Phân tích ứng xử hydroelastic của kết cấu nổi bằng phương pháp kết hợp BEMFEM sử dụng phần tử tấm kirchhoff và mindlin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGƠ TRUNG VŨ PHÂN TÍCH ỨNG XỬ HYDROELASTIC CỦA KẾT CẤU NỔI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KẾT HỢP BEM&FEM SỬ DỤNG PHẦN TỬ TẤM KIRCHHOFF VÀ MINDLIN Chun ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Dân dụng Và Công nghiệp Mã số ngành: 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp.HCM, 2018 CƠNG TRÌNH ĐƢỢC HỒN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hƣớng dẫn khoa học: Cán hƣớng dẫn: PGS.TS LƢƠNG VĂN HẢI Cán chấm nhận xét 1: Cán chấm nhận xét 2: Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ Trƣờng Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày 23 tháng năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm: -PGS.TS Bùi Công Thành-Chủ tịch Hội đồng -PGS.TS Nguyễn Trung Kiên -PGS.TS Nguyễn Trọng Phƣớc -PGS.TS Lê Song Giang -TS.Châu Đình Thành-Thƣ kí Hội đồng -TS.Nguyễn Hồng Ân -TS.Nguyễn Tấn Cƣờng CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGÔ TRUNG VŨ MSHV: 1571030 Ngày, tháng, năm sinh: 13/07/1984 Nơi sinh: KHÁNH HÒA Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng trình Dân Dụng Cơng Nghiệp Mã số: 60580208 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ HYDROELASTIC CỦA KẾT CẤU NỔI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KẾT HỢP BEM&FEM SỬ DỤNG PHẦN TỬ TẤM KIRCHHOFF VÀ MINDLIN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Trình bày sở lý thuyết Kirchhoff, Mindlin, chất lỏng lý tƣởng, phƣơng pháp phần tử hữu hạn phƣơng pháp phần tử biên Phát triển thuật tốn giải hệ phƣơng trình tƣơng tác chất lỏng miền thời gian xây dựng chƣơng trình Matlab mơ ứng xử hệ tấmnƣớc Kiểm chứng chƣơng trình thực toán khảo sát để đánh giá ảnh hƣởng chiều dày lên đại lƣợng đặc trƣng hệ Đƣa kết luận kiến nghị từ kết nghiên cứu số III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS TS LƢƠNG VĂN HẢI CÁN BỘ HƢỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) Tp HCM, ngày tháng năm 2018 BAN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) PGS.TS Lƣơng Văn Hải TRƢỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (Họ tên chữ ký) ii LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sĩ Xây dựng cơng 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 v.v… Đó trách nhiệm niềm tự hào học viên cao học Để hoàn thành luận văn này, cố gắng nỗ lực thân, nhận đƣợc giúp đỡ nhiều từ tập thể cá nhân Tôi xin ghi nhận tỏ lòng biết ơn tới tập thể cá nhân dành cho giúp đỡ quý báu Đầu tiên tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Lƣơng Văn Hải Thầy TS.Trần Minh Thi Các thầy đƣa gợi ý để hình thành nên ý tƣởng đề tài, 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, trƣờng Đại học Bách Khoa TP.HCM truyền dạy kiến thức q giá cho tơi, kiến thức thiếu đƣờng nghiên cứu khoa học nghiệp sau Tôi xin gửi lời cảm ơn đến anh NCS Nguyễn Xuân Vũ giúp đỡ nhiều trình thực luận văn Luận văn thạc sĩ hoàn thành thời gian quy định với nỗ lực thân, nhiên thiếu sót Kính mong q Thầy Cơ dẫn thêm để bổ sung kiến thức hồn thiện thân Xin trân trọng cảm ơn Tp HCM, ngày tháng năm 2018 NGÔ TRUNG VŨ iv TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đại dƣơng bao phủ 70% Trái Đất nơi làm giảm nhu cầu cấp bách vấn đề đất đai ven biển Gần 50% giới cơng nghiệp hóa sống vòng km bờ biển, nhu cầu tài nguyên