Chương I THIẾT LẬP CÁC PHUGNG TRINH DAO HAM RIENG DAO DONG UON CUA DAM TIMOSCHENKO "Trong chương này, áp dụng nguyên lý đ' Alembert thiết lập phương trình đạo hàm riêng dao động uốn của đầm Timoschenko, sau đó trình bày các điều kiện biên của dầm 'Iimoschenko. Các phương trình cơ bản của lý (huyết uốn của dâm thẳng "Trong phần này chúng ta thiết lập các phương trình cơ bản xác định quan hệ giữa ứng suất và biến dang của dầm thẳng bị uốn. Ở đây ta giới hạn xét sự uốn của thanh thẳng (uốn một trục). Ta giả thiết chọn các trục y và z là các trục quần tính chính của thiết điện (7„ =0) và trục x được chọn là trục lành học của dầm.
PD A A M x@ _Y oy F alee N | \Q z b() „ Hình 1.L Các lực tác dụng lên phân tố nhỗ dx của dầm gồm lực cát Q theo nhương z, momen uốn M quanh trục ÿ, tải trọng phân bố p theo trục z. Điều này xảy ra khi các ngoại lực chỉ tác dụng lên mật phẳng (x, z), thiết diện của dắm dối xứng với trục z. Ta xót bài toán lĩnh. Từ các phương trình cân bằng lĩnh học của phân tố dx ta cổ: sở tính toán xác dịnh tần số dao động tự do của tầu, của các tấm va dan tau trong vùng chịu tác động của áp lực xung động xuất hiện khi chân vịt và hệ thống trục làm việc mà người (a đưa ra các biện pháp kết cấu cần thiết để không chủ phép các lần số dao động lự do trùng với các lần số lực kích thích gây chấn động trong chế độ hành trình của tàu.
Như vậy việc xác lập và giải bài toán đao động tự do và cưỡng bức yêu cầu phải đạt tới độ chính xác nhất định. Các phương pháp cổ điển tính dao động đến nay không cồn áp dụng được nữa do độ chính xác thấp và khố áp dụng tự động. Phương pháp sai phân hữu hạn ra đời đã giải quyết bài toán đao động nói chung một cách đáng tin cậy, tuy nhiên đối với ngành đồng làu Việt nam rến nay các bài Ioán này chưa dược giải quyết và cũng chưa có công trình nghiên cứu đao động Lầu thuỷ một cách dầy đủ. Để từng bước đáp ứng yêu cầu phát triển ngành đóng tàu tương lai của đất nước, được sự hướng dẫn của GS.
TSKII Nguyễn Văn Khang, tác giả mạnh dạn tầm hiểu phương pháp và thực hành tính toán bài toán đao động chung tàu thuỷ với mô hình đầm Timoschenko. Đây là phương pháp còn rất mới mẻ đối với nghiên cứu tàu thuỷ của nước ta. Do thời gian cồn hạn chế, để tài mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cửu bài toần dao động chung của tàu trong mặt phẳng thẳng dứng. Mặc đủ còn không ít những vấn dễ chưa dược dễ cập đến dể giải quyết trọn vợn bài tuần, song để tài đã giới thiệu cơ sở của phương pháp nghiên cứu và đưa ra được thuật loán cũng như kết quả tĩnh toán có thể chấp nhận được ở mức độ nhất định Cuối cùng tác gia xin chân thành cắm ơn G§.
TSKII Nguyễn Văn Khang - Người hưởng dẫn chính đã nhiệt tình giúp đỡ và cung cấp tài liệu cho tác giả trong quá trình thực hiện để tài này. Hà Nội, ngày 10 thắng 1Ì năm 2007 TRẤN NGỌC AN sở tính toán xác dịnh tần số dao động tự do của tầu, của các tấm va dan tau trong vùng chịu tác động của áp lực xung động xuất hiện khi chân vịt và hệ thống trục làm việc mà người (a đưa ra các biện pháp kết cấu cần thiết để không chủ phép các lần số dao động lự do trùng với các lần số lực kích thích gây chấn động trong chế độ hành trình của tàu. Như vậy việc xác lập và giải bài toán đao động tự do và cưỡng bức yêu cầu phải đạt tới độ chính xác nhất định. Các phương pháp cổ điển tính dao động đến nay không cồn áp dụng được nữa do độ chính xác thấp và khố áp dụng tự động.
