Nghiên cứu dao động của tấm Composite có tương tác với nền đàn hồi và chất lỏng sử dụng phương pháp phần tử liên tục

- Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- TẤM TƢƠNG TÁC VỚI CHẤT LỎNG.
- PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ LIÊN TỤC.
- 20 1.3.2 PHƢƠNG PHÁP CHUNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN DAO ĐỘNG CỦA KẾT CẤU.
- 21 1.3.3 PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN.
- 22 1.3.4 PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ BIÊN.
- 25 1.3.5 PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ LIÊN TỤC (CEM.
- 36 TẤM COMPOSITE LỚP TRÊN NỀN ĐÀN HỒI.
- Ứng xử động học của tấm.
- Phân tích dao động của tấm Composite lớp sử dụng phƣơng pháp Phần tử liên tục.
- Vẽ đƣờng cong đáp ứng và tìm tần số dao động tự do.
- NHỮNG KẾT QUẢ SO SÁNH CỦA TẤM.
- 49 Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Ảnh hƣởng của a/h tới dao động của tấm Composite (0o/90o/0o) trên nền đàn hồi.
- Tấm Composite (0o/90o/90o/0o) trên nền đàn hồi.
- Tấm Composite lệch trục trên nền đàn hồi.
- Đƣờng cong đáp ứng của tấm Composite lớp trên nền đàn hồi.
- NHỮNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG CỦA TẤM COMPOSITE ĐÚNG TRỤC VÀ LỆCH TRỤC TRÊN NỀN ĐÀN HỒI WINKLER.
- ẢNH HƢỞNG CỦA NỀN ĐÀN HỒI VÀ CÁC ĐIỀU KIỆN KHÁC NHAU ĐỐI VỚI DAO ĐỘNG TỰ DO CỦA TẤM COMPOSITE TRÊN CÁC NỀN ĐÀN HỒI KHÔNG THUẦN NHẤT (NON-HOMOGENEOUS.
- 70 TẤM COMPOSITE LỚP TƢƠNG TÁC CHẤT LỎNG.
- Phƣơng trình chuyển động chất lỏng.
- Mô hình tấm tƣơng tác chất lỏng.
- XÂY DỰNG MÔ HÌNH TẤM TƢƠNG TÁC CHẤT LỎNG TRONG FEM (ANSYS 12.0.
- NHỮNG KẾT QUẢ TẤM TƢƠNG TÁC CHẤT LỎNG.
- Ảnh hƣởng của số lớp đến tần số dao động tự do của tấm Composite lớp ngâm trong nƣớc.
- 90 Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Ảnh hƣởng của điều kiện biên và góc đến tần số dao động tự do của tấm Composite.
- 97 Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Nguyễn Mạnh Cường Học viên thực hiện: Đinh Gia Ninh – Chuyên ngành Cơ học kỹ thuật 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU a Chiều dài của tấm b Chiều rộng của tấm ijA Ma trận độ cứng màng ijD Ma trận độ cứng uốn ijB Ma trận tƣơng tác màng-uốn-xoắn ijE Mô đun đàn hồi kéo, nén ijG Mô đun đàn hồi trƣợt ij Hệ số Poison của vật liệu h Chiều dày tấm h1 Chiều cao từ tấm đến mặt thoáng chất lỏng h2 Chiều cao từ tấm đến đáy của bể u, v, w Các thành phần chuyển vị theo phƣơng x, y, z u0, v0, w0 Các thành phần chuyển vị theo phƣơng x, y, z tại mặt phẳng trung bình của tấm Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Các thành phần biến dạng tại mặt trung bình của tấm trong hệ tọa độ x, y, z Nx , Ny, Nxy Các lực màng Mx , My, Mxy Các mô men uốn và xoắn Qx, Qy Các lực cắt Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp SSSS (a/b=1, E1/E2=15, G12/ E2=0.5, G13/ E2=0.5, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 50 Bảng 2.2.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp SSSS (a = b = 1m, G12/ E2 = 0.6, G13/ E2 = 0.6, G23/ E2 = 0.5, υ kg/m3) 51 Bảng 2.3.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp (a/h = 10.
