Vỏ trụ thoải FGM 2 thành phần: Si3N4 và SUS304 với các thuộc tính của vật liệu thành phần: Ec=322,27.109N/m2, Em=207,04.109N/m2; νc= νm=0,3; n=3. Các thông số kết cấu: chiều dài L=1,5m, bán kính R=1m, chiều dày h=0,015m, góc mở θ = 600, ngàm cứng một cạnh cong. Vận tốc gió U=15m/s, tác dụng theo phương oy và hợp với phương ngang góc α=300 (Hình 4.34). z y α U x L a f0 R 2 / θ
Hình 4.38. Mô hình bài toán
Bài toán dao động riêng: Giải bài toán dao động riêng ta được các tần số riêng, trong đó bốn tần số riêng đầu tiên có giá trị : ω1= 181rad/s; ω2= 328rad/s, ω3= 631rad/s, ω4= 734 rad/s.
Bài toán dao động cưỡng bức với tốc độ gió U=15m/s: Áp dụng chương trình AVS_FGM_SHELL_2015 đã lập, kết quả phân tích bài toán được thể hiện trên đồ thị hình 4.40, 4.41 , 4.43, 4.44.
Hình 4.40. Đáp ứng độ võng của vỏ Hình 4.41. Đáp ứng vận tốc
Hình 4.43. Đáp ứng σx Hình 4.44. Đáp ứng σy của vỏ
Nhận xét: Biên độ của chuyển vị, vận tốc, gia tốc và ứng suất đều
giảm dần theo thời gian. Hiện tượng này là vì ở vận tốc gió khảo sát, tải khí động chưa đủ lớn, hơn nữa khi vận tốc gió còn nhỏ, lực khí động sinh ra bị triệt tiêu một phần theo thời gian do lực cản khí động sinh ra trong quá trình kết cấu dao động.
4.3.2. Ảnh hưởng của vận tốc dòng khí (vận tốc gió)
Thực hiện khảo sát với các trường hợp vận tốc gió khác nhau: U=U0+ΔU, với U0 = 25m/s, ΔU = 0,1m/s. Kết quả đáp ứng chuyển vị của vỏ FGM được thể hiện như đồ thị hình 4.45.
22
Nhận xét: Khi vận tốc dòng khí tăng, chuyển vị, ứng suất của vỏ có
xu hướng tăng. Như vậy, khi tốc độ dòng khí tăng đến một giá trị nào đó có thể gây mất ổn định cho vỏ. Từ đồ thị có thể xác định vận tốc gió tới hạn với vỏ FGM đang xét là: Uthv = 59,9m/s.
4.3.3. Ảnh hưởng của chỉ số mũ tỉ lệ thể tích (n)
Khảo sát cho 3 trường hợp: n = 0 (vỏ gốm), n = 5 (vỏ FGM), n = ∞ (vỏ kim loại). Kết quả được thể hiện trên đồ thị hình 4.50.
Nhận xét: Với n = 0 (vỏ gốm) có biên độ dao động nhỏ nhất, n= ∞
(vỏ kim loại) có biên độ dao động lớn nhất, với n = 5 (vỏ FGM) biên độ dao động nằm trung gian giữa vỏ gốm và vỏ kim loại. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với quy luật cơ học của vật liệu.