Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của kết cấu dầm và tấm

Chia sẻ: Tỉ Thành | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

46
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất mô hình nền mới và thiết lập cơ sở lý thuyết nhằm mô tả các thông số đặc trưng cho ảnh hưởng của khối lượng nền. Từ đó, dùng mô hình thực nghiệm để xác định thông số ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của kết cấu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của kết cấu dầm và tấm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM ĐÌNH TRUNG ẢNH HƯỞNG CỦA KHỐI LƯỢNG NỀN LÊN ỨNG XỬ ĐỘNG CỦA KẾT CẤU DẦM VÀ TẤM CHUYÊN NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT MÃ SỐ: 62.52.01.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - 2018
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. HOÀNG PHƯƠNG HOA 2. PGS. TS. NGUYỄN TRỌNG PHƯỚC Phản biện 1: GS. TS. Phạm Duy Hữu Phản biện 2: PGS. TS. Phạm Hoàng Anh Phản biện 3: PGS. TS. Đặng Công Thuật Luận án được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận án Tiến sĩ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 7 năm 2018 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Trung tâm Thông tin - Học liệu, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đã Nẵng. - Thư viện Quốc gia Việt Nam.
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Các dạng kết cấu dầm và tấm trên nền chịu tải trọng của các phương tiện di động như nền đường chịu tác động của các phương tiện giao thông, đường băng, đường ray xe lửa,… có ý nghĩa rất quan trọng cả về mặt học thuật và ứng dụng thực tiễn. Trong hầu hết các nghiên cứu này, khi phân tích ứng xử của các kết cấu trên nền thì nền được mô tả bằng các mô hình nền khác nhau. Đầu tiên là mô hình nền một thông số Winkler [87] và các phát triển của nó thành những mô hình nền nhiều thông số như Filonenko- Borodich [30], Hetényi [36], Pasternak [70], Reissner [77], Kerr [44], Vlasov [83]. Đặc điểm chung của tất cả các mô hình nền này là dùng các lò xo không khối lượng có tính chất đàn hồi để mô tả ứng xử của nền. Tuy vậy, sự thật là nền có khối lượng và dù đại lượng này không có ý nghĩa trong bài toán phân tích tĩnh nhưng có thể có ảnh hưởng trong bài toán phân tích động. Khi dao động cùng với hệ bên trên do tác nhân động, khối lượng này cũng gây ra lực quán tính theo phương đứng và lực này đóng vai trò giống như là ngoại lực tác dụng thêm lên kết cấu. Lực này phụ thuộc vào khối lượng nền và gia tốc chuyển động của nền nên hoàn toàn có tham gia vào ứng xử động của kết cấu bên trên. Từ những nhận định trên cho thấy rằng ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động kết cấu là có và chưa có nghiên cứu nào chỉ rõ sự ảnh hưởng này. Luận án này chọn đề tài là “Ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của kết cấu dầm và tấm” nhằm mô tả chính xác hơn bài toán kết cấu trên nền chịu tải động. Có thể thấy rằng ý tưởng này là phù hợp với khuynh hướng phát triển, có sự kế
2 thừa các mô hình nền trước đây và có yếu tố mới là khối lượng nền, có ý nghĩa khoa học và phù hợp hơn với thực tiễn. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đề xuất mô hình nền mới và thiết lập cơ sở lý thuyết nhằm mô tả các thông số đặc trưng cho ảnh hưởng của khối lượng nền. Từ đó, dùng mô hình thực nghiệm để xác định thông số ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của kết cấu. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của hệ kết cấu dầm và tấm chịu tải trọng động. Phạm vi nghiên cứu: Đặc tính vật liệu của mô hình kết cấu và nền được xem là đồng nhất, liên tục, đẳng hướng và làm việc trong miền đàn hồi tuyến tính dựa trên lý thuyết biến dạng bé. 4. Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tổng quan đặc tính của các mô hình nền đã và đang được ứng dụng trong các bài toán phân tích ứng xử của các dạng kết cấu trên nền. Từ đó, đề xuất mô hình nền mới và thiết lập cơ sở lý thuyết mô tả ảnh hưởng của khối lượng nền dùng trong bài toán phân tích ứng xử động của hệ kết cấu dầm và tấm trên nền. Nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng mô hình thực nghiệm trong phòng nhằm kiểm chứng và xây dựng mối liên hệ giữa các thông số đặc trưng ảnh hưởng của khối lượng nền. Từ đó, đánh giá kết quả cho bởi thực nghiệm và lý thuyết để xác định các thông số ảnh hưởng của khối lượng nền. Xây dựng chương trình tính: Thiết lập chương trình tính cho các trường hợp nghiên cứu dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và động lực học kết cấu.