đất không gian bắt đầu tiến tới giai đoạn quan trọng dân số giới tiếp tục tăng với tốc độ đáng báo động Cần có phát triển bền vững thân thiện với môi trƣờng Một sáng kiến thân thiện với môi trƣờng xuất thời gian gần khái niệm cơng trình siêu lớn (VLFS) - công nghệ cho phép tạo vùng đất nhân tạo từ biển mà không phá hủy môi trƣờng biển, không làm ô nhiễm nguồn nƣớc ven biển khơng thay đổi dịng chảy thủy triều dịng chảy tự nhiên Cho đến nhiều phƣơng pháp số đƣợc phát triển để phân tích VLFS mơi trƣờng sóng biển, luận văn sử dụng phƣơng pháp kết hợp phần tử biên (BEM) phƣơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) để phân tích kết cấu Kirchhoff Mindlin chịu tải trọng di động để giải toán kết cấu siêu lớn Chƣơng phần giới thiệu tổng quan kết cấu siêu lớn, lịch phát triển, ƣu điểm ứng dụng kết cấu siêu lớn thực tế, mục tiêu hƣớng nghiên cứu đề tài Trong chƣơng trình bày mơ hình kết cấu chất lỏng với điều kiện biên thiết lập q trình tính tốn, trình bày sở lý thuyết Kirchhoff Mindlin, chất lỏng lý tƣởng, phƣơng pháp phần tử hữu hạn phƣơng pháp phần tử biên sử dụng q trình tính tốn Chƣơng sử dụng thuật tốn giải hệ phƣơng trình tƣơng tác chất lỏng miền thời gian xây dựng chƣơng trình Matlab mơ ứng xử hệ tấm-nƣớc, tiến hành phân tích, so sánh Kirchhoff Mindlin với chiều dày thay đổi với thay đổi lần lƣợt vận tốc tải trọng, độ lớn tải trọng, chiều sâu đáy chất lỏng, vị trí đặt tải trọng, module đàn hồi kích thƣớc Từ kết chƣơng 3, nhận xét kiến nghị đƣợc trình bày chƣơng cuối danh mục tài liệu tham khảo sử dụng luận văn iv LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng việc thực dƣới hƣớng dẫn Thầy PGS.TS Lƣơng Văn Hải Các kết Luận văn thật chƣa đƣợc công bố nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm công việc thực Tp HCM, ngày tháng năm 2018 NGÔ TRUNG VŨ v MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ iv LỜI CAM ĐOAN v MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN vii ix viii 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2 Ƣu điểm 1.2 Ứng dụng 1.3 Tổng quan nghiên cứu cần thiết tiến hành nghiên cứu 1.3.1 Lý thuyết Hydroelastic 1.3.2 Các phƣơng pháp phân tích 1.4 Mục tiêu hƣớng nghiên cứu 1.4.1 Mục tiêu 1.4.2 Hƣớng nghiên cứu 1.5 Cấu trúc luận văn 10 CHƢƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Mô hình cấu trúc chất lỏng điều kiện biên 11 2.1.1 Mơ hình cấu trúc chất lỏng 11 2.1.2 Điều kiện biên 12 2.2 Phƣơng trình vi phân chủ đạo mỏng 13 2.3 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn áp dụng cho mỏng 15 2.4 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn áp dụng cho dày: 17 v 2.5 Phƣơng pháp phần tử biên 20 2.5.1 Nghiệm phƣơng trình Laplace 21 2.6 Lƣu đồ thuật toán 25 CHƢƠNG 3.VÍ DỤ SỐ 26 3.1 Bài tốn 1: Kiếm chứng chƣơng trình phân tích hydroelastic đẳng hƣớng so với kết tác giả Ismail 27 3.2 Bài tốn 2: Phân tích hội tụ tốn 28 3.3 Bài toán 3: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với thay đổi giá trị vận tốc tải trọng ứng với thay đổi chiều dày 30 3.4 Bài toán 4: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với giá trị độ sâu đáy biển thay đổi ứng với thay đổi chiều dày 33 3.5 Bài toán 5: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với vị trí khác tải trọng ứng với thay đổi chiều dày 35 3.6 Bài toán 6: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với giá trị khác tải trọng ứng với thay đổi chiều dày 38 3.7 Bài toán 7: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với giá trị khác module đàn hồi E ứng với thay đổi chiều dày tấm40 3.8 Bài toán 8: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với thay đổi kích thƣớc L B ứng với thay đổi chiều dày 43 CHƢƠNG 4.