(Đề tài NCKH) nghiên cứu ứng xử động và tĩnh của dầm composite nhiều lớp có điều kiện biên khác nhau

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ ĐỘNG VÀ TĨNH CỦA DẦM COMPOSITE NHIỀU LỚP CÓ ĐIỀU KIỆN BIÊN KHÁC NHAU MÃ SỐ: T201 SKC006515 Tp Hồ Chí Minh, tháng 12/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ ĐỘNG VÀ TĨNH CỦA DẦM COMPOSITE NHIỀU LỚP CÓ ĐIỀU KIỆN BIÊN KHÁC NHAU Mã số: T2018-68TĐ Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Ngọc Dương TP HCM, 12/2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ĐIỂM NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ ĐỘNG VÀ TĨNH CỦA DẦM COMPOSITE NHIỀU LỚP CÓ ĐIỀU KIỆN BIÊN KHÁC NHAU Mã số: T2018-68TĐ Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Ngọc Dượng TP HCM, 12/2018 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Nguyễn Ngọc Dương Khoa Xây dựng Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iv THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU v INFORMATION ON RESEARCH RESULTS vi Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2 Tính cấp thiết 1.3 Mục tiêu 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.5 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cách tiếp cận 1.5.2 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Nội dung nghiên cứu Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Động học 2.2 Quan hệ ứng suất biến dạng 2.3 Năng lượng dầm 2.4 Lời giải Ritz 2.4.1 Giới thiệu lời giải Ritz 2.4.2 Phát triển lời giải Ritz 11 Chương 3: VÍ DỤ SỐ 15 3.1 Ví dụ 15 3.2 Ví dụ 16 3.3 Ví dụ 22 3.4 Ví dụ 29 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 PHỤ LỤC 38 i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CBT: Lý thuyết dầm cổ điển (Classical Beam Theory) FOBT: Lý thuyết dầm bậc (First Order Beam Theory) HOBT: Lý thuyết dầm bậc cao (Higher Order Beam Theory) Quasi-3D: Lý thuyết dầm tựa ba chiều (Quasi-Three Dimension Beam Theory) S-S: Dầm có điều kiện biên tựa đơn hai đầu (Simply Supported Beam) C-F: Dầm đầu ngàm, đầu tự (Clamped – Free Beam) C-C: Dầm hai đầu ngàm (Clamped – Clamped Beam) VL: Vật liệu CS: Cộng ĐKB: Điều kiện biên ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình Dầm composite 0 Hình Sự phân bố chuyển vị đứng dọc theo chiều cao dầm composite (0 /90 ) 0 (0 /90 /0 ) có ĐKB S-S (VL II) 20 0 Hình Sự phân bố chuyển vị đứng dọc theo chiều cao dầm composite (0 /90 ) 0 (0 /90 /0 ) có ĐKB C-F (VL II) 20 0 Hình Sự phân bố chuyển vị đứng dọc theo chiều cao dầm composite (0 /90 ) 0 (0 /90 /0 ) có ĐKB C-C (VL II) 21 Hình Ảnh hưởng tính dị hướng vật liệu đến tần số lực ổn định dầm 0 0 composite (0 /90 ) (0 /90 /0 ) có ĐKB S-S 22 Hình Sự thay đổi chuyển vị đứng dầm composite ĐKB S-S theo hướng sợi ( L / h = 3, VL II) 27 Hình Sự thay đổi chuyển vị ngang dầm composite ĐKB C-F theo hướng sợi ( L / h = 3, VL II) 27 Hình Sự thay đổi chuyển vị ngang dầm composite ĐKB C-C theo hướng sợi ( L / h = 3, VL II) 28 0 Hình Sự phân bố ứng suất theo chiều cao dầm composite ĐKB S-S (0 /60 /0 , L / h = 10 , VL II) 28 0 Hình 10 Sự phân bố ứng suất theo chiều cao dầm composite ĐKB S-S (0 /60 , L / h = 10 , VL II) 29 Hình 11 Ảnh hưởng hướng sợi đến tần số riêng dầm (θ / −θ )s có ĐKB khác (MAT IV) 32 iii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng Các hàm dạng Bảng Các điều kiện biên Bảng Đặc trưng vật liệu hình học dầm composi Bảng Sự hội tụ tần số riêng, lực ổn định chuyển vị dầm composite (VL I, 0 /90 , L / h = 0 0 0 0 0 Bảng Tần số riêng dầm composite (0 /90 /0 ) (0 /90 ) (VL I, E1 / E2 = 40 ) 17 Bảng Lực ổn định dầm composite (0 /90 /0 ) (0 /90 ) (VL I, E1 / E2 = 40 ) 18 0 0 Bảng Chuyển vị nhịp dầm composite (0 /90 /0 ) (0 /90 ) chịu tải trọng phân bố (VL II) 0 0 Bảng Ứng suất dầm composite (0 /90 /0 ) /90 ) chịu tải phân bố (VL II) 21 0 0 0 Bảng Tần số riêng dầm composite (0 /θ /0 ) (0 /θ ) (VL I, Bảng 10 Lực ổn định dầm composite (0 /θ /0 ) (0 /θ ) (VL I, 0 Bảng 11 Chuyển vị đứng nhịp dầm composite (0 /θ /0 ) (0 /θ ) chịu tải trọng phân bố (VL II) 0 Bảng 12 Ứng suất dầm composite (0 /θ /0 ) (0 /θ ) ĐKB S-S chịu tải trọng phân bố (VL II) Bảng 13 Tần số riêng dầm composite (V Bảng 14 Tần số riêng dầm composite (V Bảng 15 Tần số riêng, lực ổn định chuyể iv THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: Tên đề tài: Nghiên cứu ứng xử động tĩnh dầm composite nhiều lớp có điều kiện biên khác Mã số: T2018-68TĐ Chủ nhiệm: ThS Nguyễn Ngọc Dương Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Tp Hồ Chí Minh Thời gian thực hiện: từ 01/2018 đến 12/2018 Mục tiêu: Phát triển lời giải Ritz để phân tích ứng xử tĩnh dao động tự dầm composite nhiều lớp có điều kiện biên khác Tính sáng tạo: Các hàm dạng Ritz đề xuất để xấp xỉ trường chuyển vị dầm composite Kết nghiên cứu: Tính tốn tần số riêng, chuyển vị, ứng suất lực ổn định dầm composite Sản phẩm: 01 Bài báo SCIE Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: Kết nghiên cứu so sánh với nghiên cứu khác cho thấy tính hiệu nghiên cứu Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Trưởng Đơn vị (ký, họ tên) ThS Nguyễn Ngọc Dương v INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Bending and Free Vibration Analysis of Laminated Composite Beam with Different Boundary Condition Code number: T2018-68TĐ Coordinator: Nguyen Ngoc Duong Implementing institution: Ho Chi Minh City University Technology and Education Duration: from 01/2018 to 12/2018 Objective(s): Develop Ritz method to analyse static and vibration behaviours of laminated composite beams with different boundary condition Creativeness and innovativeness: New shape functions are proposed to approximate displacement field of laminated composite beams Research results: Free vibration, displacement, stress and critical buckling load are calculated and compare with available literature Products: 01 SCIE paper Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: Present results compared with available literature is indicated that present study is effective vi Accepted manuscript to appear in IJSSD Table 14 Nondimensional fundamental frequencies of composite beams (MAT V) Lay-up 0 0 0 0 45 /-45 /45 /-45 Int J Str Stab Dyn Downloaded from www.worldscientific.com only 30 /-50 /50 /-30 46 Accepted manuscript to appear in IJSSD Table 15 Nondimensional fundamental frequencies, critical buckling loads and midspan displacements of / s composite beams (MAT IV) Theory a Fundamental frequency S-S HOBT C-F FOBT Quasi-3D HOBT C-C FOBT Quasi-3D HOBT only BC FOBT Quasi-3D b Critical buckling load S-S Int J Str Stab Dyn Downloaded from www.worldscientific.com C-F C-C HOBT Quasi-3D HOBT Quasi-3D FOBT HOBT Quasi-3D FOBT c Mid-span displacement S-S HOBT Quasi-3D C-F HOBT Quasi-3D C-C HOBT Quasi-3D 47 -I TRUONG DA.I HQC SUPHAIVI KY THANH PH6 H0 cni BM 02TD Thuyil minh iti tdi KH&CN cdp Trwdng trgng iliilm THUAT urNn Khoa X0y dWrg THUYfT MINH OT TAT KHOA HQC VA CoNG NGHE CAp rRrIoNrG TRQNG DIEM z vrA s6 of rAr: T2or8-68TD Nghi6n cfu img xi dQng vd tinh cria dAm composite nhi6u lop c6 tli6u kiQn bi6n kh6c vrA s6 THEo LINH v-LIc NcrutN ctJu: zotos rrrA s6 THEo tr tr tr GIAN THUC HIEN M0i truong ATLD Sd hifu vtqc utu ucrutN ctru: 2007 LOAI HINH NGHCo Ung tr bin dUng T tr lflen khai trtr T CO QUAN CH Tdn co quan: D4i hgc Su phpm DiQn thoai: 0838.968.64 K! thu{t Thdnh ph6 HO Chf Minh Dia chi: SO Ot VO VIn Ngdn Qufln Thri Drlc Thdnh pnO UO Chi Minh NHIEM DE TAI Hg vd t6n: Nguy6n Nggc Ducrng Chric danh khoa hgc: Gi6ng vi6n Dcrn vi c6ng t6c: Trudng DH NH VIEN THAM GIA NGHIEN C Don vic6ng tric vd linh vpc chuyOn m6n Nguy€n Nggc Duong TCn tlon v! vd ngodi nudc NQi dung phOi trqp nghiCn criu Hg vd t6n ngudi