Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích dao động và ổn định của kết cấu tấm vỏ dụng phần tử bCS-MITC3+ với sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (subtructure)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:145

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của nghiên cứu của đề tài này là nhằm phân tích dao động và ổn định đối với kết cấu tấm/vỏ bằng phương pháp Craig-Bampton và Craig-Bampton nâng cao nhằm làm giảm tài nguyên máy tính nhưng vẫn đảm bảo tính đúng đắn của bài toán.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Phân tích dao động và ổn định của kết cấu tấm vỏ dụng phần tử bCS-MITC3+ với sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (subtructure)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC HUY PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU TẤM VỎ DÙNG PHẦN TỬ BCS_MITC3 + SỬ DỤNG THỦ THUẬT CHIA NHỎ KẾT CẤU (SUB_STRUCTURES) NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 0 5 9 8 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
HỒ SƠ TỐT NGHIỆP THẠC SĨ NĂM: 2018 Họ & tên HV : Võ Ngọc Huy Sinh ngày : 19/02/1992 Tại: Long An Thuộc chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp MSHV : 1580810 Khóa: 2015B Đơn vị công tác : Địa chỉ liên hệ : 280 Lê Đức Thọ, phường 6, quận Gò Vấp, Tp.HCM Điện thoại : 0769363696 Email : vnhuy2119@gmail.com Hồ sơ tốt nghiệp gồm: 1. Bản sao bằng tốt nghiệp đại học (có công chứng). 2. Bản sao Bằng cấp/Chứng chỉ Anh văn (có công chứng): Chứng chỉ Anh văn B1 3. Lý lịch khoa học có ảnh và xác nhận của cơ quan công tác/địa phương. 4. Bài báo khoa học của học viên có xác nhận của GV hướng dẫn. 5. Có đầy đủ 04 xác nhận sau: - Biên bản chỉnh sửa LVTN theo yêu cầu của HĐ chấm LVTN và phản biện. - Giấy xác nhận đã chỉnh sửa luận văn theo kết luận của HĐ. - Thư viện xác nhận đã nộp 01 quyển LVTN + 1 đĩa CD (mẫu của thư viện). - CNN hoặc CVCH xác nhận đã nộp 01 quyển LVTN + 1 đĩa CD (theo mẫu). - GVHD xác nhận đã nhận quyển luận văn, đĩa CD & quyết định giao đề tài (theo mẫu).
LÝ LỊCH KHOA HỌC Dán hình 3x4 & đóng mộc giáp lại I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: hình Họ & tên: Võ Ngọc Huy Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/02/1992 Nơi sinh: Long An Quê quán: xã Hiệp Thạnh, huyện Châu Thành, tỉnh Long An Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu: Sinh viên Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 280 Lê Đức Thọ, phường 6, quận Gò Vấp, TP.HCM Điện thoại cơ quan: 0933 252 567 Điện thoại nhà riêng: 0769 363 696 Fax: E-mail: ngochuy2119@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2007 đến 06/2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường THPT Nguyễn Thông, tỉnh Long An Ngành học: Kiến thức phổ thông 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2018 đến 01/ 2018 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM. Ngành học: Xây dựng dân dựng và công nghiệp. Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Chưng cư Thanh Đa Views Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 15/01/2015-Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thế Trường Phong 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2015 đến 10/2018 Nơi học (trường, thành phố): Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật Xây dựng Công trình DD&CN Tên luận văn: Phân tích dao động và ổn định của kết cấu tấm vỏ dùng phần tử bCS- MITC3+ với sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (substructures) Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 27/04/2016, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM Người hướng dẫn: TS. Châu Đình Thành 4. Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, B1 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2015 đến nay Trường ĐH sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Học viên cao học Công ty TNHH Xây dựng Thương mại Dịch 8/2016-6/2017 Kỹ sư dự toán vụ An Thiên Phú Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật 6/2017-10/2017 Kỹ sư thiết kế kết cấu xây dựng 10/2017-nay Công ty TNHH Tư Vấn Xây Dựng Tối Ưu Kỹ sư thiết kế kết cấu IV. CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN hoặc ĐỊA PHƯƠNG Ngày 21 tháng 12 năm 2018 (Ký tên, đóng dấu) Người khai ký tên
