Phân tích tĩnh và động của tấm, vỏ thoải hai độ cong composite nano carbon - áp điện

Mụctiêunghiêncứu

 Xây dựng lời giải giải tích để phân tích tĩnh và dao động riêng của tấm, vỏthoảihaiđộcongcompositenanocarbon–.  Khảosátảnhhưởngcủacácthamsốvậtliệu,kíchthướchìnhhọc,điệnthếáp đặt, và điều kiện biờn đến độ vừng, ứng suất, tần số dao động riờng và đỏp ứngchuyển vị theo thời gian của tấm, vỏ thoải hai độ cong composite nano carbon – ápđiện.

Phươngphápnghiêncứu

 Các kết quả luận án là cơ sở ban đầu cho việc xây dựng tiêu chuẩn thiết kếcáckếtcấucompositenanocarbonvàkếtcấucompositenanocarboncógắncáclớpvật liệuápđiện.

Cấutrúccủaluậnán

Môhìnhphầntửhữuhạn .1. Cáchàmnộisuy

VớiT làmatrậnchuyểnđổihệtrụctọađộđượcrútratừphươngtrình(3.1)và(. Từ hệ phương trình này có thể thực hiện được các bài toán tĩnh, bài toándaođộngtự do,đápứngđộngcủakếtcấu. Ápđặtđiềukiệnbiênvàgiảihệphươngtrìnhtuyếntínhthuđượcchuyểnvịtạitấtcácđiểmn útcủalướichia,từ đótínhđược cácthànhphầnứngsuất,nộilực. g) Phươngtrìnhphântích daođộngriêngvỏ thoải PFG-CNTRC. (3.60) Điều này có được do khi kết cấu dao động, sự dịch chuyển điện tích sinh rađiện thế nhờ hiệu ứng áp điện thuận tại lớp cảm biến, điện thế này sẽ được khuếchđạivàápđặtlênlớpkíchthích.Kếtquảlàứngsuấtvàbiếndạngsẽxuấthiệndohiệuứng áp điện nghịch, nội lực sinh ra này sẽ tác động đến dao động của vỏ PFG-CNTRC.

Cácvídụ kiểmchứngmôhình HSDST-4

Xét tấm vuông composite cốt sợi đồng phương [0/90/0/p], kích thướcaìaìhcúgắnlớpỏpđiệntạimặttrờn,điềukiệnbiờntựakhớp(SSSS),chịutảitrọngcơhọc (qz+=40N/m2) và điện thế áp đặt lên mặt trên lớp áp điện là: Vt=+100V ; Vt=- 100Vphân bố dạng hình sin (m=n=1), chiều dày mỗi lớp composite làhk=0,1mm, lớp ápđiệncóchiềudàyhp=0,25mm. Qua các ví dụ đã kiểm chứng có thể thấy rằng mô hình do luận án đề xuất vàxâydựngdựatrênlýthuyếtbiếndạngcắtbậccaobốnẩnchuyểnvịcảitiếnHSDST-4 và chương trình tính lập trình bằng ngôn ngữ lập trình MATLAB theo cả hai phươngphápgiảitíchvàPTHHlàcócơsởtincậy.Hơnnữa,kếtquảsosánhcũngchỉrarằngmô hình dựa trên lý thuyết HSDST-4 là hiệu quả khi cho kết quả rất gần với kết quảtínhtheomôhình3Dtrongkhisốẩnvàsốphươngtrìnhíthơnsovớicáclýthuyết.

Khảosát bàitoánuốn

Sử dụng bộ chương trình đã thiết lập này, luận án khảosát và trình bày các ví dụ số sử dụng lời giải giải tích bao gồm phân tích tĩnh, daođộng riêng và đáp ứng chuyển vị của kết cấu tấm, vỏ thoải hai độ cong compositenanocarbon–áp điệntrong phầntiếptheo. Các đường đồ thịHình4.2chothấyrằngkhiđiệnthếápđặtlênlớpPFRCphíatrên(Vt)cógiátrịtuyệtđối lớn hơn thì độ vừng của vỏ tăng lờn và nếu đổi dấu điện thế ỏp đặt sẽ gõy ra sựđảochiềucủachuyểnvị.KhigiữnguyênVt=100VvàthayđổiVb(điệnthếápđặtlênlớp. PFRCphía dưới) thìwtăng nếu Vtvà Vbcùng dấu và ngược lạiwbị triệt tiêunếu Vtvà Vbngược dấu nhau (Hình 4.3).

Khảosátbàitoándaođộngriêng

Trongmụcnàyluậnánkhảosátbàitoánđápứngchuyểnvịtheothờigianchịumột vài dạng tải trọng tác dụng trong thời gian ngắn của vỏ thoải PFG-CNTRC vàxemxétảnhhưởngcủa cáchệsốđiềukhiểnhồitiếp(Gd)đếnkhảnăngtriệttiêudaođộngcủavỏ.Lớpápđiệnphíatrênđóng vaitròlàkíchthíchápđiện(actuator)vàlớpápđiệnphíadướiđóngvaitròlàcảmbiếnápđiện(sens or),hailớpápđiệnnàyđượckếtnốivớinhauthôngquamạchhồitiếp.Khithayđổihệsốđiềukhiển hồitiếpkhácnhau tương ứng sẽ tính toán được chuyển vị theo thời gian của điểm chính giữa bềmặt vỏ(điểmAcótọađộx=a/2,y=b/2)từđóxemxét, đánhgiákết quảthuđược. (4.4) Tảitheothờigian dạng tảitrọngnổ. Giả thiết tải trọngqtác dụng trong khoảng thời gian từ 0 đến t1, sau đó đượcloại. Đáp ứng chuyển vị theo thời gian của vỏ PFG-CNTRC được phân tích bằngphươngpháptíchphânNewmark-[63]vớicácthamsốNewmarkvàNewmarklấybằng 0.5 và 0.25. Chọn bướcthờigianlà0.0005 giây. Đồ thị trên cáchìnhnàybiểudiễnđápứngđộngcủavỏđượcchiathànhhaigiaiđoạn:trongkhoảngthời gian từ 0 đến t1kết cấu dao động cưỡng bức, trong khoảng thời gian từ t1đến t2khi tải trọng tác dụng. xétvớitrườnghợpsauthờigiant1=0,002skếtcấudaođộngkhôngbịảnh hưởngbởilựccưỡng bức).