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47 4.1 Kết luận 47 4.2 Kiến nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Các thành phần hệ thống kết cấu Hình Mega-Float vịnh Tokyo, Nhật Bản Hình Sân bay Quốc tế Tokyo, (Haneda) Hình Căn cứu hộ khẩn cấp vịnh Tokyo vịnh Osaka Hình Bãi đáp trực thăng nổi, Vancouver, Canada Hình Căn lƣu trữ dầu Shirashima, Japan Hình Căn lƣu trữ dầu Kamigoto, tỉnh Nagasaki , Japan Hình Phản ứng tồn phần dƣới tác dụng tải trọng tĩnh Hình Sơ đồ phản ứng tồn phần kết cấu Hình Hệ chất lỏng hệ tọa độ 11 Hình 2 Các thành phần ứng suất mỏng 13 Hình Phần tử chữ nhật với điểm nút 16 Hình Mơ hình dày 18 Hình Hàm Green G  P, Q  21 Hình Miền khảo sát, mặt biên tròn mặt biên trịn S ,   r 21 Hình Mơ hình kết cấu VLFS 26 Hình Mơ hình kích thƣớc 9, 75m 1, 95m 27 Hình 3 Kết chuyển vị Ismail luận văn 28 Hình Chuyển vị lớn ứng với lƣới chia phần tử 29 Hình Kết chuyển vị lớn Kirchoff Mindlin thay đổi vận tốc tải trọng Hình Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi vận tốc tải trọng 31 32 Hình Kết chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin thay đổi chiều sâu đáy chất lỏng Hình Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi độ sâu đáy biển 34 35 Hình Kết chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin thay đổi vị trí đặt tải trọng 36 vii Hình 10 Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi vị trí đặt tải trọng 37 Hình 11 Kết chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin thay đổi giá trị lực P Hình 13 Chuyển vị lớn thay đổi module đàn hồi 38 40 Hình 14 Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi module đàn hồi 42 Hình 15 Chuyển vị lớn thay đổi chiều rộng 43 Hình 16 Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi chiều rộng 45 Chƣơng 3: Ví dụ số Khảo sát chuyển vị theo phƣơng x vị trí tải trọng x=32m với vị trí ban đầu khác tải trọng ứng với thay đổi chiều dày a Chuyển vị theo phƣơng x mô hình 3D trƣờng hợp h  / 20 b Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / 10 c Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / Hình 10 Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi vị trí đặt tải trọng Từ Hình 9, Bảng Bảng 10 ta thấy tải trọng đặt gần tâm chuyển vị lớn giảm Thay đổi vị trí đặt tải trọng không ảnh hƣởng đến độ lệch chuyển vị lớn Tấm mỏng độ lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin lớn Tấm dày độ lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin nhỏ mỏng ( h  / 20 ) chuyển vị uốn vùng lõm có bán kính L dc , Tấm dày ( h  / 10, h  / ) chuyển vị cứng theo phƣơng đứng 37 Chƣơng 3: Ví dụ số 3.6 Bài tốn 6: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với giá trị khác tải trọng ứng với thay đổi chiều dày Tải trọng xe đƣợc quy tải tập trung di chuyển P di chuyển với vận tốc v  Cmin dọc theo trục x Thơng số kích thƣớc tấm, thông số vật liệu đƣợc cho Bảng 3.1.Trong tốn này, khảo sát ảnh hƣởng vị trí đặt lực tập trung đến chuyển vị lớn kết cấu Vị trí đặt lực theo phƣơng x đƣờng thẳng y  bs / với giá trị tải trọng lần lƣợt P  2.5KN , P  5KN P  7.5KN tƣơng ứng với trƣờng hợp h  0.05 , h  0.1 , h  0.2 300 200 100 0.05 P_2.5KN_Mind P_2.5KN_Kirch 0.1 0.15 P_5KN_Mind