Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Cơ kỹ thuật: Phương pháp phổ tần số trong nghiên cứu dao động của dầm đàn hồi có vết nứt chịu tải trọng di động

Mục tiêu của luận án này là phát triển ứng dụng phương pháp phổ tần số để phân tích dao động trong miền tần số của dầm đàn hồi có vết nứt chịu tải trọng di động. Thực chất, bài toán phân tích dao động trong miền tần số hay còn gọi là phân tích phổ dao động là nghiên cứu sự biến thiên của biên độ theo tần số để phát hiện ra các dao động có biên độ nổi trội (thường được biểu thị bằng các đỉnh cộng hưởng trong biểu đồ của hàm đáp ứng tần số)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Cơ kỹ thuật: Phương pháp phổ tần số trong nghiên cứu dao động của dầm đàn hồi có vết nứt chịu tải trọng di động 1 VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ---o0o--- PHÍ THỊ HẰNG PHƢƠNG PHÁP PHỔ TẦN SỐ TRONG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG CỦA DẦM ĐÀN HỒI CÓ VẾT NỨT CHỊU TẢI TRỌNG DI ĐỘNG Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 62 52 01 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ KỸ THUẬT GIỚIHÀ THIỆU NỘI, LUẬN 2016 ÁN 2 Người hướng dẫn khoa học: 1. GS.TSKH. Nguyễn Tiến Khiêm 2. TS. Phạm Xuân Khang Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp học viện họp tại ………………………………., Hà Nội. Vào hồi giờ phút ngày tháng năm 2016 Có thể tìm luận án tại thư viện Quốc Gia Việt Nam và thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ, thư viện Viện Cơ học. 1 1. Tính cấp thiết của đề tài Việc nghiên cứu đáp ứng động lực học của kết cấu chịu tải trọng di động đóng vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật, đặc biệt là giao thông vận tải. Bài toán dao động dầm đơn giản chịu tải trọng của lực di động đã được quan tâm giải quyết từ rất sớm (đầu thế kỷ 19). Tuy nhiên, bài toán này đến nay vẫn còn đang được nghiên cứu vì các lý do sau đây: (1) mô hình tải trọng cần phải được phát triển để mô tả chính xác hơn các tải trọng di động trong thực tế; (2) phương pháp giải bài toán động lực học cũng cần phải cải thiện để cho lời giải sát với thực tế hơn; (3) kết cấu công trình chịu tải trọng di động cũng ngày càng phức tạp làm phát sinh nhiều bài toán mới về động lực học. Công cụ phổ cập nhất để giải bài toán dao động của dầm chịu tải trọng di động chính là phương pháp Bubnov-Galerkin dựa trên các hàm cơ sở là các dạng dao động riêng của dầm (phương pháp chồng mode-mode superposition). Tuy nhiên, phương pháp này khó áp dụng cho kết cấu phức tạp khi mà các dạng dao động riêng chưa biết. Khi đó, người ta áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH), ở đó các hàm dạng có thể sử dụng các đa thức Hermitt. Mặc dù phương pháp PTHH đã mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của bài toán tải trọng di động, đây cũng chỉ là một phương pháp gần đúng, chỉ có hiệu quả trong miền tần số thấp. Hơn nữa, khi ứng dụng phương pháp PTHH cho bài toán tải trọng di động, người ta phải xây dựng một thuật toán dò tìm vị trí của tải trọng theo thời gian, làm tăng đáng kể thời gian tính toán. Gần đây, phương pháp ma trận độ cứng động lực hay còn gọi là phương pháp phần tử 2 phổ (spectral element method) được phát triển để cải thiện độ chính xác của phương pháp PTHH. Nhưng nó vẫn gặp rắc rối khi tính lực cắt, thường là không liên tục tại vị trí đặt lực. 2. Mục đích nghiên cứu Mục tiêu của luận án này là phát triển ứng dụng phương pháp phổ tần số để phân tích dao động trong miền tần số của dầm đàn hồi có vết nứt chịu tải trọng di động. Thực chất, bài toán phân tích dao động trong miền tần số hay còn gọi là phân tích phổ dao động là nghiên cứu sự biến thiên của biên độ theo tần số để phát hiện ra các dao động có biên độ nổi trội (thường được biểu thị bằng các đỉnh cộng hưởng trong biểu đồ của hàm đáp ứng tần số). Biên độ và tần số đỉnh cho hai thông tin cơ bản về một dạng dao động cụ thể. 3. Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu trong luận án là kết cấu đơn giản dạng dầm Euler-Bernoulli có vết nứt chịu tải trọng tập trung điều hoà di động với vận tốc không đổi. Mô hình vết nứt trong dầm đàn hồi được sử dụng trong luận án là mô hình lò xo tương đương với độ cứng tính từ độ sâu vết nứt theo lý thuyết cơ học phá hủy. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu chủ yếu là phương pháp giải tích, các kết quả giải tích được phân tích minh hoạ bằng phương pháp số sử dụng phần mềm MATLAB. 5. Bố cục luận án Luận án bao gồm mở đầu và các chương sau: Chương 1.Trình bày tổng quan và các phương pháp cổ điển trong việc giải bài toán tải trọng di động; bài toán chẩn đoán vết nứt trong dầm và một số kết quả đã đạt được. 3 Chương 2. Trình bày cơ sở lý thuyết của phương pháp đáp ứng tần số áp dụng cho dầm đàn hồi chịu tải trọng di động. Chương 3. Đưa ra lời giải chính xác trong miền tần số cho bài toán dao động của dầm không vết nứt chịu tải trọng di động và phân tích phổ dao động của dầm phụ thuộc vào vận tốc của tải trọng di động. Chương 4. Nghiên cứu dao động của dầm đàn hồi có nhiều vết nứt sử dụng phương pháp phổ tần số và đề xuất một thuật toán thử nghiệm chẩn đoán vết nứt trong dầm đàn hồi chịu tải trọng di động. Kết luận chung trình bày những kết quả chính đã nhận được trong luận án và những vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu. Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. Nội dung bài toán tải trọng di động Xét một dầm đàn hồi chịu tải trọng di động như trong hình 1.1, trong đó mô tả một vật có khối lượng m đặt trên một giảm chấn (k, c) di động trên một dầm đàn hồi có các đặc trưng cơ học như trong hình vẽ. Bỏ qua khối lượng của con lăn và giả thiết rằng con lăn luôn tiếp xúc với bề mặt của dầm, phương trình chuyển động của hệ có thể thiết lập ở dạng:  4 w( x, t ) w( x, t )  2 w( x, t ) EI  F  F  P(t ) [ x  x0 (t )] ; (1.1.1) x 4 t t 2 P(t )  mg  cz(t )  kz (t )  m[ g  y(t )] ; mz(t )  cz(t )  kz (t )  mw 0 (t ); z(t )  [ y(t )  w0 (t )]; w0 (t )  w[ x0 (t ), t ] . Trong phương trình trên w( x, t ) là độ võng của dầm, y (t ) là dịch chuyển thẳng đứng tuyệt đối và z (t ) -dịch chuyển tương đối của vật (so với dầm); x0 (t ) là vị trí của con lăn trên dầm;  (t ) l ...