3 5. Phương pháp nghiên cứu Với mục tiêu và những nội dung nghiên cứu được trình bày ở phần trên, phương pháp nghiên cứu của Luận án này là kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết thông qua việc đề xuất mô hình mới, lập trình mô phỏng số dựa trên máy tính và đồng thời tiến hành thực nghiệm để mô tả và xác định thông số ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của kết cấu. 6. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu và kết luận, Luận án gồm có 4 chương được trình bày theo bố cục cụ thể như sau Chương 1 - Tổng quan Chương 2 - Mô hình nền động lực học Chương 3 - Mô phỏng số ảnh hưởng của khối lượng nền Chương 4 - Nghiên cứu thực nghiệm 7. Những đóng góp mới của luận án Luận án đã đề xuất mô hình nền mới và thiết lập cơ sở lý thuyết mô tả thông số đặc trưng cho ảnh hưởng của khối lượng nền. Xây dựng mô hình thực nghiệm trong phòng và xác định được thông số ảnh hưởng của khối lượng nền. Xây dựng được các chương trình tính toán cho bài toán phân tích ứng xử động lực học của kết cấu dầm và tấm trên nền có xét đến ảnh hưởng của khối lượng nền. Từ đó, Luận án “Ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của kết cấu dầm và tấm” có đóng góp nhất định và có ý nghĩa thực tiễn trong việc phân tích ứng xử của các dạng kết cấu trên nền chịu tải trọng di động. Kết quả nghiên cứu này thật sự có ý nghĩa trong các dạng kết cấu như nền đường chịu các phương tiện giao thông, đường băng, tương tác giữa nền với ray và tàu hỏa,…
4 Chương 1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1. Giới thiệu Mục đích của chương này là trình bày tổng quan các mô hình nền, đồng thời ứng dụng của các mô hình nền trong các mô hình bài toán phân tích ứng xử của các dạng kết cấu trên nền cũng được phân tích một cách có hệ thống. 1.2. Tổng quan các mô hình nền 1.2.1. Mô hình nền một thông số Mô hình nền Winkler được đề xuất vào năm 1867 [87]; còn được gọi là mô hình một thông số. Tuy nhiên, hạn chế của mô hình này là có sự gián đoạn giữa phần nền gia tải và không gia tải. 1.2.2. Mô hình nền nhiều thông số Một trong những phương thức khắc phục hạn chế trong mô hình nền Winkler là thêm vào bề mặt của lò xo một lớp không khối lượng, thông số của lớp này gọi là thông số nền thứ hai. 1.3. Tổng quan ứng dụng của các mô hình nền 1.3.1. Các nghiên cứu ngoài nước Các mô hình nền đã được ứng dụng trong rất nhiều các nghiên cứu phân tích ứng xử của kết cấu trên nền trong nhiều thập kỷ qua. 1.3.2. Các nghiên cứu trong nước Những năm qua, việc phân tích ứng xử của của các dạng kết cấu trên nền đã thu hút khá nhiều các nghiên cứu của các tác giả. 1.4. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của khối lượng nền Một số tác giả cũng đã xét đến sự ảnh hưởng của khối lượng nền và kết quả cho thấy nó có ảnh hưởng đáng kể đến đặc trưng động học của kết cấu. Tuy vậy, chưa đề xuất mô hình nền nào để mô tả ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử của kết cấu [54-57, 6].