P_5KN_Kirch 0.2 P_7.5KN_Mind P_7.5KN_Kirch Hình 11 Kết chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin thay đổi giá trị lực P Bảng 11 Chuyển vị lớn (m) thay đổi lực P Kirchoff Chiều dày không thứ nguyên P=2.5KN P=5KN Mindlind P=7.5KN P=2.5KN P=5KN P=7.5KN h  / 20 0.0923 0.1846 0.2769 0.0627 0.1254 0.1880 h  / 10 0.0015 0.0030 0.0045 0.0015 0.0030 0.0046 h 1/ 0.0004 0.0008 0.0012 0.0004 0.0008 0.0012 38 Chƣơng 3: Ví dụ số Bảng 12 Độ lệch chuyển vị lớn (m) Kirchhoff Mindlin thay đổi lực P P=2.5KN P=5KN P=7.5KN h  / 20 1.47 1.47 1.47 h  / 10 0.99 0.99 0.99 h 1/ 1.00 1.00 1.00 Khảo sát chuyển vị theo phƣơng x vị trí tải trọng x=32m với giá trị khác tải trọng ứng với thay đổi chiều dày a Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / 20 b Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / 10 c Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / Hình 12 Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi giá trị tải trọng 39 Chƣơng 3: Ví dụ số Từ kết đƣợc cho Hình 11, Bảng 11 Bảng 12, giá trị tải trọng di chuyển P tăng dần chuyển vị lớn kết cấu tăng dần Kết phù hợp với tính chất chịu lực kết cấu giá trị lực tác động tăng chuyển vị tăng Vì thiết kế ta ln tìm cách giảm lực tác động lên kết cấu Giá trị P thay đổi không làm thay đổi độ lệch chuyển vị lớn Mindlin Kirchhoff Tấm mỏng độ lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin lớn Tấm dày độ lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin nhỏ mỏng ( h  / 20 ) chuyển vị uốn vùng lõm có bán kính L dc , Tấm dày ( h  / 10, h  / ) chuyển vị cứng theo phƣơng đứng 3.7 Bài toán 7: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với giá trị khác module đàn hồi E ứng với thay đổi chiều dày Tải trọng xe đƣợc quy tải tập trung di chuyển P  7, 5KN di chuyển với vận tốc v  Cmin dọc theo trục x đƣờng thẳng y  bs / Thơng số kích thƣớc tấm, thông số vật liệu đƣợc cho Bảng 3.1, Module đàn hồi E  105 KN m2 Bài toán khảo sát ảnh hƣởng module đàn hồi E đến ứng xử kết cấu ứng với giá trị E , 2E , 4E tƣơng ứng trƣờng hợp h  0.05 , h  0.1 , h  0.2 Chuyển vị lớn đƣợc thể Hình 3.15 300 250 200 150 100 50 050 E_Mind E_Kirch 100 150 2E_Mind 2E_Kirch 200 4E_Mind 4E_Kirch Hình 13 Chuyển vị lớn thay đổi module đàn hồi 40 Chƣơng 3: Ví dụ số Bảng 13 Chuyển vị lớn (m) thay đổi module đàn hồi Chiều dày không thứ nguyên E 2E 4E E 2E 4E h  / 20 0.2769 0.1981 0.1407 0.1880 0.1459 0.1108 h  / 10 0.0045 0.0033 0.0024 0.0046 0.0033 0.0024 h 1/ 0.0004 0.0008 0.0012 0.0012 0.0012 0.0012 Kirchhoff Mindlind Bảng 14 Độ lệch Chuyển vị lớn (m) với trƣờng hợp h  / Module đàn hồi Kirchhoff Mindlind h  / 20 h  / 10 h 1/ h  / 20 h  / 10 h 1/ E 236.85 3.87 x 160.84 3.90 x 2E 169.61 2.80 x 124.89 2.81 x 4E 120.56 2.03 x 120.56 2.03 x Bảng 15 Độ lệch chuyển vị lớn (m) Kirchhoff Mindlin thay đổi module đàn hồi E 2E 4E h  / 20 1.47 1.36 1.00 h  / 10 0.99 1.00 1.00 h 1/ 1.00 1.00 1.00 41 Chƣơng 3: Ví dụ số Khảo sát chuyển vị theo phƣơng x vị trí x=32m với vị trí khác tải trọng ứng với thay đổi chiều dày a Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / 20 b Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / 10 c Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / Hình 14 Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi module đàn hồi Từ kết đƣợc cho Hình 13, Bảng 13 , Bảng 14 Bảng 15, module đàn hồi tăng chuyển vị lớn giảm Kết hồn tồn phù hợp với tính chất vật lý kết cấu module đàn hồi vật liệu tăng