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Tp.HCM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ Họ tên người thực hiện:Võ Ngọc Huy Ngành:Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN Mã ngành: 60580208 Khóa: 2015B Tên đề tài PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU TẤM VỎ DÙNG PHẦN TỬ BCS_MITC3 + SỬ DỤNG THỦ THUẬT CHIA NHỎ KẾT CẤU (SUB_STRUCTURES) Năm 2018
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BIÊN BẢN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THẠC SĨ Học viên: Võ Ngọc Huy MSHV: 1580810 Thuộc chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình DD&CN Khoá: 2015B Thực hiện đề tài: Phân tích dao động và ổn định của kết cấu tấm vỏ dung phần tử bCS_MITC3+ sử dụng thủ thuật chia nhỏ phần tử (sub_structures) Hôm nay, ngày … tháng … năm 20… , tôi đã hoàn tất việc chỉnh sửa luận văn tốt nghiệp (LVTN) theo ý kiến của Hội đồng chấm LVTN và phản biện với các nội dung sau đây: Trang Trang TT Nội dung cần phải chỉnh sửa Nội dung đã chỉnh sửa số số A Chỉnh sửa theo yêu cầu của phản biện Chưa giải thích rỏ một số nội dung 2 “Bằng việc thêm hàm dạng nút 2 quan trọng: bubble nhằm chính xác của - Mục đích của việc đưa bubble chuyển vị, trường biến dạng node vào phần tử, làm trơn là gì? của phần tử tấm 3 nút với nút - Kỹ thuật chia nhỏ kết cấu được bubble không còn hằng số” thực hiện như thế nào? “Sử dụng CS-FEM, trường biến dạng trong mặt phẳng được lấy trung bình trên từng miền con của phần tử. Mức trung 1. bình được làm bởi phân chia tích phân của trường biến bạng trong mặt phẳng trên diện tích của miền con. Tích phân miền con của biến biến dạng trong mặt phẳng chứa đạo hàm của hàm dạng biến đổi sang tích phân của cạnh của miền con bởi định lý
Trang Trang TT Nội dung cần phải chỉnh sửa Nội dung đã chỉnh sửa số số A Chỉnh sửa theo yêu cầu của phản biện Green” Trong phần Ví dụ số, không mô tả 26 “Trong phần ví dụ số của phân 26 kỹ thuật giải quyết bài toán như thế tích dao động mode của kết nào, không biết kỹ thuật chia nhỏ cấu tấm/ vỏ, ma trận độ khối kết cấu được áp dụng vào đâu lượng và ma trận độ cứng của 2. phương pháp Craig-Bampton (CB) và Craig-Bampton nâng cao (ECB) được tính theo ma trận khối lượng và ma trận độ cứng.” Sai lỗi chính tả 2,4,5,8, 2,4,5,8, 3. 26,27,41 26,27,41 4. B Chỉnh sửa theo yêu cầu của Hội đồng 1. 2. 3. 4. Đính kèm Biên bản này là phiếu nhận xét phản biện và biên bản chấm bảo vệ LVTN thạc sĩ. Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…… Xác nhận của Giảng viên hướng dẫn Người hiệu chỉnh (Ký & ghi rõ họ tên) (Ký & ghi rõ họ tên) Xác nhận của Chủ nhiệm ngành hoặc Cố vấn cao học (Ký & ghi rõ họ tên)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Số 01 Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Tp. Hồ Chí Minh Tel: (08) 38968 641 - Fax: (08) 38964 922 Website: http://www.hcmute.edu.vn GIẤY XÁC NHẬN Giảng viên hướng dẫn: TS Châu Đình Thành Chủ tịch Hội đồng đánh giá LVTN: PGS.TS Nguyễn Trung Kiên Xác nhận Học viên: Võ Ngọc Huy Thuộc chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp Khoá: 2015B Thực hiện đề tài: Phân tích dao động và ổn định của kết cấu tấm vỏ dùng phần tử bCS_MIIC3 + sử dụng thủ thuật chia nhỏ kết cấu (Sub_Structures) Đã hoàn tất việc chỉnh sửa và bổ sung các nội dung của luận văn tốt nghiệp thạc sĩ theo đúng kết luận của hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ và nhận xét của giảng viên phản biện . Tp. Hồ Chí Minh, ngày.......tháng.......năm 20.... Chủ tịch hội đồng Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) (Ký & ghi rõ họ tên)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC HUY PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU TẤM VỎ DÙNG PHẦN TỬ BCS_MITC3 + SỬ DỤNG THỦ THUẬT CHIA NHỎ KẾT CẤU (SUB_STRUCTURES) NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS CHÂU ĐÌNH THÀNH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC HUY PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG VÀ ỔN ĐỊNH CỦA KẾT CẤU TẤM VỎ DÙNG PHẦN TỬ BCS_MITC3 + SỬ DỤNG THỦ THUẬT CHIA NHỎ KẾT CẤU (SUB_STRUCTURES) NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS CHÂU ĐÌNH THÀNH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2017