5 1.5. Mô hình phân tích ứng xử của kết cấu với nền Gần đây, mô hình hệ dao động di động cũng là một trong nhữung mô hình mà mô tả gần giống với ứng xử của các phương tiện nên đã được ứng dụng khá nhiều [12], [26], [43], [50], [64], [75]. 1.6. Kết luận Từ các nghiên cứu tổng quan ở trên cho thấy vấn đề phân tích ứng xử của kết cấu trên nền luôn là đề tài mà thu hút được nhiều sự quan tâm và nghiên cứu trong những năm gần đây. Một điểm chung của hầu hết các nghiên cứu trên là mô hình nền được mô tả bằng các thông số đặc trưng không khối lượng, tức là bỏ qua ảnh hưởng của khối lượng nền bên dưới lên ứng xử của kết cấu bên trên. Nhưng bản chất thật của đất nền là có khối lượng, vì vậy khối lượng của nền đất sẽ có sự ảnh hưởng nhất định đến đặc trưng và ứng xử động lực học của kết cấu bên trên. Từ đó, vấn đề nghiên cứu và đề xuất mô hình nền dùng để phân tích ảnh hưởng của khối lượng nền lên đặc trưng và ứng xử động lực học của kết cấu tương tác với nền là thật sự cần thiết, có ý nghĩa khoa học và phù hợp với thực tiễn. Chương 2 MÔ HÌNH NỀN ĐỘNG LỰC HỌC 2.1. Giới thiệu Mục đích của chương này là đề xuất một mô hình nền mới được gọi là mô hình Nền động lực học, đồng thời thiết lập cơ sở lý thuyết mô tả ảnh hưởng của thông số khối lượng nền lên ứng xử động lực học của kết cấu. 2.2. Mô hình nền động lực học 2.2.1. Cơ sở lý thuyết của mô hình nền Mô hình nền mới có xét đầy đủ các thông số nền như thông số
6 độ cứng đàn hồi, độ cứng lớp cắt, cản nhớt và đặc biệt có xét đến thông số đặc trưng cho ảnh hưởng của khối lượng nền, được gọi là mô hình nền động lực học, thể hiện trên Hình 2.1. Quan hệ giữa lực-chuyển vị tại mọi vị trí nền tại thời điểm t được thiết lập dựa trên cân bằng lực theo phương đứng của lớp chịu cắt được mô tả trên Hình 2.2, thể hiện như sau w(x, y,t) 2w(x, y,t) q(x, y,t) = kw(x, y,t)  c m  ks2w(x, y,t) (2.1) t t 2 Hình 2.1. Mô hình nền động lực học (a) (b) Hình 2.2. Mô hình cơ học của Nền động lực học: (a) Ứng suất trong lớp cắt, (b) Lực tác dụng lên lớp cắt (a) (b) Hình 2.3. Mô hình quy đổi khối lượng nền: (a) Phân tố lò xo đàn hồi, (b) Thanh thẳng đàn hồi
7 2.2.2. Thông số ảnh hưởng của khối lượng nền Dựa trên sự so sánh động năng của hệ có khối lượng thu gọn (Hình 2.3), khối lượng tập trung m tham gia dao động được xác định m = aF F H F (2.2) với a F là thông số ảnh hưởng của khối lượng nền. 2.2.3. Nhận xét Mô hình Nền động lực học mô tả gần giống bản chất thật của đất nền, đồng thời nó bao quát các mô hình nền bên trên cho cả bài toán tĩnh và động trong bài toán phân tích ứng xử kết cấu trên nền. 2.3. Bài toán dầm trên nền động lực học 2.3.1. Mô hình bài toán dầm Xét kết phần tử dầm Euler-Bernoulli trên nền động lực học, thể hiện trên Hình 2.4. Hình 2.4. Mô hình phần tử dầm trên Nền động lực học 2.3.2. Các ma trận đặc trưng của phần tử dầm 2.3.2.1. Ma trận độ cứng Ma trận độ cứng của phần tử dầm b w s K e, B =  K e, B   K e, B  K e, B (2.3) b w s trong đó  K e, B ,  K e, B và  K e, B lần lượt là ma trận độ cứng của phần tử dầm, lớp nền đàn hồi và lớp cắt trong mô hình nền. 2.3.2.2. Ma trận khối lượng Ma trận khối lượng của phần tử dầm b F M e, B =  M e, B   M e, B (2.4)
8 b F với  M e, B và  M e, B là ma trận khối lượng của phần tử dầm và nền. 2.3.2.3. Ma trận cản Ma trận cản của nền trong phần tử dầm được xác định l F T Ce, B =   N e, B c  N w, B dx (2.5) 0 2.4. Bài toán kết cấu tấm trên nền động lực học 2.4.1. Mô hình bài toán tấm Xét phần tử tấm Reissner-Mindlin, thể hiện trên Hình 2.5. Hình 2.5. Mô hình phần tử tấm trên Nền động lực học 2.4.2. Các ma trận đặc trưng của phần tử tấm 2.4.2.1. Ma trận độ cứng Ma trận độ cứng của phần tử tấm b, s w s K e, P =  K e, P   K e, P  K e, P (2.6) b,s w s trong đó K e, P , K e, P và K e, P lần lượt là ma trận độ cứng của phần tử tấm, lớp nền đàn hồi và lớp cắt trong mô hình nền. 2.4.2.2. Ma trận khối lượng Ma trận khối lượng của phần tử tấm b F M e, P =  M e, P   M e, P (2.7) b F với  M e, P và  M e, P là ma trận khối lượng của phần tử tấm và nền.
9 2.4.2.3. Ma trận cản Ma trận cản của nền trong phần tử tấm được xác định F T Ce, P =   N w, P c  N w, P dAe (2.8) Ae 2.5. Phương trình vi phân chuyển động 2.5.1. Mô hình hệ dao động di động Xét mô hình hệ dao động di động [51], trên Hình 2.6. Hình 2.6. Mô hình vật thể chuyển động trên nền động lực học Phương trình chuyển động của khối lượng vật thể Mv 0 zv   cv cv  zv   kv kv  zv   0   0 m  z   c c  z   k k  z  =  f  M  m g (2.9)  w  w   v v  w   v v  w    c  v w   trong đó f c là lực tương tác giữa mô hình với kết cấu f c ,t t = mw  z w ,t  t  cc z w ,t  t  k c z w ,t t  pc ,t  t  qc ,t (2.10) 2.5.2. Phương trình vi phân chuyển động Phương trình chuyển động tổng quát của hệ kết cấu như sau M U   CU    K U = F (2.11) Từ đó, các đặc trưng động lực học của kết cấu được cho bởi det  K   w 2  M  = 0 (2.12) 2.6. Phương pháp tích phân số 2.6.1. Đánh giá các phương pháp số Một trong những phương pháp số được sử dụng khá nhiều là phương pháp Newmark, cho kết quả với độ chính xác thỏa đáng. 2.6.2. Phương pháp tích phân Newmark Các bước tính toán thể hiện trên lưu đồ thuật toán (Hình 2.7).
10 Hình 2.7. Sơ đồ thuật toán phân tích ứng xử động của hệ kết cấu Hình 2.8. Giao diện chi tiết của chương trình tính
11 2.7. Xây dựng chương trình tính Sơ đồ thuật toán tổng quát được xây dựng thành chương trình tính dựa trên ngôn ngữ lập trình Matlab (Hình 2.8). 2.8. Kết luận Chương này đã đề xuất mô hình nền mới gọi là mô hình Nền động lực học. Từ đó, quan hệ ứng xử giữa lực - chuyển vị trong nền được thiết lập dựa trên các thông số đặc trưng của mô hình nền. Một số nhận xét và đánh giá về mô hình nền mới cho thấy tính thực tiễn và bao quát của nó so với một số mô hình nền hiện có. Đồng thời, phương trình chuyển động của hệ kết cấu chịu tác dụng của các dạng tải trọng cũng được thiết lập dựa trên nguyên lý cân bằng động và phương pháp Newmark đã được lựa chọn và mô hình hóa bằng sơ đồ thuật toán. Một chương trình tính dựa trên ngôn ngữ lập trình Matlab cũng được xây dựng nhằm để tự động hóa các bước tính toán trong các trường hợp phân tích trên. Các nội dung đã đạt được làm cơ sở cho phần phân tích số tiếp theo để khảo sát sự ảnh hưởng của khối lượng nền lên ứng xử động của hệ kết cấu, chính là nội dung nghiên cứu lý thuyết của Luận án. Chương 3 MÔ PHỎNG SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA KHỐI LƯỢNG NỀN 3.1. Giới thiệu Mục đích chương này thực hiện các mô phỏng số nhằm mô tả ảnh hưởng của thông số khối lượng nền lên ứng xử của dầm và tấm. 3.2. Kiểm chứng chương trình tính Chương trình tính là có độ tin cậy cho cả bài toán dầm và tấm. 3.3. Dầm trên nền động lực học 3.3.1. Các thông số trong mô hình dầm