- E2 = 6.96 GPa.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp SSSS (a/h=5, E1/E2=open, G12/ E2=0.6, G13/ E2=0.6, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 54 Bảng 2.5.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp (a/h =10.
- E2=6.96 GPa.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp SSSS (a/h=thay đổi, E1/E2=40, G12/ E2=0.6, G13/ E2=0.6, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 58 Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp SSSS (0o/90o/90o/0o) (a/h=100, E1/E2=40, G12/ E2=0.6, G13/ E2=0.6, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 59 Bảng 2.8.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp lệch trục SSSS (a/h=10.
- E1/E2=40, G12/ E2=0.6, G13/ E2=0.6, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 60 Bảng 2.9.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp đúng trục SFSF (a/h=10.
- E1/E2=40, G12/ E2=0.6, G13/ E2=0.6, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 63 Bảng 2.10.
- E1/E2=40, G12/ E2=0.6, G13/ E2=0.6, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 64 Bảng 2.11.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp đúng trục và lệch trục SSSS (a1/b=a2/b=a3/b=1,b/h=10, E1/E2=40, G12/ E2=0.6, G13/ E2=0.6, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 65 Bảng 2.12.
- Tần số dao động )//(22Ehacủa tấm Composite lớp đúng trục và lệch trục SSSS với các điều kiện biên khác nhau (a1/b=a2/b=a3/b=1, b/h=10, E1/E2=40, G12/ E2=0.6, G13/ E2=0.6, G23/ E2=0.5, υ kg/m3) 67 Bảng 3.1.
- Bốn tần số đầu tiên Dha /2của tấm Mindlin ngâm trong nước với các mực nước khác nhau sử dụng công thức (3.23) 82 Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Bốn tần số đầu tiên Dha /2của tấm Mindlin ngâm trong nước với các mực nước khác nhau sử dụng công thức (3.22) 83 Bảng 3.3.
- Hai tần số dao động riêng đầu tiên *2/ Dhacủa tấm Composite ngâm trong nước với các mực nước khác nhau 86 Bảng 3.5.
- Tần số dao động tự do(Hz) của tấm Composite lớp vật liệu Carbon-epoxy với a/h thay đổi đặt trong nước 89 Bảng 3.6.
- Tần số dao động riêng(Hz) của tấm Composite lớp đúng trục với nhiều vật liệu có cấu hình khác nhau đặt trong nước với h1 = h2 = 0.2 m 91 Bảng 3.7.
- Tần số số dao động riêng (Hz) của tấm Composite lớp đúng trục vật liệu Boron-epoxy có cấu hình khác nhau đặt trong nước điều kiện biên khác nhau với h1 = h2 = 0.2 m 93 Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Tấm Composite lớp trên nền đàn hồi 36 Hình 2.2.
- Điều kiện biên của tấm với hai đầu là SS 41 Hình 2.4.
- Mô hình ghép 2 phần tử của tấm 45 Hình 2.5.
- Tấm Composite trên các nền đàn hồi được ghép lại với nhau và hình ảnh ma trận độ cứng động lực chung được ghép lại bởi các ma trận thành phần 46 Hình 2.7.
- Những loại tải trọng và đáp ứng của điểm M của tấm Composite 47 Hình 2.9.
- Ảnh hưởng của a/h đối với tấm Composite lớp (0o/90o/0o) trên 59 Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Nguyễn Mạnh Cường Học viên thực hiện: Đinh Gia Ninh – Chuyên ngành Cơ học kỹ thuật 10 nền đàn hồi Hình 2.11.
- Đường cong đáp ứng của những phương pháp khác nhau đối với tấm Composite lớp SFSF (45o/-45o/45o/-45o) (a=b=1m, h/b=0.1, K1=15x104 N/m3, tải trọng phân bố) 61 Hình 2.12.