i
ii
LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Võ Ngọc Huy Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 19/02/1992 Nơi sinh: Long An Quê quán: xã Hiệp Thạnh, huyện Châu Thành, tỉnh Long An Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng: 280 Lê Đức Thọ, Phường 6, Quận Gò Vấp, Tp. Hồ Chí Minh Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0126.363.696 Fax: E-mail: vnhuy2119@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2010 đến 1/ 2015 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh. Ngành học: Xây dựng dân dụng và công nghiêp. Tên đồ án tốt nghiệp: Chung cư Thanh Đa View Ngày bảo vệ đồ án tốt nghiệp: tháng 1/2015. Nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thế Trường Phong III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2015 đến nay Trường ĐH sư phạm Kỹ thuật TP.HCM Học viên cao học 8/2016 đến 6/2017 Công ty TNHH XD-TM-DV An Thiên Phú Kỹ sư dự toán Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật 6/2017-10/2017 Kỹ sư thiết kế kết cấu xây dựng 10/2017-nay Công ty TNHH Tư Vấn Xây Dựng Tối Ưu Kỹ sư thiết kế kết cấu iii
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 03 năm 2017 Võ Ngọc Huy iv
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô khoa xây dựng, quý Thầy Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong hai học kỳ qua. Hôm nay, với những dòng chữ này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất. Em xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu nhà trường Đại học Sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập. Luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung và đúng thời hạn qui định là nhờ phần lớn sự giúp đỡ tận tình và nhiệt huyết của TS. Châu Đình Thành. Em xin chân thành cảm ơn TS. Châu Đình Thành, người Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp em đưa ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu. Em xin chân thành cảm ơn TS. Kim Jin-Gyun đã giúp đỡ em tài liệu nghiên cứu quý báo. Cuối cùng xin bày tỏ lòng ghi ơn và tri ân sâu sắc nhất đến gia đình đã luôn quan tâm, đôn đốc, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện Luận văn. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 03 năm 2017 Võ Ngọc Huy v
TÓM TẮT Phần tử tấm vỏ phẳng tam giác ba nút với nút bubble được giới thiệu để phân tích dao động và ổn định của kết cấu tấm và vỏ. Với kỹ thuật làm trơn biến dạng màng và uốn trong tam giác con được kết nối bởi nút bubble. Kỹ thuật khử hiện tượng shear locking, kỹ thuật MITIC3+ cho phần tử tam giác ba nút với nút bubble được phát triển. Phương pháp Craig-Bampton (CB) và phương pháp Craig-Bampton nâng cao (ECB) được sử dụng để áp dụng để giải quyết bài toán giá trị riêng phân tích dao động và ổn định. Kết quả số chứng minh sự tin cậy và tối ứu của phần tử trên, với phần tử MITC3+ kết hợp thủ thuật làm trơn cạnh tạo nên một phần tư mới được gọi CS-MITC3+, khi được kết hợp với phương pháp sub-structure để tính toán tần số và ổn định của kết cấu tấm và vỏ. vi
ABTRACT A cell-based three-node triangular flat shell element with a bubble node is introduced to analyze frequencies and buckling of plates and shells. By smoothing the membrane and bending strains on sub-triangular domains created by connecting the bubble node to element nodes and applying the divergence theorem to derivatives in the gradient matrices, the integration of corresponding stiffness matrices are transformed from surface to line integrals. To remove the shear locking, the MITC3+ technique for three-node triangular degenerated shell elements with a bubble node is employed. The Craig-Bampton (CB) and enhanced Craig- Bampton (ECB) methods are used for efficiently solving eigenvalue problems of frequencies and buckling analyses. Numerical results demonstrate the reliability and superiority of the present element, called CS-MITC3+, when combined with the substructuring methods to compute frequencies and buckling of plate and shell structures. vii
MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................. iii LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iv LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................v TÓM TẮT ................................................................................................................. vi ABTRACT ............................................................................................................... vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................1 1.1 Giới thiệu ...........................................................................................................1 1.2 Mục đích nghiên cứu .........................................................................................4 1.3 Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài ..............................................................5 1.4 Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................5 CHƯƠNG 2: CÔNG THỨC PHẦN TỬ HỮU HẠN TRƠN BCS-MITC3+ .......6 2.1 Trường chuyển vị ...............................................................................................6 2.2 Xây dựng phần tử vỏ phẳng tam giác 3 nút sử dụng hàm bubble trong hệ tọa độ cục bộ ..................................................................................................................8 2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn trơn bCS-MITC3+ ..........................................11 2.3.1 Xấp xỉ biến dạng màng trơn ......................................................................12 2.3.2 Xấp xỉ biến dạng uốn trơn .........................................................................14 2.3.3 Kỹ thuật nén các bậc tự do ........................................................................15 2.4 Phương trình động học và ổn định phần tử hữu hạn trong hệ trục tọa độ toàn cục ..........................................................................................................................17 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP CRAIG-BAMTON VÀ CRAIG-BAMTON NÂNG CAO .............................................................................................................20 3.1 Phương pháp Craig-Bampton [21] ..................................................................20 3.2 Phương pháp Craig-Bampton nâng cao [21] ...................................................22 CHƯƠNG 4: VÍ DỤ SỐ..........................................................................................26 4.1 Phân tích dao động của tấm đồng nhất đẳng hướng ........................................26 4.1.1 Phân tích động học tấm đồng nhất đẳng hướng ........................................26 4.1.2 Vỏ hình trụ với điều kiện biên ngàm một cạnh .........................................37 4.1.3 Vỏ panel bán cầu .......................................................................................39 4.2 Phân tích ổn định của tấm đồng nhất đẳng hướng...........................................41 viii
4.2.1 Phân tích ổn định tấm tứ giác đồng nhất chịu nén một phương. ..................41 4.2.2 Phân tích ổn định tấm tứ giác đồng nhất chịu nén hai phương. ...................44 4.2.3 Phân tích ổn định tấm tứ giác đồng nhất chịu cắt trong mặt phẳng. ............45 4.2.4 Phân tích ổn định vỏ hình ống chịu nén một trục .........................................46 CHƯƠNG 5: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN ..........................................................48 5.1 Những kết quả đạt được ...................................................................................48 5.2 Những hạn chế còn tồn đọng ...........................................................................48 5.3 Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo ................................................................48 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................49 ix