Phương pháp sai phân hữu hạn ra đời đã giải quyết bài toán đao động nói chung một cách đáng tin cậy, tuy nhiên đối với ngành đồng làu Việt nam rến nay các bài Ioán này chưa dược giải quyết và cũng chưa có công trình nghiên cứu đao động Lầu thuỷ một cách dầy đủ. Để từng bước đáp ứng yêu cầu phát triển ngành đóng tàu tương lai của đất nước, được sự hướng dẫn của GS. TSKII Nguyễn Văn Khang, tác giả mạnh dạn tầm hiểu phương pháp và thực hành tính toán bài toán đao động chung tàu thuỷ với mô hình đầm Timoschenko. Đây là phương pháp còn rất mới mẻ đối với nghiên cứu tàu thuỷ của nước ta.
Do thời gian cồn hạn chế, để tài mới chỉ dừng lại ở việc nghiên cửu bài toần dao động chung của tàu trong mặt phẳng thẳng dứng. Mặc đủ còn không ít những vấn dễ chưa dược dễ cập đến dể giải quyết trọn vợn bài tuần, song để tài đã giới thiệu cơ sở của phương pháp nghiên cứu và đưa ra được thuật loán cũng như kết quả tĩnh toán có thể chấp nhận được ở mức độ nhất định Cuối cùng tác gia xin chân thành cắm ơn G§. TSKII Nguyễn Văn Khang - Người hưởng dẫn chính đã nhiệt tình giúp đỡ và cung cấp tài liệu cho tác giả trong quá trình thực hiện để tài này. Hà Nội, ngày 10 thắng 1Ì năm 2007 TRẤN NGỌC AN Thế (1.2) ta dược £ o- [rascal wf a4 cael iy] (1) À Z4 'Ta đưa tham số hiệu chỉnh #* vào công thức (1.12) được gọi là định luật đàn hải về lực cất.
Do tác động của lực cất Q, một phần tứ dân sẽ thực hiện một gốc quay là w"!# (ảnh 1.4) M HỖ ¡ KẾT AmĐÀN ===- ~ M = Q ax ps Hình 1.1 được gợi là độ cứng trượt. k* là tham số điều chỉnh, đặc trưng cho sự phân bố không đều ứng suất tiếp trên thiết điện ngang cla dim. BI 3 Nếu thiết diện là hình chữ nhật #*= 2 „ thiết điện là hình trồn &*= G là modul trượt và được xác định bồi công thức — RE 7 21!) (1.13) với 4 1a hệ sé Poisson. Thiết lập phương trình vi phân dao động nến của dâm Timoschenko 1.
Dam Timoschenko Giả sử các mặt cất của dầm luôn phẳng và vuông góc với trục võng của dam. True Hình học của đâm khi chưa biến dạng là một đoạn thẳng. Ta lấy đường thẳng này làm trục x, còn trục z chọn vuông gốc với trục x và hướng xuống dưới.% MB at -oF [or 2a ax 2 &”) suy ra: 22a? _ > Mt aw 2 ab Trong đồ, mornen uốn và lực cất được xác định bởi công thức: M=[sơdA. Lực pháp tuyến N-[z4 q3) 4 xem là nhỏ và bỏ qua.