chuyển vị giảm.Vì thiết kế ta ln chọn vật liệu có module đàn hồi cao để giảm chuyển vị kết cấu Từ kết Bảng 15, mỏng chuyển vị lớn độ lệch chuyển vị lớn lớn nhiều so với dày Cụ thể với module đàn hồi E , Kirchhoff, chuyển vị lớn có h  / 20 lớn gấp 710.56 lần có h  / chuyển vị lớn 42 Chƣơng 3: Ví dụ số có h  / 10 lớn gấp 11.62 lần có h  / ; Mindlin, chuyển vị lớn có h  / 20 lớn gấp 160.84 lần có h  / chuyển vị lớn có h  / 10 lớn gấp 3.90 lần có h  / Bởi mỏng ( h  / 20 ) chuyển vị uốn vùng lõm có bán kính L dc , Tấm dày ( h  / 10, h  / ) chuyển vị cứng theo phƣơng đứng Từ kết Bảng 15 cho thấy module đàn hồi E tăng, độ lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin giảm 3.8 Bài toán 8: Khảo sát chuyển vị Kirchhoff Mindlin với thay đổi kích thƣớc L B ứng với thay đổi chiều dày Bài toán khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ chiều dài chiều rộng đến chuyển vị lớn kết cấu Chiều dài kết cấu Ls  60 m chiều rộng thay đổi bs1  15 m , bs  30 m , bs3  45 m Thơng số kích thƣớc tấm, thông số vật liệu đƣợc cho Bảng 3.1.Tải trọng di động P  7, kN , di chuyển với vận tốc v  Cmin dọc theo trục x đƣờng thẳng y  bs / Chuyển vị lớn Chuyển vị (mm) đƣợc thể Hình 15 300 200 100 0.05 bs_15_Mind bs_15_Kirch 0.1 0.15 bs_30_Mind bs_30_Kirch 0.2 bs_45_Mind bs_45_Kirch Hình 15 Chuyển vị lớn thay đổi chiều rộng 43 Chƣơng 3: Ví dụ số Bảng 16 Chuyển vị lớn (m) thay đổi chiều rộng Chiều dày không thứ nguyên bs=15 m bs=30 m bs=45 m bs=15 m bs=30 m bs=45 m h  / 20 0.1621 0.2769 0.1618 0.2114 0.188 0.2114 h  / 10 0.0049 0.0045 0.0043 0.005 0.0046 0.0044 h 1/ 0.0024 0.0012 0.0008 0.0023 0.0012 0.0008 Kirchhoff Mindlin Bảng 17 Độ lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin thay đổi chiều rộng bs=15 m bs=30 m bs=45 m h  / 20 0.77 1.47 0.77 h  / 10 0.98 0.98 0.98 h 1/ 1.04 1.00 1.00 Khảo sát chuyển vị theo phƣơng x vị trí tải trọng x=32m ứng với thay đổi kích thƣớc Ls bs a.Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / 20 44 Chƣơng 3: Ví dụ số b Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / 10 c.Chuyển vị theo phƣơng x mơ hình 3D trƣờng hợp h  / Hình 16 Chuyển vị theo phƣơng x thay đổi chiều rộng Từ kết Hình 15, Bảng 16 Bảng 17 cho thấy dày ( h  / , h  / 10 ) chuyển vị lớn ổn định tăng kích thƣớc chiều rộng , mỏng ( h  / 20 ) chuyển vị lớn không ổn định 45 Chƣơng 3: Ví dụ số tăng kích thƣớc chiều rộng tải trọng di động tác dụng lên truyền xuống đáy nhanh sau tác động ngƣợc trở lại làm ổn định Mặt khác tăng kích thƣớc chiều rộng độ lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin giảm, đến lúc độ dày đủ lớn ( h  / 10 ) chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin gần nhƣ Bởi mỏng ( h  / 20 ) chuyển vị uốn vùng lõm có bán kính L dc , Tấm dày ( h  / 10, h  / ) chuyển vị cứng theo phƣơng đứng 46 Chƣơng 4: Kết luận kiến nghị CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn sử dụng phƣơng pháp kết hợp phần tử biên (BEM) phƣơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) phân tích mỏng dày chịu tải trọng di động để giải toán VLFS Phân tích ứng xử Kirchhoff Mindlin với giá trị chiều dày thay đổi ứng với thay đổi lần lƣợt vận tốc lực di chuyển, chiều sâu đáy chất lỏng, vị trí đặt tải trọng, giá trị tải trọng, module đàn hồi chiều rộng Qua kết phân tích số đạt đƣợc trình bày Chƣơng 3, số kết luận quan trọng kiến nghị hƣớng phát triển đề tài tƣơng lai đƣợc rút 4.1 Kết luận Mơ hình phản ánh làm việc hợp