Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Cơ học kỹ thuật: Phân tích động lực học của khung dầm FGM chịu tải trọng động đất bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Luận văn sẽ tiến hành thực hiện các nhiệm vụ cụ thể sau đây: 1) Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn để nghiên cứu ứng xử động lực học của khung, dầm FGM chịu tải trọng động đất. 2) Tìm hiểu và ứng dụng phương pháp tích phân trực tiếp trong phân tích kết cấu chịu tải trọng động đất. 3) Phát triển chương trình tính toán dựa trên mô hình phần tử hữu hạn và thuật toán nói trên và ứng dụng để tính toán đáp ứng động lực học cho một số khung, dầm 2D-FGM cụ thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Cơ học kỹ thuật: Phân tích động lực học của khung dầm FGM chịu tải trọng động đất bằng phương pháp phần tử hữu hạnĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘITRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ-------------------NGUYỄN QUANG HUÂNPHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA KHUNG DẦM FGMCHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤTBẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠNNgành: Cơ kỹ thuậtChuyên ngành: Cơ kỹ thuậtMã số: 8520101.01TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ HỌC KỸ THUẬTHà Nội – Năm 20181MỞ ĐẦU1.Tổng quanVật liệu có cơ tính biến đổi (Functionally Graded Material - FGM) đượccác nhà khoa học Nhật Bản khởi tạo lần đầu tiên ở Sendai vào năm 1984 có khảnăng ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như hàng khôngvũ trụ, đóng tàu, ô tô, quốc phòng, xây dựng, sản xuất đồ gia dụng... FGM có thểxem như là một loại vật liệu composite mới, thường được tạo từ gốm và kim loại,với tỷ phần thể tích của các vật liệu thành phần thay đổi liên tục theo một hoặc vàihướng không gian mong muốn. Do sự thay đổi liên tục của vật liệu thành phần,các tính chất hữu hiệu của FGM là hàm liên tục của các biến không gian, vì thếFGM không có các nhược điểm thường gặp trong vật liệu composite truyền thốngnhư sự tập trung ứng suất, tách lớp... và có khả năng ứng dụng trong các môitrường khắc nghiệt như nhiệt độ cao, tính mài mòn và ăn mòn của a-xít. Trên quanđiểm động lực học, sự kết hợp các ưu điểm về độ bền cao, tỷ trọng thấp của gốmvới độ dai và khả năng chịu va đập tốt của kim loại giúp cho FGM có tiềm nănglà vật liệu kết cấu chịu tải trọng động nói chung và tải trọng động đất nói riêng.Các kết quả về phân tích dao động của kết cấu FGM đã chỉ ra rằng ứng xửđộng lực học của kết cấu FGM được cải thiện đáng kể so với kết cấu truyền thốnglàm từ các vật liệu thuần nhất [8, 13]. Với khả năng chịu được nhiệt độ cao, vậtliệu FGM được sử dụng rộng rãi để làm các phần tử kết cấu trong ngành côngnghiệp hạt nhân [9], nơi mà các kết cấu chịu kích động của động đất luôn là vấnđề đặt ra và được sự quan tâm của các nhà khoa học.Trong nhiều tình huống thực tế, các tải trọng cơ và nhiệt có thể thay đổitheo nhiều phương khác nhau của kết cấu [12], vì thế việc phát triển các vật liệucó cơ tính biến đổi theo các hướng khác nhau là nhu cầu của thực tế, có ý nghĩakhoa học, giúp cho việc tối ưu hóa kết cấu. Nghiên cứu ứng xử cơ học của dầmlàm từ vật liệu FGM có cơ tính biến đổi theo hai chiều (dầm 2D-FGM), chiều caovà chiều dài dầm, đã được một số tác giả quan tâm nghiên cứu trong thời gian gầnđây, điển hình là các tài liệu [14, 15, 16]. Tuy nhiên, phần lớn các nghiên cứu vềứng xử của dầm 2D-FGM mới chỉ dừng lại ở phân tích dao động tự do hay mấtổn định của dầm. Một số nghiên cứu đã đề cập tới ứng xử động lực học của dầm,2tuy nhiên các tính chất của vật liệu được giả định tuân theo quy luật hàm số Euler,trường hợp đơn giản nhất của quy luật phân bố vật liệu FGM.2.Định hướng và nội dung nghiên cứuTừ các phân tích nêu trên ta thấy rằng, nghiên cứu ứng xử động lực học củadầm 2D-FGM với các tính chất vật liệu tuân theo quy luật hàm số lũy thừa vẫnchưa được xét đến. Liên quan đến kết cấu khung, dầm 2D-FGM chịu tải trọngđộng đất, theo hiểu biết của tác giả, hiện chưa có nghiên cứu nào về bài toán này.Vì lý do này, việc đánh giá ảnh hưởng của sự phân bố vật liệu đến đáp ứng độnglực học của khung, dầm 2D-FGM chịu tải trọng động đất mà Luận văn này quantâm nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.Trong Luận văn này, các khung dầm giả định được tạo thành từ vật liệuFGM có cơ tính biến đổi theo hai chiều, tức là tính chất vật liệu của khung, dầmFGM được biến đổi theo cả chiều cao và chiều dài dầm theo quy luật hàm lũythừa. Phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên lý thuyết biến dạng trượt bậc nhấtđược sử dụng kết hợp với phương pháp tích phân trực tiếp NewMark để tính toánđáp ứng động lực học của kết cấu. Các đáp ứng động của kết cấu bao gồm sự phụthuộc của chuyển vị, vận tốc và gia tốc theo thời gian dưới tác động của trận độngđất El Centro được nghiên cứu. Ảnh hưởng của sự phân bố vật liệu tới đáp ứngđộng lực học của các kết cấu được tính toán và đánh giá.Từ định hướng nghiên cứu nêu trên, luận văn sẽ tiến hành thực hiện cácnhiệm vụ cụ thể sau đây:1) Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn để nghiên cứu ứng xử động lực học củakhung, dầm FGM chịu tải trọng động đất.2) Tìm hiểu và ứng dụng phương pháp tích phân trực tiếp trong phân tích kếtcấu chịu tải trọng động đất.3) Phát triển chương trình tính toán dựa trên mô hình phần tử hữu hạn và thuậttoán nói trên và ứng dụng để tính toán đáp ứng động lực học cho một sốkhung, dầm 2D-FGM cụ thể. Trên cơ sở kết quả số nhận được rút ra các nhậnxét về ảnh hưởng của sự phân bố vật liệu tới đáp ứng động lực học của kếtcấu khung, dầm 2D-FGM.3Chương 1CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA KẾT CẤUCHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT1.1.Quá trình phát triển các phương phápTrong những năm cuối thế kỷ XIX - đầu của thế kỷ XX, sau các trận độngở Nobi (Nhật Bản – 189 ...