A12.2020 (2)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Nguyễn Việt Anh SỬA CHỮA CHÙM 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 CHÙM 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 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 ngồi, tải ngồi 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 cơng xơn, áp điện, vết nứt LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Việt Anh, sinh viên khoa Cơ học kỹ thuật Tự động hóa, trường Đại học Công nghệ - Đại học quốc gia Hà Nội Tơi 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 năm 2020 Sinh viên Nguyễn Việt Anh LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lịng biết ơn vơ sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn TS Phạm Hồng Công theo sát tận tình bảo, hướng dẫn em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Em xin trân trọng cảm ơn thầy phịng thí nghiệm vật liệu kết cấu tiên tiến, 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 trường Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè người thân ln bên cạnh động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cho em học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Sinh viên Nguyễn Việt Anh MỤC LỤC DANH MỤC MỘT SỐ KÍ HIỆU SỬA 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) DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Khuyết tật nói chung vết nứt nói riêng xuất kết cấu gây nguy hiểm cho người kết cấu Nếu vết nứt phát triển lớn nguy xuất nguy hiểm ngày tăng ảnh hưởng đến hoạt động kết cấu, suất chất lượng giảm, gây nguy hiểm cho người vận hành Để tránh vấn đề này, thường xuyên kiểm tra để phát khuyết tật vết nứt sớm Để khắc phục tính gây nguy hiểm cho người, sản phẩm (chất lượng) tuổi thọ kết cấu giảm giá thành kết cấu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Bài toán “Sửa chữa chùm nứt miếng vá áp điện” vấn đề quan tâm có ý nghĩa quan trọng, thiết thực lĩnh vực học kết cấu Các kết nhận phần phân tích tính tốn cung cấp thơng tin quan trọng việc sửa chữa, đảm bảo an toàn Ý nghĩa thực tiễn: Việc ứng dụng vật liệu áp điện (cảm biến – sensor, lực kích động – actuator) gắn lên kết cấu giống phịng thí nghiệm kiểm tra động kết cấu, làm cho việc giám sát trực tuyến (online) – theo thời gian thực thực Khi đó, có xuất bất thường (hỏng, khả làm việc…) kết cấu phát kịp thời Đối tượng phương pháp nghiên cứu Đối tượng: vật liệu áp điện Phương pháp nghiên cứu: Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, có nhiều kỹ thuật để khắc phục xuất vết nứt kết cấu mà kết cấu làm việc chế độ bình thường sử dụng vật liệu áp điện gắn lên vết nứt: Hiện tượng áp điện (piezoelectric) đề cập lần vào năm 1817 nhà khoáng vật học người pháp René Just Hauy Nó chứng minh lần Pierre Jacques Curie vào năm 1880 Thí nghiệm họ dẫn dắt họ để xây dựng lý thuyết ban đầu áp điện Lý thuyết bổ sung G Lippman, W.G Hankel, Lord Kelvin and W Voigt Hiệu ứng áp điện thuận (direct piezoelectric effect) bao gồm khả số vật liệu tinh thể định (tức gốm sứ) để tạo điện tích theo tỷ lệ với lực tác dụng bên Hiệu ứng thuận sử dụng rộng rãi thiết kế chuyển đổi (transducer) như: đầu đo gia tốc, lực áp suất… Hiệu ứng áp điện ngược (inverse piezoelectric effect), điện trường gây biến dạng vật liệu áp điện Hiệu ứng áp dụng thiết kế actuator (bộ kích động)