(Luận văn thạc sĩ) phân tích dao động và ổn định của kết cấu tấm vỏ dùng từ phân tử BCS MITC3 + sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (sub structures)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC HUY PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU TẤM VỎ DÙNG PHẦN TỬ BCS_MITC3 + SỬ DỤNG THỦ THUẬT CHIA NHỎ KẾT CẤU (SUB_STRUCTURES) NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 SKC005981 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 HỒ SƠ TỐT NGHIỆP THẠC SĨ NĂM: 2018 Họ & tên HV : Võ Ngọc Huy Sinh ngày : 19/02/1992 Tại: Long An Thuộc chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân d ụng cơng nghiệp MSHV : 1580810 Đơn vị công tác : Địa liên hệ Tp.HCM : 280 Lê Đức Thọ, phường 6, quận Gò Vấp, Điện thoại : 0769363696 Email : vnhuy2119@gmail.com Khóa: 2015B Hồ sơ tốt nghiệp gồm: B1 Bản tốt nghiệp đại học (có cơng chứng) Bản Bằng cấp/Chứng Anh văn (có cơng chứng): Chứng Anh văn Lý lịch khoa học có ảnh xác nhận quan công tác/địa phương Bài báo khoa học học viên có xác nhận GV hướng dẫn Có đầy đủ 04 xác nhận sau: - Biên chỉnh sửa LVTN theo yêu cầu HĐ chấm LVTN phản biện - Giấy xác nhận chỉnh sửa luận văn theo kết luận HĐ - Thư viện xác nhận nộp 01 LVTN + đĩa CD (mẫu thư viện) - CNN CVCH xác nhận nộp 01 LVTN + đĩa CD (theo mẫu) - GVHD xác nhận nhận luận văn, đĩa CD & định giao đề tài (theo mẫu) LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Võ Ngọc Huy Ngày, tháng, năm sinh: 19/02/1992 Quê quán: xã Hiệp Thạnh, huyện Châu Thành, tỉnh Long An Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: Sinh viên Chỗ riêng địa liên lạc: 280 Lê Đức Thọ, phường 6, quận Gò Vấp, TP.HCM Điện thoại quan: 0933 252 567 Fax: II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Chưng cư Thanh Đa Views Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 15/01/2015-Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thế Trường Phong Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2015 đến 10/2018 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Xây dựng Cơng trình DD&CN Tên luận văn: Phân tích dao động ổn định kết cấu vỏ dùng phần tử bCSMITC3+ với sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (substructures) Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 27/04/2016, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Người hướng dẫn: TS Châu Đình Thành Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, B1 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 2015 đến 10/2017-nay IV CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN ĐỊA PHƯƠNG (Ký tên, đóng dấu) Ngày 21 tháng 12 năm 2018 Người khai ký tên ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp.HCM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ Họ tên người thực hiện:Võ Ngọc Huy Ngành:Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN Mã ngành: 60580208 Khóa: 2015B Tên đề tài PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU TẤM VỎ DÙNG PHẦN TỬ BCS_MITC3 + SỬ DỤNG THỦ THUẬT CHIA NHỎ KẾT CẤU (SUB_STRUCTURES) Năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BIÊN BẢN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ Học viên: Võ Ngọc Huy MSHV: 1580810 Thuộc chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình DD&CN Khố: 2015B Thực đề tài: Phân tích dao động ổn định kết cấu vỏ dung phần tử bCS_MITC3+ sử dụng thủ thuật chia nhỏ phần tử (sub_structures) Hôm nay, ngày … tháng … năm 20… , tơi hồn tất việc chỉnh s ửa lu ận văn tốt nghiệp (LVTN) theo ý kiến Hội đồng chấm LVTN phản bi ện v ới n ội dung sau đây: TT A Nội dung cần phải chỉnh sửa Chỉnh sửa theo yêu cầu phản biện Chưa giải thích rỏ số nội dung quan trọng: - Mục đích việc đưa bubble node vào phần tử, làm trơn gì? - Kỹ thuật chia nhỏ kết cấu thực nào? TT A Chỉnh sửa theo yêu cầu phản biện Chỉnh sửa theo yêu cầu Hội đồng B Đính kèm Biên