lý kết cấu Kirchhoff Mindlin nƣớc Mơ hình đảm bảo độ tin cậy, độ xác xu hƣớng hợp lý việc xác định ứng xử Kirchhoff Mindlin dƣới tác dụng tải trọng xe di chuyển Chiều dày thay đổi độ lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin dƣới tác dụng tải trọng di động có giảm dần chiều dày tăng dần Kết khảo sát với trƣờng hợp chiều dày khác cho thấy tồn giá trị bề dày để chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin giống Ảnh hƣởng thông số đến chuyển vị lớn độ sai lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin chịu tải trọng di động nhƣ: chiều dày tấm, vận tốc tải trọng, giá trị tải trọng, module đàn hồi chiều rộng có tính chất chung độ lớn thông số tăng chuyển vị lớn độ sai lệch chuyển vị lớn Kirchhoff Mindlin giảm 47 Chƣơng 4: Kết luận kiến nghị Kiến nghị 4.2 Mặc dù luận văn đạt đƣợc số kết định nhƣ trình bày nhƣng số vấn đề chƣa đƣợc khám phá cần đƣợc nghiên cứu thêm tƣơng lai Những vấn đề bao gồm: - Mở rộng mơ hình sang nhiều lớp phân lớp chức - Xét thêm khối lƣợng vật di chuyển hƣớng nghiên cứu cần đƣợc khai thác 48 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Suzuki, H., & Yoshida, K (1996, November) Design flow and strategy for safety of very large floating structure In Proceedings of Int Workshop on Very Large Floating Structures, VLFS (Vol 96, pp 21-27) [2] Khabakhpasheva, T I., & Korobkin, A.A (2002) Hydroelastic behaviour of compound floating plate in waves Journal of engineering mathematics, 44(1), 21-40 [3] Kashiwagi, M (2004) Transient responses of a VLFS during landing and take-off of an airplane Journal of Marine Science and Technology, 9(1), 1423 [4] Watanabe E, Utsunomiya T, Wang CM and Le Thi Thu Hang Benchmark hydroelastic responses of circular VLFS underwave action Engrg Struct.; 2000, 28(6), pp 423–30 [5] Fujikubo, M., & Yao, T (2001) Structural modeling for global response analysis of VLFS Marine structures, 14(3), 295-310 [6] Jin, J (2008) A mixed mode function: boundary element method for very large floating structure: water interaction systems excited by airplane landing impacts (Doctoral dissertation, University of Southampton) [7] C.M Wang, E Watanabe, T Utsunomiya, (Eds.) (2007) Very large floating structures CRC Press [8] R Szilard, (2004) Theories and applications of plate analysis: classical numerical and engineering methods John Wiley & Sons [9] H Suzuki, H.R Riggs, M Fujikubo, T.A Shugar, H Seto, Y Yasuzawa, &H Shin, (2007, January) Very large floating structures In ASME 2007 26th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (pp 597-608) American Society of Mechanical Engineers 49 Tài liệu tham khảo [10] Kashiwagi, M (2000a) “Research on hydroelastic responses of VLFS: Recent progress and future work,” International Journal of Offshore and Polar Engineering, 10, pp 81–90 [11] Watanabe, E., Utsunomiya, T., & Wang, C M (2004) Hydroelastic analysis of pontoon-type VLFS: a literature survey Engineering structures, 26(2), 245-256 [12] Newman, J N (2005) Efficient hydrodynamic analysis of very large floating structures Marine structures, 18(2), 169-180 [13] Ohmatsu, S (2005) Overview: Research on wave loading and responses of VLFS Marine Structures, 18(2), 149-168 [14] Suzuki, H., Bhattacharya, B., Fujikubo, M., Hudson, D A., Riggs, H R., Seto, H., & Zong, Z (2006) ISSC committee VI 2: Very large floating structures In Sixteenth International Ship and Offshore Structures