Phát hiện hư hỏng của kết cấu dạng thanh dầm bằng phương pháp hàm phổ phản ứng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - CAO VĂN MAI PHÁT HIỆN HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU DẠNG THANH DẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀM PHỔ PHẢN ỨNG LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - CAO VĂN MAI PHÁT HIỆN HƯ HỎNG CỦA KẾT CẤU DẠNG THANH DẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀM PHỔ PHẢN ỨNG Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9.52.01.01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN VIỆT KHOA Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Các kết trình bày luận án cơng trình nghiên cứu riêng tơi hồn thành hướng dẫn PGS TS Nguyễn Việt Khoa Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa bố cơng trình khác Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nội dung khoa học cơng trình Tác giả luận án Cao Văn Mai LỜI CẢM ƠN Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Việt Khoa, người thầy tận tình hướng dẫn, động viên giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi hồn thành luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến quý Thầy, Cô giảng dạy khuôn khổ chương trình đào tạo Tiến sĩ, Ban lãnh đạo cán Học viện Khoa học Công nghệ Xin gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo Viện Cơ học giúp đỡ hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình nghiên cứu, làm thực nghiệm hoàn thành luận án Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp động viên ủng hộ thời gian thực luận án MỤC LỤC Danh mục ký hiệu chữ viết tắt .i Danh mục hình ảnh, đồ thị iii Danh mục bảng vii Mở đầu 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Phạm vi đối tượng nghiên cứu luận án Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận án Những đóng góp luận án Chương Tổng quan 1.1 Sơ lược phương pháp phát hư hỏng kết cấu 1.2 Ảnh hưởng vết nứt lên đặc trưng động lực học kết cấu 1.3 Ảnh hưởng khối lượng tập trung lên đặc trưng động lực học kết cấu 23 Kết luận chương 31 Chương Hàm phổ phản ứng, hàm độ cong phổ phản ứng ứng dụng phát vết nứt 33 2.1 Hàm phổ phản ứng dầm nguyên vẹn 33 2.2 Cơng thức xác hàm phổ phản ứng hàm độ cong phổ phản ứng dầm có vết nứt 36 2.3 Hàm độ cong phổ phản ứng dầm có nhiều vết nứt phương pháp phần tử hữu hạn 44 2.4 So sánh với công bố trước 49 2.5 Kết mô số 49 2.5.1 Dầm nguyên vẹn 50 2.5.2 Dầm có vết nứt sử dụng cơng thức xác 53 2.5.3 Dầm có vết nứt sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn 58 Kết luận chương 61 Chương Hàm phổ phản ứng dầm mang khối lượng tập trung 63 3.1 Hàm phổ phản ứng dầm đồng mang khối lượng tập trung 63 3.2 Cơng thức xác hàm phổ phản ứng dầm AFG mang khối lượng tập trung 68 3.3 So sánh với công bố trước 74 3.4 Kết mô số 76 3.4.1 Dầm đồng dầm AFG không mang khối lượng tập trung 76 3.4.2 Dầm đồng dầm AFG mang khối lượng tập trung 80 Kết luận chương 87 Chương Thực nghiệm kiểm chứng 88 4.1 Thiết bị đo 88 4.2 Bố trí thực nghiệm đo 90 4.2.1 Thực nghiệm 1: Phát vết nứt hàm độ cong phổ phản ứng 90 4.2.2 Thực nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng khối lượng tập trung lên hàm phổ phản ứng 93 4.3 Các kết đo đạt 96 4.3.1 Kết thực nghiệm 1: Phát vết nứt hàm độ cong phổ phản ứng 96 4.3.2 Kết thực nghiệm 2: Đánh giá ảnh hưởng khối lượng tập trung lên hàm phổ phản ứng 99 Kết luận chương 101 Kết luận kiến nghị 102 Danh mục cơng trình liên quan đến luận án 105 Tài liệu tham khảo 107 Phụ lục 117 Phụ lục A 117 Phụ lục B 123 Phụ lục C 133 Phụ lục D 136 Phụ lục E 145 i DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu thông thường x Chuyển vị dầm theo phương ngang (m) y Độ võng dầm (m) f(t) Lực kích động (N) H Hàm Heaviside E Mơ-đun đàn hồi (N/m2) E0 Mô-đun đàn hồi =0 (N/m2) I Mô-men quán tính mặt cắt ngang dầm (kg m2) L Chiều dài dầm (m) l Chiều dài phần tử (m) h Độ dày dầm (m) b Chiều rộng (m) mk Khối lượng tập trung thứ k (kg) M Mô-men phần tử vết nứt (Nm) P Lực dọc trục phần tử vết nứt (N) v Tỷ lệ khác tính chất vật liệu d Độ sâu vết nứt (m) Chữ Hy lạp  Đại lượng khơng thứ ngun =x/l f Vị trí lực tác động 0i Vị trí vết nứt thứ i, với 0