phiếu nhận xét phản biện biên chấm bảo vệ LVTN th ạc sĩ Xác nhận Giảng viên hướng dẫn Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…… Người hiệu chỉnh (Ký & ghi rõ họ tên) (Ký & ghi rõ họ tên) Xác nhận Chủ nhiệm ngành Cố vấn cao học (Ký & ghi rõ họ tên) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Số 01 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh Tel: (08) 38968 641 - Fax: (08) 38964 922 Website: http://www.hcmute.edu.vn GIẤY XÁC NHẬN Giảng viên hướng dẫn: TS Châu Đình Thành Chủ tịch Hội đồng đánh giá LVTN: PGS.TS Nguyễn Trung Kiên Xác nhận Học viên: Võ Ngọc Huy Thuộc chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Khố: 2015B Thực đề tài: Phân tích dao động ổn định kết cấu vỏ dùng phần tử bCS_MIIC3 + sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (Sub_Structures) Đã hoàn tất việc chỉnh sửa bổ sung nội dung luận văn tốt nghiệp thạc sĩ theo kết luận hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ nhận xét giảng viên phản biện Tp Hồ Chủ tịch hội đồng (Ký & ghi rõ họ tên) Chí Minh, ngày .tháng .năm 20 Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) kinmtsb= zeros(3,edof); kinmtss= zeros(2,edof); for inode= 1:nnel subecoord= zeros(3,2); subecoord(3,:)= [mean(xprime) mean(yprime)]; if inode ~= nnel subecoord(1,1)= xprime(inode); subecoord(1,2)= yprime(inode); subecoord(2,1)= xprime(inode+1); subecoord(2,2)= yprime(inode+1); idx1= (inode-1)*6 + 1; idx2= inode*6 + 1; else subecoord(1,1)= xprime(3); subecoord(1,2)= yprime(3); subecoord(2,1)= xprime(1); subecoord(2,2)= yprime(1); idx1= (inode-1)*6 + 1; idx2= 1; end subAe= cal_area(subecoord(:,1), subecoord(:,2)); a= subecoord(2,1) - subecoord(1,1); % a= x2 - x1 b= subecoord(2,2) - subecoord(1,2); % b= y2 - y1 c= subecoord(3,2) - subecoord(1,2); % c= y3 - y1 d= subecoord(3,1) - subecoord(1,1); % d= x3 - x1 Bm1= [ b-c 0 0 0; d-a 0 0; d-a b-c 0 0 ]/2/subAe; Bm2= [ c 0 0 0; -d 0 0; -d c 0 0 ]/2/subAe; Bm3= [ -b 0 0 0; a 0 0; a -b 0 0 ]/2/subAe; Bm= repmat(Bm3,1,nnel)/nnel; Bm(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5])= Bm(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5]) + [Bm1 Bm2]; kinmtsm= kinmtsm + Bm*subAe/Ae; Bb1= [ 0 b-c 0; 0 0 d-a 0; 0 d-a b-c ]/2/subAe; Bb2= [ 0 Bb3= [ 0 -b 0; 0 0 a 0; Bb= repmat(Bb3,1,nnel)/nnel; Bb(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5])= Bb(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5]) + [Bb1 Bb2]; kinmtsb= kinmtsb + Bb*subAe/Ae; Bs1= [ 0 Bs2= [ 0 Bs3= [ 0 -b Bs= repmat(Bs3,1,nnel)/nnel; Bs(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5])= Bs(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5]) + [Bs1 Bs2]; kinmtss= kinmtss + Bs*subAe/Ae; end km= kinmtsm'*matmtsm*kinmtsm*Ae; kinmtsb=kinmtsb*T; kb= kinmtsb'*matmtsb*kinmtsb*Ae; kinmtss=kinmtss*T; ks= kinmtss'*matmtpsoft*kinmtss*Ae; % compute element matrix k= km+kb+ks; % % add fictitious stiffness for drilling dofs % follow Nhon et al., 2008 % - kthtz= 1e-12*max(diag(k)); k(6,6)= kthtz; k(12,12)= kthtz; k(18,18)= kthtz; % % transform from local to global systems % - ke=tr3d'*k*tr3d; index=feeldof(nd,nnel,ndof);% extract system dofs associated with element kk=feasmbl1(kk,ke,index); % assemble element matrices end % % % % check the singular drilling dof % % - % for i=1:sdof % %if(abs(kk(i,i)) < 1e-5) % % sum=0.0 % for j=1:sdof % sum=sum+abs(kk(i,j)); % end % if (sum < 1e-5) % % % kk(i,i)=1; end % %end % % end % % apply boundary conditions % - [kk,ff]=feaplyc2(kk,ff,bcdof,bcval); % -% solve the matrix equation % disp=kk\ff; num=1:1:sdof; displace=[num' disp] ; % print nodal displacements w= disp(ndof*numy+3) w_exact= -1.8248e-5 % % -% Example % A Pinched Cylinder % See Trung et al., 2013 % % Variable descriptions % k = element matrix in the local axes % ke = element matrix in the global axes % kb = element matrix for bending