Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Phân tích ứng xử tĩnh và dao động kết cấu dầm sandwich có lớp lõi bằng vật liệu rỗng

Phân tích Ứng Xử Tĩnh và Dao Động Kết Cấu Dầm Sandwich Có Lớp Lõi Bằng Vật Liệu Rỗng

Tác giả: ĐỖ MINH ĐỨC

Lĩnh vực: KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung vào việc phân tích ứng xử tĩnh và dao động của kết cấu dầm sandwich, đặc biệt là các cấu trúc có lớp lõi được chế tạo từ vật liệu rỗng. Nghiên cứu bao gồm việc khảo sát các vật liệu tiên tiến như vật liệu composite, vật liệu có cơ tính biến thiên (FGM), vật liệu rỗng có cơ tính biến thiên, vật liệu graphene platelet (GPL), carbon nanotube (CNT) và vật liệu áp điện (PEM). Luận án cũng đề cập đến các phương pháp phân tích như phương pháp giải tích, phương pháp bản giải tích, phương pháp số, phương pháp không lưới (MFM), và phương pháp thực nghiệm. Các kết quả phân tích được trình bày dưới dạng bảng biểu và hình vẽ minh họa, cung cấp cái nhìn sâu sắc về hành vi của kết cấu dầm sandwich dưới các điều kiện khác nhau.

Mục lục chi tiết:

• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU QUAN TRỌNG
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• MỞ ĐẦU
  • Lý do chọn đề tài
  • Mục tiêu nghiên cứu của luận án
  • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
  • Phương pháp nghiên cứu
  • Cấu trúc của luận án
  • Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu
• Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VỀ KẾT CẤU DẦM SANDWICH LÕI BẰNG VẬT LIỆU RỖNG
  • Vật liệu tiên tiến và triển vọng ứng dụng
    • Vật liệu composite
    • Vật liệu có cơ tính biến thiên (functionally graded material – FGM)
    • Vật liệu rỗng có cơ tính biến thiên (functionally graded porous material)
    • Vật liệu graphene platelet (GPL) và carbon nanotube (CNT)
    • Vật liệu áp điện (piezoelectric material – PEM)
  • Kết cấu sandwich
    • Đặc điểm kết cấu sandwich
    • Vật liệu sử dụng cho kết cấu sandwich
  • Tổng quan các công trình nghiên cứu về ứng xử cơ học của dầm sandwich lõi bằng vật liệu FGP trên thế giới
    • Phương pháp giải tích
    • Phương pháp bản giải tích
    • Phương pháp số – Phương pháp không lưới cho kết cấu dầm 1D
    • Phương pháp thực nghiệm
  • Tổng quan các nghiên cứu trong nước
    • Dầm vật liệu rỗng (dầm FGP) và dầm sandwich lõi FGP
    • Phương pháp không lưới (MFM)
  • Một số nhận xét kết quả đạt được trong phân tích tổng quan tài liệu
  • Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu còn bỏ ngỏ và đề xuất nội dung nghiên cứu
  • Kết luận Chương 1
• Chương 2. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ TĨNH VÀ DAO ĐỘNG KẾT CẤU DẦM SANDWICH LÕI BẰNG VẬT LIỆU RỖNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH
  • Giới thiệu
  • Dầm sandwich lõi FGP-GPLRC
  • Các giả thiết sử dụng
  • Tính chất hiệu dụng của vật liệu các lớp dầm
    • Vật liệu áp điện (PEM)
    • Vật liệu FGM
    • Vật liệu FGP gia cường GPL (FGP-GPLRC)
  • Trường chuyển vị, trường biến dạng và phương trình quan hệ cơ-điện
    • Trường chuyển vị
    • Trường biến dạng
    • Phương trình liên hệ ứng suất và chuyển vị điện tích với biến dạng và điện trường
  • Năng lượng trong dầm
    • Biến phân thế năng biến dạng và điện trường
    • Biến phân của công thực hiện bởi tải trọng cơ và điện áp mặt
    • Biến phân động năng do dao động của dầm
    • Nguyên lý Hamilton và phương trình cân bằng
  • Lời giải Navier
    • Phân tích ứng xử tĩnh
    • Phân tích dao động tự do
    • Phân tích dao động cưỡng bức
    • Phân tích điều khiển chế ngự dao động
  • Kiểm chứng độ tin cậy của kết quả
    • Các tham số hình học và vật liệu
    • Khảo sát sự hội tụ của nghiệm Navier
    • Các ví dụ kiểm chứng
  • Khảo sát ảnh hưởng của các tham số
    • Dầm sandwich có lớp bề mặt FGM và lớp lõi FGP-GPLRC
    • Dầm sandwich có lớp bề mặt PEM
  • Tóm tắt và kết luận Chương 2
• Chương 3. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ TĨNH VÀ DAO ĐỘNG KẾT CẤU DẦM SANDWICH CÓ LỚP LÕI BẰNG VẬT LIỆU RỖNG SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP KHÔNG LƯỚI VÀ THỰC NGHIỆM
  • Giới thiệu
  • Năng lượng trong dầm và nguyên lý công khả dĩ
    • Công khả dĩ thực hiện bởi nội lực và dịch chuyển điện tích
    • Công khả dĩ thực hiện bởi lực quán tính do dao động của dầm
    • Công khả dĩ thực hiện bởi ngoại lực do tải trọng cơ và điện áp mặt
    • Nguyên lý công khả dĩ
  • Phương pháp không lưới cho mô hình dầm 1D
    • Xấp xỉ các thành phần chuyển vị (cơ) và hiệu điện thế
    • Phương pháp PIM
    • Phương pháp RPIM
    • Phương pháp MLS
    • Rời rạc hệ phương trình cân bằng
    • Các trường hợp phân tích
    • Tích phân số
    • Điều kiện biên
  • Các nghiên cứu số
    • Đánh giá độ hội tụ của phương pháp MFM
    • Khảo sát ảnh hưởng các tham số đối với phân tích RPIM
    • Khảo sát ảnh hưởng của số điểm lấy tích phân Gauss
    • Đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp nội suy trong phân tích MFM
    • So sánh kết quả của phương pháp MFM với của phương pháp giải tích Navier
    • Kiểm chứng độ chính xác đối với phân tích dầm PEM
    • Ảnh hưởng của điều kiện biên
    • Hiện tượng không ổn định của thuật toán điều khiển dao động và giải pháp khắc phục
  • Nghiên cứu thực nghiệm dầm sandwich lõi bê tông EPS
    • Mô tả mẫu dầm thực nghiệm
    • Mô tả và thiết lập thực nghiệm
    • Cơ sở mô phỏng số mẫu dầm thực nghiệm
    • Kết quả đo và kết quả mô phỏng số
  • Tóm tắt và kết luận Chương 3
• KẾT LUẬN CHUNG
  • Các hướng phát triển từ kết quả nghiên cứu luận án
  • Các bài báo và đề tài nghiên cứu khoa học đã thực hiện
    • Bài báo/báo cáo khoa học đã công bố
    • Đề tài nghiên cứu khoa học đã thực hiện và hoàn thành
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• CÁC PHỤ LỤC
  • Phụ lục A. Các bước giải phương trình vi phân chuyển động bằng phương pháp Newmark, gia tốc không đổi [106]
  • Phụ lục B. Mã MATLAB xây dựng hàm dạng PIM
  • Phụ lục C. Mã MATLAB xây dựng hàm dạng RPIM
  • Phụ lục D. Mã MATLAB xây dựng hàm dạng MLS
  • Phụ lục E. Các thông số kỹ thuật tấm sandwich lõi bê tông EPS của nhà sản xuất NUCEWALL
  • Phụ lục F. Các thông số kỹ thuật của đầu đo chuyển vị kế và gia tốc kế
  • Phụ lục G. Các thông số cơ học của tấm Cemboard SCG
  • Phụ lục H. Mô-đun đàn hồi của bê tông EPS
  • Phụ lục I. Bảng kết quả thực nghiệm đo độ võng tĩnh
  • Phụ lục J. Bảng kết quả đo độ võng và gia tốc theo thời gian