẾNG VÁ ÁP ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Cơ kỹ thuật HÀ NỘI – 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Việt Anh SỬA CHỮA VẾT NỨT BẰNG MIẾNG VÁ ÁP ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Cơ kỹ thuật Cán hướng dẫn: TS Trần Thanh Hải HÀ NỘI - 2020 TÓM TẮT Tóm tắt đồ án tốt nghiệp: Việc sửa chữa thành phần bị nứt cấu trúc cách sử dụng miếng vá tổng hợp có tác dụng làm tăng độ cứng nghiên cứu rộng rãi Bản vá tổng hợp có đặc tính hấp dẫn độ cứng cao, độ bền cao nhẹ Tuy nhiên cịn số hạn chế tồn ví dụ như: thiết kế lề hỗn hợp vá phân tích kết cấu theo mơ hình định tải bên ngoài, tải thay đổi hiệu thiết kế trở thành nghi vấn Để thay cho phương pháp này, vật liệu áp điện, nghiên cứu rộng rãi để sử dụng có lợi sửa chữa cách chủ động Các lớp áp điện sử dụng có đặc điểm: nhẹ, mỏng dễ dàng liên kết cấu trúc bị hư hỏng Đặc tính điện mạnh mẽ cho phép áp dụng điện áp khác để sửa chữa hoàn toàn hiệu điều kiện bị hư hỏng tải bên bị thay đổi Từ khóa: Dầm Euler – Bernoulli áp điện, Dầm công xôn, áp điện, vết nứt LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Việt Anh, sinh viên khoa Cơ học kỹ thuật Tự động hóa, trường Đại học Cơng nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội Tôi xin cam đoan nội dung trình bày đồ án tốt nghiệp tơi tìm hiểu hướng dẫn TS Trần Thanh Hải Các kết trình bày đồ án đáng tin cậy, không trùng với kết cơng bố trước Những thơng tin trích dẫn đồ án ghi rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm nội dung đồ án Hà Nội, ngày tháng Sinh viên Nguyễn Việt Anh năm LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lịng biết ơn vơ sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn TS Trần Thanh Hải theo sát tận tình bảo, hướng dẫn em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn tập thể thầy cô giáo khoa Cơ học kỹ thuật Tự động hóa thầy cô trường Đại học Công nghệ – ĐHQGHN quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thời gian em học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày tháng Sinh viên Nguyễn Việt Anh năm MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Phương trình đàn hồi dầm Euler – Bernoulli khơng có vết nứt 1.1.1 Dầm gối tựa hai đầu khơng có vết nứt chịu lực tĩnh F 1.1.2 Dầm cơng xơn khơng có vết nứt chịu lực tĩnh F 10 1.1.3 Mơ hình vết nứt 11 1.1.4 Dầm gối tựa hai đầu có vết nứt chịu lực tĩnh F 13 1.1.5 Dầm gối tựa hai đầu có hai vết nứt chịu lực tĩnh F 22 1.1.6 Dầm cơng xơn có vết nứt chịu lực tĩnh F 27 1.2 Lớp áp điện 30 1.3 Chuẩn đoán dầm gối tựa hai đầu có vết nứt chuyển vị tĩnh 31 1.4 Phương trình đường đàn hồi dầm Euler – Bernoulli có vết nứt áp điện 33 1.4.1 Dầm gối tựa hai đầu có vết nứt có áp điện 33 1.4.2 Dầm cơng xơn có vết nứt áp điện 48 CHƯƠNG KẾT QUẢ TÍNH TỐN 63 2.1 Sơ đồ khối chương trình 63 2.1.1 Dầm nguyên vẹn 63 2.1.2 Dầm có vết nứt 64 2.1.3 Bài toán chuẩn đoán 65 2.1.4 Dầm có vết nứt có áp điện 66 2.2 Tính tốn chuyển vị góc xoay dầm không vết nứt 67 2.3 Tính tốn chuyển vị góc xoay dầm có vết nứt 71 2.4 Sửa chữa dầm có vết nửt 76 2.4.1 Xác