stiffness % ks = element matrix for shear stiffness % km = element matrix for membrane stiffness % f = element vector % kk = system matrix % ff = system vector % disp = system nodal displacement vector % gcoord = coordinate values of each node % nodes = nodal connectivity of each element % index = a vector containing system dofs associated with each element % pointb = matrix containing sampling points for bending term % weightb = matrix containing weighting coefficients for bending term % points = matrix containing sampling points for shear term % weights = matrix containing weighting coefficients for shear term % bcdof = a vector containing dofs associated with boundary conditions % bcval = a vector containing boundary condition values associated with % the dofs in 'bcdof' % kinmtsb = matrix for kinematic equation for bending % matmtsb = matrix for material property for bending % kinmtss = matrix for kinematic equation for shear % matmtss = matrix for material property for shear % kinmtsm = matrix for kinematic equation for membrane % matmtsm = matrix for material property for membrane % tr3d = transformation matrix from local to global axes % % -clear; clc; close all; format long; % % geometric data % L= 600; R= 300; theta= 360; %degree thk= 3; % % material data % emodule= 3e6; % elastic modulus poisson= 0.3; % Poisson's ratio % % meshing data % elemType= 'T3'; nnel= 3; % TRI number of nodes per element ndof= 6; % SHELL number of dofs per node numx= 20; %28; %24; %20; %16; %12; %8; %4; % number of elements along x-axis numy= 20; %28; %24; %20; %16; %12; %8; %4; % number of elements along y-axis nnx= numx+1; % number of nodes in the x-direction nny= numy+1; % number of nodes in the y-direction % coordinates of nodes alpha= 0.0; % distorted factor gcoord= coordCylinder(R,L/2,theta/4,numx,numy,alpha); % node_pattern1=[ nny+2 ]; % node_pattern2=[ nnx+2 nnx+1 ]; node_pattern1=[ nny+2 ]; node_pattern2=[ nnx+1 nnx+2 ]; inc_u=1; inc_v=nnx; nodes=[make_elem(node_pattern1,numx,numy,inc_u,inc_v); make_elem(node_pattern2,numx,numy,inc_u,inc_v) ]; % nodal elements nel= size(nodes,1); % number of elements nnode= size(gcoord,1); sdof=nnode*ndof; edof=nnel*ndof; % total number of nodes in system % total system dofs % degrees of freedom per element % plot mesh plot3DText(gcoord,nodes); % -% boundary conditions % bcdof=[]; bcval=[]; % upper boundary along y-axis is symmetric: ux= thty= thtz= for i=1:nnx ind=ndof*(i-1); bcdof=[bcdof ind+1 ind+5 ind+6]; end % lower boundary along y-axis is symmetric: uz= thtx= thty= for i=1:nnx ind=ndof*(nnx*(nny-1) + i - 1); bcdof=[bcdof ind+3 ind+4 ind+5]; end % left boundary along x-axis is rigid diaphram: ux= uz= thty= for i=1:nny ind=ndof*(i-1)*nnx; bcdof=[bcdof ind+1 ind+3 ind+5]; end % right boundary along x-axis is symmetric: uy= thtx= thtz= for i=1:nny ind=ndof*(i*nnx-1); bcdof=[bcdof ind+2 ind+4 ind+6]; end bcdof=unique(bcdof); bcval=zeros(size(bcdof)); % -% initialization of matrices and vectors % ff=zeros(sdof,1); % system force vector kk=zeros(sdof,sdof); disp=zeros(sdof,1); % system matrix % system displacement vector % index=zeros(edof,1); % index vector % kinmtsb=zeros(3,edof); % kinematic matrix for bending % matmtsb=zeros(3,3); % kinmtsm=zeros(3,edof); % matmtsm=zeros(3,3); % kinmtss=zeros(2,edof); % matmtss=zeros(2,2); % constitutive matrix for bending % tr3d=zeros(edof,edof); % transformation matrix % -% force vector % ff(ndof*numy+3)= -1/4; % transverse force at pinched load % % computation of element matrices and vectors and their assembly % - matmtsm=fematiso(1,emodule,poisson)*thk; % membrane material property matmtsb=fematiso(1,emodule,poisson)*thk^3/12; % bending material property shearm=0.5*emodule/(1.0+poisson); % shear modulus shcof= 5/6; % shear correction factor matmtss=shearm*shcof*thk*[1 0; 1]; % shear