Luận án tiến sĩ phân tích ổn định phi tuyến của vỏ cầu làm bằng vật liệu composi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ==================== VŨ THỊ THÙY ANH PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH PHI TUYẾN CỦA VỎ CẦU LÀM BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE FGM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ==================== VŨ THỊ THÙY ANH PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH PHI TUYẾN CỦA VỎ CẦU LÀM BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE FGM Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 62520101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TSKH NGUYỄN ĐÌNH ĐỨC HÀ NỘI - 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com i LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Vũ Thị Thùy Anh Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả được trình bày trong luận án này là trung thực, đáng tin cậy và không trùng với bất kỳ một nghiên cứu nào khác đã được tiến hành. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Người cam đoan Vũ Thị Thùy Anh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn là GS.TSKH Nguyễn Đình Đức đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi và thường xuyên động viên để tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả trân trọng cảm ơn sâu sắc tới nhà trường, tập thể các thầy cô giáo Khoa Cơ học kỹ thuật và Tự động hóa, Trường đại học Công Nghệ - ĐHQGHN, đã luôn quan tâm, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian tác giả học tập và nghiên cứu tại Khoa.

Tác giả xin cảm ơn GS. Đào Huy Bích, các nhà khoa học, các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp trong seminar Cơ học vật rắn biến dạng đã có những góp ý quý báu trong quá trình tác giả thực hiện luận án. Tác giả trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp tại Phòng thí nghiệm Vật liệu và Kết cấu tiên tiến, Bộ môn Cơ điện tử, Khoa Cơ học kỹ thuật và Tự động hóa, Trường đại học Công Nghệ - ĐHQGHN đã luôn quan tâm, giúp đỡ và động viên để tác giả hoàn thành luận án. Tác giả xin cảm ơn tập thể các thầy cô giáo, các cán bộ Phòng Sau đại học, Trường Đại học Công Nghệ - ĐHQGHN đã tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu của tác giả.

Tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè trong nhóm nghiên cứu, bạn bè thân thiết của tác giả, những người đã luôn ở bên cạnh động viên và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này. Tác giả Vũ Thị Thùy Anh TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. vi DANH MỤC CÁC BẢNG.viii MỞ ĐẦU.

Tính cấp thiết của đề tài. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của nghiên cứu.

Cấu trúc của luận án. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH VỎ CẦU COMPOSITE FGM VÀ CÁC PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN. Tổng quan về vật liệu composite FGM. Phân loại ổn định và tiêu chuẩn ổn định tĩnh.

Tổng quan về tình hình nghiên cứu ổn định kết cấu vỏ FGM. Ổn định tĩnh phi tuyến kết cấu vỏ FGM. Ổn định động và dao động phi tuyến kết cấu vỏ FGM. Ổn định phi tuyến kết cấu vỏ FGM có gân gia cường.

Ổn định phi tuyến tĩnh và động kết cấu vỏ FGM có hình dạng đặc biệt. Mục tiêu nghiên cứu của luận án. Xây dựng các phương trình cơ bản đối với kết cấu vỏ cầu FGM. ỔN ĐỊNH PHI TUYẾN KẾT CẤU VỎ CẦU FGM VÀ S-FGM 24 2.

Phân tích ổn định phi tuyến kết cấu vỏ cầu thoải biến dạng đối xứng FGM và S-FGM. Các phương trình cơ bản. Phân tích ổn định phi tuyến kết cấu chịu tải cơ. Phân tích ổn định phi tuyến kết cấu chịu tải cơ nhiệt kết hợp.

30 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail. Kết quả số. Phân tích ổn định phi tuyến kết cấu vỏ cầu S-FGM biến dạng đối xứng trục sử dụng lý thuyết biến dạng trượt bậc nhất của vỏ. Các phương trình cơ bản.

Kết quả tính toán số. ỔN ĐỊNH PHI TUYẾN KẾT CẤU VỎ CẦU NHẪN FGM. Bài toán tổng quát ổn định phi tuyến kết cấu vỏ cầu nhẫn FGM. Phương trình cơ bản.

Ổn định phi tuyến kết cấu vỏ cầu nhẫn biến dạng đối xứng FGM. Phương trình cơ bản. Phân tích ổn định phi tuyến. Kết quả tính toán.

Ổn định phi tuyến kết cấu vỏ cầu nhẫn FGM. Phương trình cơ bản. Phân tích ổn định phi tuyến. Kết quả tính toán số.

Phân tích ổn định tuyến tính kết cấu vỏ cầu nhẫn FGM có gân gia cường trên nền đàn hồi. Các phương trình cơ bản. Kết quả tính toán số. ỔN ĐỊNH PHI TUYẾN KẾT CẤU MẢNH CẦU NHẪN FGM 103 4.

Ổn định phi tuyến kết cấu mảnh cầu nhẫn trong môi trường nhiệt độ. Phương trình cơ bản. Ổn định cơ nhiệt. 105 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.

Kết quả tính toán. Ổn định phi tuyến kết cấu mảnh cầu nhẫn có gân gia cường FGM. Các phương trình cơ bản. Kết quả tính toán số.