Do ở dây chỉ nghiên cổ một ứng suất phẩp và một ứng suất tiếp nên để đơn giản ta ký hiệu ø, bằng ø và z„ bằng z Ký hiệu u là địch chuyển đàn hồi theo hướng x, w là địch chuyển đàn hồi theo hướng z. Từ lý thuyết đàn hồi ta có các quan hệ giữa biến dang va dich chuyển đàn hồi Ou Ow du _#y & (4) — wGŒ) (chon chiều ngược chiêu kim đồng hồ làm chidu quay dương). Do dé điểm P cách trục x một đoạn z sẽ dịch chuyển theo hướng x một đoạn tU(%,2) — G2) (4? Các thực nghiệm xác định hai giả thiết trên đủ chính xác khi đầm cố chiểu cao đủ nhô, dầm có thiết diện không đổi hoặc thay đổi ít, Thế (1.5) ta được ouaeOw z o-Kk——E (18) oy uy ấy cò roGy_ G2", 24)_ ae ] (9 ae 92) ae aw Chú ¥ ding #—-3— lh g6e xée định tiếp tuyến của dường đàn hồi của dầm.3) la được M—BSM[z'4A—Eg[z°4AAL, N=Hự[s44 ox 4 *%; Do ta chọn trục y là trục đi qua trọng tâm của thiết diện (mặt cải) nên S,—{=44—0. Phương tình thứ hai cho la N = 0, Với ký hiệu 7 =7, = Jeu a 4 là memen quán tính thiết điện, phương trình thứ nhất ở trên có dạng A4 — EI(x)' (1.10) là định luật đàn hội về momen uốn.
Đại lượng ÊJ(x) được gọi là độ cứng tiốn. 'Từ công thức (I.) ta thấy: ứng suất tiếp z là hằng số trên mỗi mặt cất của đầm. Điều này là không đúng vì thật ra ứng suất tiếp z thay đổi đọc theo Tmặt cắt và nó sẽ triệt tiêu tại biên trên và biên đưới của mặt cắt. Sai sốt này là do hai gid thiết gần đúng trên.
Vì vậy người ta tìm cách đưa vào một tham số hiệu chỉnh LOI NOI DAU 'Tính toán kiểm tra dao động tàu thuỷ và kết cấu của nó là một yêu cầu cần thiết của thiết kế tàu thuỷ. Xác định giá trị của các yếu tế dao động của tàu thuỷ nhằm mục dích đánh giá ảnh hưởng của đao động đến khả năng làm việc và tâm sinh lý của con người trên tầu, mặt khác nó còn là cơ sử để xác định các giá Irị lực và momen kích thích cho phép gây lên chấn động chưng và chấn động cục bộ cỗa vô tàu. Ứng suất do chấn động chung thường nhỏ hơn so với ứng suất tính toán sức bền tàu thuỷ nhưng nó lại ảnh hưởng nhiều đến sự là việu của cơ cấu cảm ứng. Ứng suất này thường chỉ nguy hiểm ở chỗ mối nối cơ cấu và gây lên các vết nứt ở đó, nố chính là nguyên nhân gây lên hiện tượng phá huỷ cơ cấu mỏi.
Vào thời kỳ lừ 1933 đến 1936 theo dé nghi cla P.F Pavkovie, các viện nghiên cứu tàu thuỷ của châu Âu đã liến hành nghiên cứu rộng rãi về đau động của các tàu đang được khai thác và đã tập hợp được những số liệu quý báu vẻ sự hư hỏng do dao động gây lên cũng như ảnh hướng của nó đến sức khoẻ của đoàn thuý thủ và hành khách. Sự phân tích kết quả sau đồ đã đi đến đề nghị những định mức về tiêu chuẩn dao động cho phép đầu tiên cho ngành đóng tàu thể giới: - Biển độ dao động cho phép a< 1 - 1. - Biên độ gia tốc dao động b < (0,01 - 0,015)g (g là gia tốc trong trường). Kuman đã tiến hành đo đạc trên 3 tàu và đã xác lập được rằng: cảm giác không thoải mái của con người da dao động ngang gây lên bát đầu khi gia tốc b > 0,015 vã do đao động thẳng đứng khi b > 0,03g, Ngày nay các giá trị biên độ dao động của lầu thuỷ và gia lốc của nó đã được xây dựng thành tiêu chuẩn của thiết kế và được lưu hành ở mọi nước cố nền công nghiệp đóng tàu phát triển.