Phân tích dao động của vỏ nón FGM có gân gia cường trên nền đàn hồi bằng phương pháp phần tử liên tục

Nghiên cứu "Phân tích dao động của vỏ nón FGM có gân gia cường trên nền đàn hồi bằng phương pháp phần tử liên tục" trình bày phương pháp phần tử liên tục (CEM) để phân tích các tần số dao động của vỏ nón có gân gia cường bằng vật liệu FGM nằm trên nền đàn hồi. Ma trận độ cứng động của kết cấu được xây dựng bằng cách sử dụng thuật toán lắp ghép các phần tử liên tục của vỏ nón và gân gia cường tiếp xúc với nền đàn hồi. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích dao động của vỏ nón FGM có gân gia cường trên nền đàn hồi bằng phương pháp phần tử liên tục 129 145 Tuyển tập công trình Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ XI, Hà Nội, 02-03/12/2022 Phân tích dao động của vỏ nón FGM có gân gia cường trên nền đàn hồi bằng phương pháp phần tử liên tục Nguyễn Tuấn Hải1,*, Nguyễn Mạnh Cường2 và Nguyễn Quốc Hùng3 1 Khoa Cơ Điện tử, Trường Cơ khí, Đại Học Bách Khoa Hà Nội 2 Khoa Cơ Điện tử, Trường Cơ khí, Đại Học Bách Khoa Hà Nội 3 Khoa Cơ Điện tử, Trường Cơ khí, Đại Học Bách Khoa Hà Nội *Email: Hai.NT212431M@sis.hust.edu.vn Tóm tắt. Nghiên cứu này trình bày phương pháp phần tử liên tục (CEM) để phân tích các tần số dao động của vỏ nón có gân gia cường bằng vật liệu FGM nằm trên nền đàn hồi. Ma trận độ cứng động của kết cấu được xây dựng bằng cách sử dụng thuật toán lắp ghép các phần tử liên tục của vỏ nón và gân gia cường tiếp xúc với nền đàn hồi. Các kết quả về tần số dao động riêng nhận được từ phương pháp của chúng tôi được so sánh với kết quả của các phương pháp tiếp cận khác (FEM,…) để chứng minh các ưu điểm của CEM: độ chính xác cao hơn, tiết kiệm thời gian và tài nguyên máy tính, kích thước mô hình giảm ngay cả trong dải tần số trung bình và cao . Ngoài ra, ảnh hưởng của các thông số vỏ và nền đàn hồi cũng đã được khảo sát. Từ khóa: CEM, vỏ nón, FGM, gân gia cường, nền đàn hồi,…1. Mở đầu Vật liệu FGM đóng vai trò quan trọng trong nền văn minh nhân loại nói chung, và trong khoa họccông nghệ nói riêng. Trong tự nhiên vật liệu FGM thực chất tồn tại rất nhiều như trong răng, da người,thân cây tre… Vật liệu FGM được giới thiệu lần đầu năm 1984 tại Nhật Bản tại một dự án tàu khônggian. Ngày nay FGM được áp dụng cho rất nhiều lĩnh vực như y tế, điện hạt nhân … Do sự yêu cầu vềứng dụng của các lĩnh vực là rất đa dạng, vật thể phải chịu dưới nhiều điều kiện khắc nghiệt cùng lúcnhư nhiệt độ, ứng suât, dao động, mài mòn. Từ đó yêu cầu vật liệu cần phải có độ cứng, độ chịu nhiệt,độ bền hợp lý, nếu sử dụng kim loại đơn thuần là không khả thi. Do vậy bài toán khảo sát dao động củavỏ FGM là một trong những bài toán quan trọng, cần phải được nghiên cứu kỹ lưỡng để thiết kế kết cấumột cách hợp lý về giá thành mà vẫn đảm bảo độ bền. Phương pháp phổ biến được sử dụng hiện tại làsử dụng phần tử hữu hạn (FEM) (phương pháp số) để mô phỏng dao động, tuy nhiên nhược điểm củaphương pháp phần tử hữu hạn là thời gian mô phỏng dài, yêu cầu nhiều tài nguyên máy tính và độ chínhxác không đảm bảo khi mô phỏng ở dải tần số lớn. Phương pháp phần tử liên tục (CEM) được phát triểnđể khắc phục nhược điểm trên, phương pháp CEM cho ra kết quả nhanh hơn, không yêu cầu nhiều vềtài nguyên máy tính, chính xác hơn do nghiệm được giải từ phương trình giải tích, yếu điểm của phươngphát triển thêm. Phương pháp CEM bản chất là đi tìm ma trận độ cứng động lực học ??(??) ?? , từ đó giảipháp CEM hiện nay là số lượng phần tử có thể áp dụng phương pháp không nhiều, cần phải nghiên cứuhệ phương trình quan hệ giữa lực và biến dạng với biến tần số là một dải cho trước. Trong bài báo nàygiới thiệu hai phần tử là nón và gân gia cường hợp thành cấu trúc nón có gân gia cường bên trong nằmtrên nền đàn hồi. Các nghiên cứu về cấu trúc vỏ với vật liệu FGM đã được đề cập đến khá nhiều trướcđây, chẳng hạn như dao động vỏ trụ có gân gia cường FGM sử dụng quy luật phân phối lũy thừa bốntham số [1] của tác giả G.H. Rahimi et al. Một số tác giả khác đã sử dụng lý thuyết cắt bậc nhất theo[2], phương pháp Haar wavelet [3] để khảo sát dao động của vỏ nón FGM. Bên cạnh đó cũng đã xuấthiện các nghiên cứu về các loại vỏ composite, vỏ kim loại trên nền đàn hồi [5-6]. Ngày nay, các phươngpháp số gần đúng như phương pháp phần tử hữu hạn cũng được sử dụngđể giải quyết những mô hìnhphức tạp hơn như vỏ kết hợp với gân gia cường, vỏ kết hợp giữa nón và trụ [7-8]. Ngoài ra kết cấu trúcnón, trụ composite kết hợp trên nền đàn hồi sử dụng phương pháp phần tử liên tục CEM đã được các 130 146 Phân tích dao động của vỏ nón FGM có gân gia cường trên nền đàn hồi bằng phương pháp phần tử liên tụctác giả [9-11] đưa ra. Nhưng hiện nay vẫn chưa có hoặc có rất ít và khó có thể tìm thấy những nghiêncứu về vỏ nón FGM có gân gia cường trên nền đàn hồi, đặc biệt là khi các gân được coi là kết cấu đànhồi thực chứ không phải chỉ được quy đổi hay xấp xỉ gần đúng như nhiều phương pháp khác. Nghiêncứu này trình bày đ ...