12 F kL4 k L2 A = , b = a F H F , K1 = , K 2 = 2s , l = w L2 (3.1)  EI  EI EI  v = ( M v  mw ) / M ,  v = wv / w = kv / M v / w (3.2) 3.3.2. Dao động riêng của dầm Ảnh hưởng của thông số đặc trưng của khối lượng nền b lên dao động riêng của dầm được thể hiện trên Hình 3.1. 120 (a) 120 (b) 90 90 b=0 b=0.2 Tần số l Tần số l b=0 b=0.2 b=0.4 b=0.6 60 b=0.4 b=0.6 60 b=0.8 b=1 b=0.8 b=1 30 30 0 0 1 10 100 1000 10000 1 10 100 1000 10000 Thông số K 1 Thông số K 1 (c) 120 (d) 120 b=0 b=0.2 90 b=0 b=0.2 90 b=0.4 b=0.6 Tần số l Tần số l b=0.4 b=0.6 b=0.8 b=1 60 b=0.8 b=1 60 30 30 0 0 1 10 100 1000 10000 1 10 100 1000 10000 Thông số K 1 Thông số K 1 Hình 3.1. Tần số riêng không thứ nguyên l1 của dầm với K 2 = 1 ,  = 0.75 : (a) S-S, (b) C-C, (c) CF, (d) C-S 3.3.3. Ứng xử động của dầm Thông số mô hình dầm trên nền được cho như sau: L = 5 m, L / h = 50 ,  = 7860 kg/m3, E = 206.109 N/m2,  v = 0.5 và  v = 0.5 . 1.7 1.7 (a) (b) 1.5 1.5 DMFs DMFs 1.3 1.3 b=0 b=0 b=0.25 1.1 b=0.25 1.1 b=0.5 b=0.5 b=0.75 b=0.75 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.2. Tỷ số động trong dầm ứng với các giá trị lớp đàn hồi: ( K 2 = 1 , c = 103 ,  = 0.5 ) : (a) K1 = 75 , (b) K1 = 150
13 1.7 1.7 (a) (b) b=0 b=0.25 1.5 b=0.5 DMFs 1.5 DMFs b=0.75 1.3 1.3 b=0 1.1 b=0.25 1.1 b=0.5 b=0.75 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.3. Tỷ số động trong dầm ứng với các giá trị lớp cắt: ( K1 = 100 , c = 103 ,  = 0.5 ) : (a) K 2 = 2 , (b) K 2 = 5 1.7 1.7 (a) (b) 1.5 1.5 DMFs DMFs 1.3 1.3 b=0 b=0 1.1 b=0.25 1.1 b=0.25 b=0.5 b=0.5 b=0.75 b=0.75 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.4. Tỷ số động trong dầm ứng với các giá trị cản nền: ( K1 = 100 , K 2 = 1 , c = 103 ,  = 0.5 ): (a) c f = 102 , (b) c f = 104 1.7 1.7 (a) (b) 1.5 1.5 DMFs DMFs 1.3 1.3 b=0 b=0 1.1 b=0.25 1.1 b=0.25 b=0.5 b=0.5 b=0.75 b=0.75 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.5. Tỷ số động trong dầm ứng với các giá trị thông số  v : ( K1 = 100 , K 2 = 1 , c = 103 ,  = 0.5 ): (a)  = 0.25 , (b)  = 1 1.6 1.6 (a) (b) 1.4 1.4 DMFs DMFs 1.2 1.2 b=0 b=0.25 b=0 1 1 b=0.25 b=0.5 b=0.75 b=0.5 b=0.75 0.8 0.8 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.6. Tỷ số động trong dầm ứng với các giá trị thông số  v : ( K1 = 100 , K 2 = 1 , c = 103 ,  = 0.5 ): (a)  v = 0.75 , (b)  v = 1.5
14 1.6 1.6 (a) (b) DMFs 1.4 1.4 DMFs 1.2 1.2 b=0 b=0 1 b=0.25 1 b=0.25 b=0.5 b=0.5 b=0.75 b=0.75 0.8 0.8 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.7. Tỷ số động trong dầm ứng với các giá trị thông số  v : ( K1 = 100 , K 2 = 1 , c = 103 ,  = 0.5 ): (a)  v = 5% , (b)  v = 10% 3.4. Tấm trên nền động lực học 3.4.1. Các thông số trong mô hình tấm Các thông số không thứ nguyên [84] được định nghĩa kB 4 k B2 wa2 h K '1 = , K '2 = s ,  = 2 (3.3) D D  D 3.4.2. Dao động riêng của tấm Ảnh hưởng của thông số khối lượng nền lên dao động riêng của tấm vuông được phân tích với  = 0.5, thể hiện trên Bảng 3.1. Bảng 3.1. Tần số riêng không thứ nguyên của tấm trên nền SSSS (=0.2, h/B=0.01) CCCC (=0.2, h/B=0.01) K’1 K’2 b 1 2 3 1 2 3 0 3.8957 7.2044 10.334 5.1522 9.3363 13.058 0.25 1.0604 1.9612 2.8134 1.4024 2.5416 3.5551 102 50 0.5 0.7641 1.4132 2.0273 1.0105 1.8314 2.5618 0.75 0.6279 1.1613 1.6660 0.8304 1.505 2.1052 3.4.3. Ứng xử động của tấm Mô hình tấm trên nền động lực học chịu hệ dao động di động: B = 10 m, L = 20 m, h = 0.3 m,  = 2500 kg/m3,  = 0.2 , E = 3.1x1010 N/m2,  v = 0.5 ,  v = 0.5 , mw = 0 , K '1 = 50 , K '2 = 5 , c = 102 Ns/m2,  = 0.75 và liên kết tựa đơn dọc theo hai cạnh ngắn.