định thông số vết nứt chuyển vị tĩnh 76 2.4.2 Sửa chữa vết nứt dầm gối tựa hai đầu 78 KẾT LUẬN CHUNG 82 Tài liệu tham khảo 83 PHỤ LỤC 85 DANH MỤC MỘT SỐ KÝ HIỆU SỬ DỤNG Cv điện dung lớp áp điện D bề dày dầm EI độ cứng chống uốn dầm (Nm2) F lực tác động lên dầm e31 số áp điện g hệ số điều khiển H chiều cao dầm L chiều dài dầm Li khoảng cách đoạn dầm Mx mô men uốn (Nm) Nz lực dọc Ni phản lực lên dầm  bán kính cong trục Qy lực cắt Q điện tích u chuyển vị ngang điểm Va điện áp tác dụng lên áp điện Vs điện áp đầu sensor v chuyển vị đứng hay độ võng điểm  chuyển vị góc (góc xoay) 𝜎𝑥 ứng suất dọc trục DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Đường đàn hồi Hình 1.2 Qui ước chiều lực dọc, lực cắt mô men uốn dương, âm Hình 1.3 Dầm gối tựa hai đầu chịu lực tĩnh Hình 1.4 Dầm công xôn không nứt chịu lực tĩnh F 10 Hình 1.5 Mơ hình vết nứt lị xo xoắn 12 Hình 1.6 Dầm gối tựa hai đầu chịu tải trọng tĩnh F có vết nứt 13 Hình 1.7 Đièu kiện biên điều kiện vị trí đặt lực dầm 15 Hình 1.8 Dầm gối tựa hai đầu chịu trọng tải tĩnh với vết nứt 18 Hình 1.9 Dầm gối tựa hai đầu có hai vết nứt chịu lực F 22 Hình 1.10 Dầm cơng xơn chịu lực F có vết nứt 27 Hình 1.11 Điều kiên biên dầm 28 Hình 1.12 Dầm gối tựa hai đầu vết nứt có gắn áp điện vị trí nứt 33 Hình 1.13 Dầm cơng xơn có vết nứt áp điện chịu lực tĩnh F 49 Hình 2.1 Ảnh hưởng vị trí đặt lực lên chuyển vị dầm gối tựa hai đầu khơng có vết nứt (F = 100N, L2=0.2, 0.5, 0.8m) 67 Hình 2.2 Ảnh hưởng giá trị lực lên chuyển vị dầm gối tựa hai đầu khơng có vết nứt (L2 = 0.5m, F=50N, 100N, 150N) 68 Hình 2.3 Ảnh hưởng giá trị lực lên góc xoay dầm gối tựa hai đầu khơng có vết nứt (L2 = 0.5m, F=50N, 100N, 150N) 68 Hình 2.4 Ảnh hưởng giá trị lực lên góc xoay dầm cơngxơn khơng có vết nứt (L = 1.0m, F=50N, 100N, 150N) 69 Hình 2.5 Ảnh hưởng vị trí đặt lực L2 (F = 100N) lên chuyển vị dầm côngxôn khơng có vết nứt 69 Hình 2.6 Ảnh hưởng vết nứt lên chuyển vị dầm gối tựa hai đầu chịu tải trọng tĩnh F = 100N 71 Hình 2.8 Ảnh hưởng vết nứt lên góc xoay dầm gối tựa hai đầu chịu tải trọng tĩnh F = 100N 72 Hình 2.7 Ảnh hưởng vết nứt, lực tác động lên góc xoay dầm gối tựa hai đầu 72 Hình 2.9 Ảnh hưởng vết nứt (L1 = 0.1) lên góc xoay dầm cơng xơn chịu tải trọng tĩnh F=100N 73 Hình 2.10 Ảnh hưởng vết nứt lên chuyển vị dầm công xôn chịu tải trọng tĩnh F=100N 73 Hình 2.11 Ảnh hưởng giá trị lực thay đổi tác động lên góc xoay dầm công xôn vết nứt (L1 = 0.1,  = 0.05) chịu tải trọng tĩnh F=100N 74 Hình 2.12 Ảnh hưởng vết nứt (L1 = 0.2m, L2 = 0.4m) lên chuyển vị dầm gối tựa hai đầu chịu tải trọng tĩnh F = 100N 75 Hình 2.13 Ảnh hưởng vết nứt (L1 = 0.2m, L2 = 0.4m) lên góc xoay dầm gối tựa hai đầu chịu tải trọng tĩnh F = 100N 75 Hình 2.14 Chuyển vị dầm gối tựa hai đầu khơng có vết nứt có vết nứt (L1 = 0.2m,  = 0.05) chịu tác động áp điện 78 Hình 2.15 Góc xoay dầm gối tựa hai đầu khơng có vết nứt có vết nứt (L1 = 0.2m,  = 0.05) chịu tác động áp điện 79 Hình 2.16 Sự thay đổi điện áp phụ thuộc vào vị trí lực thay đổi 80 Hình 2.17 Sự thay đổi điện áp phụ thuộc vào thay đổi vị trí vết nứt 81