122 NHỮNG VẤN ĐỀ CÓ THỂ PHÁT TRIỂN TỪ LUẬN ÁN. 124 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN. 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 153 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT FGM Fuctionally Graded Material – Vật liệu cơ tính biến thiên Vật liệu cơ tính biến thiên trong đó thành phần vật liệu tuân theo P-FGM quy luật Power-law Vật liệu cơ tính biến thiên trong đó thành phần vật liệu tuân theo S-FGM quy luật Sigmoi-law Vật liệu cơ tính biến thiên trong đó thành phần vật liệu tuân theo E-FGM quy luật hàm e mũ Buckling Sự mất ổn định (của kết cấu) Post-buckling Sau mất ổn định Perfect Hoàn hảo (trong hình dáng ban đầu kết cấu) Imperfect Không hoàn hảo (trong hình dáng ban đầu kết cấu) Mode Kiểu dáng IM Immovable – tựa cố định (xét trong điều kiện biên của bài toán) FM Freely movable – tựa tự do (xét trong điều kiện biên của bài toán) PPPTHH Phương pháp phần tử hữu hạn E( z) Mô đun đàn hồi của vật liệu FGM, là hàm của tọa độ z Em Mô đun đàn hồi của kim loại trong vật liệu FGM Ec Mô đun đàn hồi của gốm trong vật liệu FGM  Hệ số Poisson Vm Tỉ phần thể tích của thành phần kim loại trong vật liệu FGM Vc Tỉ phần thể tích của thành phần gốm trong vật liệu FGM k Chỉ số tỉ lệ thể tích  0  k    k1 , k2 Hệ số nền đàn hồi Winkler và Pasternak R Bán kính cong của vỏ cầu r Bán kính của đường tròn vĩ tuyến r0 , r1 Các bán kính của đường tròn cơ sở h Độ dày thành kết cấu  r0 ,  0 Thành phần biến dạng pháp tuyến  r Thành phần biến dạng trượt ở mặt giữa r ,  , r Các thành phần độ cong và độ xoắn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com vii Giá trị tải trọng tương ứng với điểm tới hạn trên và dưới của hàm qu , ql độ võng  Thành phần biểu thị cỡ của sự không hoàn hảo 0    1 m, n Số nửa bước song theo phương kinh tuyến và vĩ tuyến qcr Tải trọng ngoài tới hạn w Độ võng của kết cấu (vỏ) W Độ võng lớn nhất 2 1  1 2    , toán tử laplace r 2 r r r 2  2 2 1  s  2  , toán tử laplace trong trường hợp kết cấu biến dạng đối xứng trục r r r F Hàm ứng suất  Góc mở của 2 mặt phẳng kinh tuyến (đối với mảnh cầu nhẫn) R r D E W k r4 k r2 E E  E2 Rh  ; R0  0 ; D  3 ; E1  1 ; W  , K1  1 0 , K 2  2 0 , D  1 3 22 , h R h h h D D E1 (1  ) h/ 2 D1  E1 E3 E1 (1  ) 2 , Ei   1, z, z 2  E ( z )dz , i  1, 2,3 h/ 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.

Tính chất của một số vật liệu thành phần của vật liệu FGM. Hệ số nhiệt độ của một số loại vật liệu thành phần của vật liệu FGM (cụ thể là silicon nitride và thép không rỉ). Ảnh hưởng của nền đàn hồi và tính không hoàn hảo lên ổn định……. Ảnh hưởng của trường nhiệt độ tăng dần lên ứng xử của vỏ cầu thoải biến dạng đối xứng trục FGM với các cạnh tựa cố định (IM)……….

Ảnh hưởng của trường nhiệt độ tăng theo chiều dày thành kết cấu lên ứng xử của vỏ cầu thoải biến dạng đối xứng trục FGM với các cạnh tựa cố định (IM)…………………………………………………………. Ảnh hưởng của tỉ lệ r0 / R và nền đàn hồi lên q (q  qu  ql ) đối với vỏ hoàn hảo. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên q ( q  qu  ql ) của vỏ cầu FGM hoàn hảo về hình dáng ban đầu. So sánh tải nén tới hạn với kết quả trong [4] cho kết cấu vỏ cầu nhẫn FGM không có gân gia cường dưới tác dụng của tải nén.

Tải tới hạn của vỏ cầu nhẫn FGM chịu áp lực ngoài. Ảnh hưởng của tỉ số r0 / R và r1 / R lên tải nén tới hạn của vỏ cầu nhẫn FGM dưới tác dụng của tải nén. Ảnh hưởng của tỉ lệ r0 / R và r1 / R lên tải tới hạn. Tác dụng của nền đàn hồi lên tải nén tới hạn của vỏ cầu nhẫn FGM chịu nén.

Ảnh hưởng của nền đàn hồi lên tải tới hạn của vỏ cầu nhẫn FGM chịu áp lực ngoài. Ảnh hưởng của cách bố trí gân gia cường lên tải nén tới hạn. Ảnh hưởng của cách bố trí gân lên tải tới hạn. Ảnh hưởng của số lượng gân lên tải nén tới hạn.

Ảnh hưởng của số lượng gân lên tải tới hạn. 101 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.605201 ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1. Mất ổn định theo kiểu rẽ nhánh (mất ổn định loại 1) cho vỏ hoàn hảo. Mất ổn định theo kiểu cực trị (mất ổn định loại 2) cho vỏ hoàn hảo….

Mô hình vỏ cầu FGM trên nền đàn hồi và tọa độ của nó.