15 (a) 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (b) b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 1.7 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 ` 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) 1.9 1.9 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (c) b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (d) 1.65 1.65 DMF DMF 1.4 1.4 1.15 1.15 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.8. Tỷ số động trong tấm ứng với các giá trị lớp đàn hồi: (a) K1' = 25 , (b) K1' = 50 , (c) K1' = 75 , (d) K1' = 100 (a) 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (b) 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (c)1.7 (d) 1.7 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.9. Tỷ số động trong tấm ứng với các giá trị lớp cắt: (a) K 2' = 1 , (b) K 2' = 5 , (c) K 2' = 25 , (d) K 2' = 50
16 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (a) 1.7 (b) 1.7 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) 1.5 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 1.5 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (c) (d) 1.35 1.35 DMF DMF 1.2 1.2 1.05 1.05 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.10. Tỷ số động trong tấm ứng với các giá trị cản nhớt của nền: (a) c = 102 , (b) c = 103 , (c) c = 5 x103 , (d) c = 104 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (a) 1.7 (b) 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) (c) 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (d) 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.11. Tỷ số động trong tấm ứng với các giá trị thông số  v : (a)  v = 0.25 , (b)  v = 0.5 , (c)  v = 1 , (d)  v = 2
17 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (a) 1.7 (b) 1.7 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (c) (d) 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.12. Tỷ số động trong tấm ứng với các giá trị thông số  v : (a)  v = 0.25 , (b)  v = 0.5 , (c)  v = 1 , (d)  v = 2 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 (a) (b) 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) (c)1.7 b=0 b=0.5 b=1 b=1.5 (d) 1.7 b=0 b=0.25 b=0.5 b=1 1.5 1.5 DMF DMF 1.3 1.3 1.1 1.1 0.9 0.9 0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100 Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s) Hình 3.13. Tỷ số động trong tấm ứng với các giá trị thông số  v : (a)  v = 0.01 (b)  v = 0.1 (c)  v = 0.15 ; (d)  v = 0.2
18 3.5. Kết luận Chương này đã thực hiện một số kết quả số từ phần nghiên cứu lý thuyết ở chương 2 và chương trình máy tính tự viết. Với khá nhiều tình huống đầu vào được khảo sát, kết quả cho thấy sự ảnh hưởng của khối lượng này là đáng kể khi so với trường hợp không xét khối lượng; phần lớn kết quả phản ứng động của hệ tăng lên và có thể làm cho hệ kết cấu trở nên bất lợi hơn. Các kết quả đã đạt được là quan trọng trong nội dung nghiên cứu lý thuyết Luận án; đã cho kết quả về định lượng sự ảnh hưởng lên ứng xử động của hệ kết cấu bên trên do khối lượng nền, làm cơ sở để lập mô hình nghiên cứu thí nghiệm trong chương 4. Chương 4 THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA KHỐI LƯỢNG NỀN 4.1. Giới thiệu Mục đích của chương này là dùng mô hình thực nghiệm để xác định thông số đặc trưng cho ảnh hưởng của khối lượng nền lên đặc trưng ứng xử động của hệ kết cấu bên trên. 4.2. Mô hình thực nghiệm của hệ một bậc tự do 4.2.1. Mô tả mô hình thực nghiệm của hệ một bậc tự do Sơ đồ bố trí thực nghiệm như Hình 4.1. Hình 4.1. Sơ đồ bố trí thực nghiệm của mô hình hệ một bậc tự do Thông số ảnh hưởng của khối lượng nền được biểu diễn bởi m  mS a F = eff (4.1)  H eff F