material property % a stabilized shear coefficient alstab=0.1; %T is sign matrix T_tmp= [ 0 0 ; 010000; 001000; 000010; 00-100; 00001]; T= [T_tmp zeros(6,6) zeros(6,6) zeros(6,6) T_tmp zeros(6,6) zeros(6,6) zeros(6,6) T_tmp]; % loop for the total number of elements for iel=1:nel nd= nodes(iel,:); % extract connected node for (iel)-th element ecoord= gcoord(nd,:); % extract x, y value of the node % compute the local direction cosines and local axes [tr3d,xprime,yprime]=fetransh(ecoord(:,1),ecoord(:,2),ecoord(:,3),nnel); Ae=cal_area(xprime,yprime); side=cal_side(xprime,yprime); he= max(side); matmtpsoft= matmtss*thk^2/(thk^2+alstab*he^2); kinmtsm= zeros(3,edof); kinmtsb= zeros(3,edof); kinmtss= zeros(2,edof); for inode= 1:nnel subecoord= zeros(3,2); subecoord(3,:)= [mean(xprime) mean(yprime)]; if inode ~= nnel subecoord(1,1)= xprime(inode); subecoord(1,2)= yprime(inode); subecoord(2,1)= xprime(inode+1); subecoord(2,2)= yprime(inode+1); idx1= (inode-1)*6 + 1; idx2= inode*6 + 1; else subecoord(1,1)= xprime(3); subecoord(1,2)= yprime(3); subecoord(2,1)= xprime(1); subecoord(2,2)= yprime(1); idx1= (inode-1)*6 + 1; idx2= 1; end subAe= cal_area(subecoord(:,1), subecoord(:,2)); a= subecoord(2,1) - subecoord(1,1); % a= x2 - x1 b= subecoord(2,2) - subecoord(1,2); % b= y2 - y1 c= subecoord(3,2) - subecoord(1,2); % c= y3 - y1 d= subecoord(3,1) - subecoord(1,1); % d= x3 - x1 Bm1= [ b-c 0 0 0; d-a 0 0; d-a b-c 0 0 ]/2/subAe; Bm2= [ c 0 0 0; -d 0 0; -d c 0 0 ]/2/subAe; Bm3= [ -b 0 0 0; a 0 0; a -b 0 0 ]/2/subAe; Bm= repmat(Bm3,1,nnel)/nnel; Bm(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5])= Bm(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5]) + [Bm1 Bm2]; kinmtsm= kinmtsm + Bm*subAe/Ae; Bb1= [ 0 b-c 0; 0 0 d-a 0; 0 d-a b-c ]/2/subAe; Bb2= [ 0 Bb3= [ 0 -b 0; 0 0 a 0; Bb= repmat(Bb3,1,nnel)/nnel; Bb(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5])= Bb(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5]) + [Bb1 Bb2]; kinmtsb= kinmtsb + Bb*subAe/Ae; Bs1= [ 0 Bs2= [ 0 Bs3= [ 0 -b Bs= repmat(Bs3,1,nnel)/nnel; Bs(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5])= Bs(:,[idx1:idx1+5 idx2:idx2+5]) + [Bs1 Bs2]; kinmtss= kinmtss + Bs*subAe/Ae; end km= kinmtsm'*matmtsm*kinmtsm*Ae; kinmtsb=kinmtsb*T; kb= kinmtsb'*matmtsb*kinmtsb*Ae; kinmtss=kinmtss*T; ks= kinmtss'*matmtpsoft*kinmtss*Ae; % compute element matrix k= km+kb+ks; % % add fictitious stiffness for drilling dofs % follow Nhon et al., 2008 % - kthtz= 1e-12*max(diag(k)); k(6,6)= kthtz; k(12,12)= kthtz; k(18,18)= kthtz; % % transform from local to global systems % - ke=tr3d'*k*tr3d; index=feeldof(nd,nnel,ndof);% extract system dofs associated with element kk=feasmbl1(kk,ke,index); % assemble element matrices end % % % % check the singular drilling dof % % - % for i=1:sdof % %if(abs(kk(i,i)) < 1e-5) % % sum=0.0 % for j=1:sdof % sum=sum+abs(kk(i,j)); % end % if (sum < 1e-5) % % % kk(i,i)=1; end % %end % % end % % apply boundary conditions % - [kk,ff]=feaplyc2(kk,ff,bcdof,bcval); % -% solve the matrix equation % disp=kk\ff; num=1:1:sdof; displace=[num' disp] ; % print nodal displacements w= disp(ndof*numy+3) w_exact= -1.8248e-5 % ... SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC HUY PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU TẤM VỎ DÙNG PHẦN TỬ BCS_ MITC3 + SỬ DỤNG THỦ THUẬT CHIA NHỎ KẾT CẤU (SUB_ STRUCTURES). .. luận văn: Phân tích dao động ổn định kết cấu vỏ dùng phần tử bCSMITC 3+ với sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (substructures) Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 27/04/2016, Đại học Sư phạm Kỹ thuật. .. động ổn định kết cấu vỏ dung phần tử bCS- MITC 3+ với sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (subtructure) 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài nhằm phân tích dao động ổn định kết cấu tấm/ vỏ