- Đường cong đáp ứng của những phương pháp khác nhau đối với tấm Composite lớp SFSF (45o/-45o/45o/-45o) (a=b=1m, h/b=0.1, K1=15x104 N/m3, tải trọng tập trung) 61 Hình 2.13.
- Đường cong đáp ứng của những phương pháp khác nhau đối với tấm Composite lớp SFSF (0o/90o/0o/90o) (a=b=0.254m, h/b=0.1, K1=15x104 N/m3, tải trọng tập trung) 62 Hình 2.14.
- Đường cong đáp ứng của những phương pháp khác nhau đối với tấm Composite lớp SFSF trên nền non-homogeneous (0o/90o/0o/90o) (a1 = a2 = b = 1m, h/b=0.1, K1(1.
- Tấm tương tác chất lỏng 70 Hình 3.2.
- Mô hình tấm tương tác chất lỏng với chất lỏng nằm phía trên 74 Hình 3.3.
- Mô hình tấm tương tác chất lỏng được xây dựng bằng ANSYS 12.0 80 Hình 3.5.
- Mô hình chia lưới của tấm tương tác với chất lỏng 81 Hình 3.6.
- Tần số dao động tự do của 4 mode tấm đẳng hướng kim loại trong các mực chất lỏng khác nhau dùng công thức(3.20) 84 Hình 3.7.
- Mode(1,1) của tấm tương tác chất lỏng 87 Hình 3.8.
- Mode (1,2) của tấm tương tác chất lỏng 87 Hình 3.9.
- Tần số dao động tự do của mode (1,1) và mode (1,2) của tấm composite lớp (0o/90o/0o/90o) với các mực nước khác nhau 88 Hình 3.10.
- Tần số dao động tự do của mode (1,1) và mode (1,2) của tấm composite lớp (0o/90o/0o/90o) với các mực nước khác nhau 88 Hình 3.11.
- Tần số dao động tự do với a/h khác nhau của tấm Composite lớp 90 Hình 3.12.
- Tần số dao động tự do của tấm Composite lớp đúng trục của vật liệu Carbon-epoxy và Graphite-epoxy bằng phương pháp CEM và FEM 92 Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Nguyễn Mạnh Cường Học viên thực hiện: Đinh Gia Ninh – Chuyên ngành Cơ học kỹ thuật 12 MỞ ĐẦU Dao động của kết cấu composite nói chung và các nghiên cứu về tƣơng tác kết cấu tấm và vỏ với chất lỏng nói riêng thu hút sự quan tâm đặc biệt trong nhiều lĩnh vực của công nghiệp và cơ khí.
- Bài toán về tƣơng tác chất lỏng-kết cấu thƣờng gặp trong các nhà máy nhiệt điện và điện hạt nhân, ống dẫn, bể chứa, tua-bin, xe chở chất lỏng, tàu thủy, hàng không vũ trụ… Việc xây dựng mô hình số của tấm làm bằng vật liệu kim loại và composite chịu tải trọng điều hòa gặp phải nhiều hạn chế trong lý thuyết và thực tế trong miền tần số trung bình và cao.
- Mô hình của các tấm mỏng hoặc vỏ mỏng không còn phản ánh đúng thực tế trong miền tần số âm (20 KHz-200KHz).
- Do đó, để xây dựng mô hình tƣơng tác chất lỏng-kết cấu, cần thiết phải xây dựng các mô hình số có tính đến ảnh hƣởng của lực cắt ngang theo chiều dày và áp dụng đƣợc ở tần số trung bình và cao.
- Mục đích của luận văn này là phát triển các mô hình tấm composite trên nền đàn hồi và tƣơng tác với chất lỏng để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu nêu trên.
- Các mô hình số này đƣợc xác nhận là hợp lệ trong một dải tần số rộng lên đến khoảng 6000 Hz trong các ví dụ đã thực hiện, và các kết quả số thu đƣợc hoàn toàn phù hợp với các lý thuyết của tấm và vỏ dày của Mindlin và Ressner.
- VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Luận văn Thạc sỹ Khoa học GVHD: TS.
