1.4. Tổng quan về dao động của tấm composite và tính tốn kết cấu chịu tả
1.4.1. Phân tích dao động của tấm composite
Do ưu điểm nhẹ, độ bền cao, cơ động nên tấm composite chịu tải trọng di động thường được dùng trong các bản phủ mặt cầu, tấm mặt cầu phao đặt trên mặt nước, tấm chống lầy trong quân sự cho các xe vượt qua vùng lầy, tấm chịu vật thể bay trong hàng không vũ trụ... Vật liệu FRP (composite nền polymer gia cường bằng các loại sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi aramit...) được dùng ở các dạng như tấm lớn, thanh tròn, vải cuộn hoặc thanh dải băng,... được dùng trong quá trình sửa chữa gia cố cơng trình.
Hiện tại đã có nhiều bài tốn dao động của tấm composite lớp đã được nhiều nhà khoa học quan tâm giải quyết. Trong cơng trình [101], các tác giả Wu và Winson đã nghiên cứu dao động tự do của kết cấu làm bằng vật liệu composite khi xét đến biến dạng trượt ngang. Putcha N.S, Reddy J.N [84], đã xét dao động của tấm composite không gân bằng phương pháp phần tử hữu hạn có tính đến yếu tố phi tuyến hình học đã đánh giá ảnh hưởng của yếu tố phi tuyến đến phản ứng động của kết cấu.
Trường hợp xét đến biến dạng trượt ngang, trong [31] tác giả Đào Huy Bích và các cộng sự đã đề cập đến việc xây dựng các hệ thức xác định các đặc trưng cơ học của vật liệu, thiết lập các phương trình cơ sở dựa trên nguyên lý Hamilton và ngun lý Lagrange để tính tốn tĩnh và động tấm composite lớp khi biến dạng lớn có tính đến biến dạng trượt ngang.
giải quyết và công bố các kết quả quan trọng. Các tác giả Kolli, Chandrashekhara [68] đã khảo sát dao động tự do của tấm composite có gân gia cường bằng phương pháp phần tử hữu hạn và đã đánh giá ảnh hưởng của gân gia cường đến tần số dao động riêng của tấm. Nghiên cứu dao động của tấm và mảnh vỏ trụ có gân gia cường các tác giả Trần Ích Thịnh, Trần Hữu Quốc [19] đã tiến hành giải bài toán dao động riêng bằng phương pháp phần tử hữu hạn, xác định được các tần số riêng và dạng dao động riêng. Trong [20], các tác giả Trần Ích Thịnh, Nguyễn Đình Ngọc đã phân tích dao động tấm composite lượn sóng bằng phương pháp giải tích và áp dụng phương pháp Bubnov-Galerkin để xây dựng được các phương trình xác định tần số riêng của tấm composite lượn sóng hình sin.
Đối với bài tốn phi tuyến hình học, bằng phương pháp phần tử hữu hạn, Wu và các cộng sự [102] đã xét dao động của tấm composite có tính đến yếu tố phi tuyến hình học, qua đó đã đánh giá được ảnh hưởng của yếu tố phi tuyến đến phản ứng động của tấm. Trong cơng trình [47], Gu và Reddy đã nghiên cứu, phân tích phi tuyến tấm composite lớp khi chịu lực trong mặt phẳng trung bình của tấm và xác định được sự phân bố ứng suất trong tấm. Nghiên cứu bài toán phi tuyến của tấm và vỏ composite nhiều lớp, tác giả Vũ Đỗ Long đã đưa ra thuật tốn phần tử hữu hạn tính chuyển vị và ứng suất của tấm chữ nhật chịu uốn. Bằng phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn, tác giả Lê Văn Dân [6] đã nghiên cứu giải bài toán dao động của tấm composite lớp gia cường, trong đó đã xây dựng thuật tốn và lập chương trình giải bài tốn tuyến tính và phi tuyến hình học cho tấm composite lớp có gân và tấm composite lượn sóng, xác định được tần số riêng và phản ứng động của tấm.
Đối với loại tấm dày làm bằng vật liệu composite lớp, việc tính tốn trạng thái ứng suất, biến dạng trong tấm chịu uốn với mơ hình biến dạng bậc cao đã được một số tác giả nghiên cứu và đạt được một số kết quả nhất định. Trong [18] tác giả Trần Ích Thịnh, Ngơ Như Khoa đã dựa trên cách tiếp cận của Mindlin, sử dụng thuật toán phần tử hữu hạn giải bài toán dao động của
tấm chữ nhật làm bằng vật liệu composite lớp. Phát triển các kết quả nghiên cứu này, Trần Ích Thịnh, Ngơ Như Khoa [17] đã áp dụng tính tốn dao động của tấm và vỏ composite lớp có xét đến biến dạng do nhiệt độ và độ ẩm bằng phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn. Qua đó đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến trạng thái ứng suất - biến dạng và phản ứng động của tấm và vỏ composite lớp với các điều kiện biên khác nhau. Phát triển ý tưởng của Seydel đối với tấm đàn hồi thuần nhất đẳng hướng lượn sóng, một số cơng trình đã trình bày cách thiết lập các hệ thức cơ bản, phân tích động lực của tấm composite lớp lượn sóng. Khảo sát bài tốn dao động tự do và dao động cưỡng bức của tấm với những điều kiện biên khác nhau. Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố như kích thước hình học, trật tự sắp xếp lớp cũng như biên độ lượn sóng của tấm đến tần số dao động riêng, biên độ của dao động cưỡng bức của tấm. Khúc Văn Phú, Lê Khả Hòa [12] đã tiếp tục nghiên cứu về dao động phi tuyến của tấm composite lớp có dạng lượn sóng. Phân tích ổn định phi tuyến của tấm composite lớp lượn sóng dựa trên lý thuyết Kirchoff-Love và mở rộng cách tiếp cận Seydel. Tác giả đã sử dụng phương pháp Bubnov-Galerkin vào xác định nghiệm giải tích gần đúng của bài toán ổn định phi tuyến của tấm composite lượn sóng chịu nén theo hai phương. Kết quả là đã nhận được đường tải - độ võng sau tới hạn và biểu thức giải tích của lực tới hạn trên và dưới. Đã chỉ ra hiệu quả tăng ổn định của tấm lượn sóng so với tấm phẳng tương ứng.