Congress, Southampton, UK (pp 394-442) [15] Yasuzawa, Y., Kagawa, K., Kawano, D and Kitabayashi, K 1997 Dynamic response of alarge flexible floating structure in regular waves Proceedings of the 16th Conference on Off shore Mechanics and Arctic Engineering Yokohama, Japan, 187-194 [16] Yago, K and Endo, H 1996 On the hydroelastic response of box-shaped floating structure with shallow draft Journal of the Society of Naval Architects of Japan 180 341-352 [17] Yasuzawa, Y., Kagawa, K., Kawano, D and Kitabayashi, K 1996 Wave response analysis of a flexible large floating structure Proceedings of the 2nd International Workshop onVery Large Floating Structures Hayama, Japan, 221-228 [18] Hamamoto, T., Suzuki, A and Fujita, K 1997 Hybrid dynamic analysis of large tension legfloating structures using plate elements Proceedings of the 7th International Offshore and Polar Engineering Conference Honolulu, HI, 285-292 50 Tài liệu tham khảo [19] Ohkusu, M., & Namba, Y (1996) Analysis of hydroelastic behavior of a large floating platform of thin plate configuration in waves VLFS, 96, 143148 [20] Namba, Y., & Ohkusu, M (1999) Hydroelastic behavior of floating artificial islands in waves International Journal of Offshore and Polar Engineering, 9(01) [21] Mamidipudi, P (1994) The Motion Performance of a Mat-like Floating Airports In Proc of Int Conf on Hydroelasticity in Marine Technology, 1994 (pp 363-375) [22] Wu, C., Watanabe, E., & Utsunomiya, T (1995) An eigenfunction expansion-matching method for analyzing the wave-induced responses of an elastic floating plate Applied Ocean Research, 17(5), 301-310 [23] Kim, J W., & Webster, W C (1998) The drag on an airplane taking off from a floating runway Journal of Marine science and Technology, 3(2), 7681 [24] Watanabe, E., Utsunomiya, T., & Tanigaki, S (1998) A transient response analysis of a very large floating structure by finite element method Doboku Gakkai Ronbunshu, 1998(598), 1-9 [25] Watanabe, E (1996) Transient response analysis of VLFS at airplane landing In Proceedings of the 2nd International Workshop on Very Large Floating Structures, Hayama (pp 243-247) [26] Endo, H (2000) The behavior of a VLFS and an airplane during takeoff/landing run in wave condition Marine structures, 13(4), 477-491 [27] Kashiwagi, M (2000b) A time-domain mode-expansion method for calculating transient elastic responses of a pontoon-type VLFS Journal of Marine Science and Technology, 5(2), 89-100 [28] Ismail, R E S (2016) Time-Domain Three Dimensional BE-FE Method for Transient Response of Floating Structures Under Unsteady Loads Latin American Journal of Solids and Structures, 13(7), 1340-1359 51 ... trình Dân Dụng Công Nghiệp Mã số: 60580208 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ỨNG XỬ HYDROELASTIC CỦA KẾT CẤU NỔI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KẾT HỢP BEM&FEM SỬ DỤNG PHẦN TỬ TẤM KIRCHHOFF VÀ MINDLIN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI... hình cấu trúc chi tiết giải thích đƣợc ứng xử phận kết cấu Trong luận văn sử dụng phƣơng pháp kết hợp phƣơng pháp phần tử biên (BEM) phƣơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) phân tích Kirchhoff Mindlin. .. phƣơng pháp số đƣợc phát triển để phân tích VLFS mơi trƣờng sóng biển, luận văn sử dụng phƣơng pháp kết hợp phần tử biên (BEM) phƣơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) để phân tích kết cấu Kirchhoff Mindlin