- Phƣơng pháp phần tử hữu hạn (PTHH) đƣợc sử dụng rộng rãi để tính toán dao động của các cơ hệ này.
- Một phƣơng pháp khác có thể đƣợc sử dụng là phƣơng pháp phần tử biên.
- Hai phƣơng pháp trên cũng đƣợc sử dụng trong mô hình tƣơng tác chất lỏng – kết cấu.
- Nguyễn Mạnh Cường Học viên thực hiện: Đinh Gia Ninh – Chuyên ngành Cơ học kỹ thuật 14 quán tính tăng lên theo độ dày của kết cấu và theo tần số.
- Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Về mặt khoa học và ứng dụng, nghiên cứu này nhằm mở rộng và phát triển các mô hình tính toán số và lắp ghép phần tử đã có về dầm, tấm và vỏ tròn xoay bằng cách xây dựng các mô hình mới về tấm composite chứa chất lỏng và trên nền đàn hồi sử dụng phƣơng pháp Phần tử liên tục (PTLT) hay phƣơng pháp Ma trận độ cứng động lực (DSM) và cho phép mở rộng phạm vi tần số khảo sát.
- Mục đích của Luận văn là xây dựng các mô hình Phần tử liên tục hoàn chỉnh về tấm composite có tính đến tƣơng tác với chất lỏng và nền đàn hồi.
- Nghiên cứu này khác biệt so với các nghiên cứu trƣớc đây về Phần tử liên tục vì đã khảo sát các mô hình tấm composite trên nền đàn hồi hai hệ số và tƣơng tác chất lỏng, sử dụng Lý thuyết cắt bậc nhất (FSDT).
- Các kết quả thu đƣợc đã xác nhận tính đúng đắn của mô hình Phần tử liên tục.
- Nghiên cứu này tập trung xây dựng mô hình số một cách có hiệu quả các phần tử liên tục của tấm làm bằng vật liệu composite.
- Bƣớc tiếp theo là áp dụng mô hình này để phát triển các phần tử liên tục của tấm composite có tính đến sự tƣơng tác với chất lỏng và nền đàn hồi.
- Nguyễn Mạnh Cường Học viên thực hiện: Đinh Gia Ninh – Chuyên ngành Cơ học kỹ thuật 15 Xƣởng đóng tàu của Hải quân Pháp Cherbourg, trong khi các phần tử liên tục cho các kết cấu khác đã và đang đƣợc sử dụng trong các phần mềm công nghiệp VIBAT.
- So với phƣơng pháp Phần tử hữu hạn và Phần tử biên , phƣơng pháp Phần tử liên tục là một cách tiếp cận thú vị và hiệu quả để nghiên cứu dao động của kết cấu.
- Cho phép mở rộng phạm vi tần số để khảo sát dao động của kết cấu ở tần số trung bình và cao.
- Nghiên cứu dao động của tấm composite có tương tác với nền đàn hồi và chất lỏng sử dụng phương pháp Phần tử liên tục” đƣợc đặt ra nhằm tìm tần số dao động riêng của tấm Composite trên nền đàn hồi và tƣơng tác chất lỏng dựa trên phƣơng pháp tìm ma trận độ cứng động lực.
- Trong chƣơng này, Luận văn sẽ giới thiệu một cách khái quát và tổng quan nhất về những kết quả tính toán dao động tự do của tấm trên nền đàn hồi và tƣơng tác chất lỏng mà trong nƣớc và thế giới đã công bố.
- Chƣơng II: Tấm composite trên nền đàn hồi.
- Đối với chƣơng này, Luận văn sẽ đƣa ra việc xây dựng thuật toán ma trận độ cứng động lực đồng thời cách xác định tần số dựa vào đƣờng cong đáp ứng.
- Chƣơng III: Tấm composite tương tác với chất lỏng.
- Cũng tƣơng tự nhƣ chƣơng ở trên, ở chƣơng này, Luận văn cũng xây dựng thuật toán ma trận độ cứng động lực đồng thời cách xác định tần số dựa vào đƣờng cong đáp ứng

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt