Ảnh hưởng của liên kết đàn hồi trong phân tích động lực học tấm nổi chịu tải trọng di động

Khám phá ảnh hưởng của liên kết đàn hồi trong phân tích động lực học kết cấu tấm nổi chịu tải trọng di động qua luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

luận văn thạc sĩ

2019

139
3
0

Phí lưu trữ

35 Point

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Nghiên cứu về liên kết đàn hồi trong phân tích động lực học tấm nổi chịu tải trọng di động là một lĩnh vực quan trọng trong kỹ thuật xây dựng. Các tấm nổi được sử dụng rộng rãi trong các công trình như sân bay nổi, cầu cảng và các kết cấu khác trên mặt nước. Việc hiểu rõ về phân tích động lực học của các tấm này giúp tối ưu hóa thiết kế và nâng cao độ bền của chúng. Luận văn này tập trung vào việc khảo sát ảnh hưởng của liên kết đàn hồi đến ứng xử của hệ kết cấu tấm nổi khi chịu tác động của tải trọng di động. Các phương pháp như phân tích kết cấuphân tích động lực học tấm được áp dụng để mô hình hóa và phân tích hành vi của tấm nổi dưới các điều kiện khác nhau.

1.1. Tình hình nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài

Trong bối cảnh gia tăng dân số và nhu cầu về không gian sống, việc phát triển các kết cấu nổi trở nên cấp thiết. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng tải trọng di động có thể gây ra những ảnh hưởng lớn đến độ ổn định và an toàn của các tấm nổi. Do đó, việc nghiên cứu liên kết đàn hồi và tác động của nó đến ứng xử của tấm nổi là rất cần thiết. Luận văn này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các yếu tố ảnh hưởng mà còn đề xuất các giải pháp thiết kế hiệu quả hơn cho các kết cấu nổi trong tương lai.

II. Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết của nghiên cứu này bao gồm các khái niệm về mô hình cấu trúc chất lỏng và các điều kiện biên liên quan đến phân tích động lực học. Mô hình hóa chất lỏng lý tưởng và các phương pháp như phân tử hữu hạn (FEM) và phân tử biên (BEM) được sử dụng để mô phỏng hành vi của tấm nổi và chất lỏng xung quanh. Lý thuyết tấm Reissner-Mindlin được áp dụng để phân tích ứng xử của tấm nổi dưới tác động của tải trọng. Các điều kiện biên được thiết lập để đảm bảo tính chính xác trong mô hình hóa, từ đó giúp đánh giá đúng mức độ ảnh hưởng của liên kết đàn hồi đến ứng xử của tấm.

2.1. Mô hình hóa kết cấu tấm

Mô hình hóa kết cấu tấm sử dụng phương pháp phân tử hữu hạn với các phần tử tứ giác 9 nút. Phương pháp này cho phép phân tích chính xác các ứng suất và biến dạng trong tấm khi chịu tải trọng. Các thông số như độ cứng và vị trí của liên kết đàn hồi được thay đổi để khảo sát ảnh hưởng đến ứng xử của tấm. Kết quả từ mô hình cho thấy rằng liên kết đàn hồi có thể làm giảm đáng kể lực cản và dao động của tấm nổi, từ đó cải thiện tính ổn định của kết cấu.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng liên kết đàn hồi có ảnh hưởng tích cực đến ứng xử của tấm nổi khi chịu tải trọng di động. Các thí nghiệm số được thực hiện để khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như vận tốc tải trọng, vị trí neo và độ cứng của hệ neo. Kết quả cho thấy rằng khi tăng độ cứng của liên kết đàn hồi, lực cản và dao động của tấm nổi giảm xuống, điều này cho thấy rằng việc tối ưu hóa thiết kế hệ neo có thể cải thiện hiệu suất của tấm nổi. Những phát hiện này có thể được áp dụng trong thực tế để thiết kế các kết cấu nổi an toàn và hiệu quả hơn.

3.1. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này có giá trị thực tiễn cao trong việc thiết kế các kết cấu nổi như sân bay nổi và cầu cảng. Việc hiểu rõ về ảnh hưởng của liên kết đàn hồi giúp các kỹ sư có thể đưa ra các giải pháp thiết kế tối ưu, từ đó nâng cao độ bền và an toàn cho các công trình. Hơn nữa, các phương pháp phân tích được phát triển trong nghiên cứu này có thể được áp dụng cho các lĩnh vực khác trong kỹ thuật xây dựng, mở rộng khả năng ứng dụng của các kết cấu nổi trong tương lai.

09/02/2025
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng ảnh hưởng của liên kết đàn hồi trong phân tích động lực học kết cấu tấm nổi chịu tải trọng di động

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. Giới thiệu chung. ------- 00100010101 111111111111 11990351 1111 kg ng vớ | 1. Lịch sử phát triỂn.

Tình hình nghiên cứu va tính cấp thiết của dé tài. Các công trình nghiên cứu trên thé giới. Các nghiên cứu trong ƯỚC. Mục tiêu và hướng nghiÊn CỨU.

Cau tric du kién trong Luận văn. CƠ SỞ LY THUYET ,. 5-5252 SE SEEE5EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEErkrkrrrred 14 2. Mô hình cấu trúc chất long và các điều kiện biên.

Mô hình cau trúc chất lỏng. Điều kiện biên. Hệ neo đàn hồi. Lý thuyết tam Reissner — Mindlin chịu uốn.

Phương pháp phan tử hữu hạn áp dụng cho tam dày Mindlin. Mô hình phan tử hữu han cho kết câu tấm. Hệ tọa độ địa phương của phan tử tham chiếu ©). Tích phân số - Phép cầu phương Gauss.

Thiết lập ma trận kết cầu tam Mindlin trên nền đàn nhớt sử dụng phương pháp phân tử hữu hạn FEM. - k1 E19E9E9E5 E1 xưng HH1 10 ro 25 2. Phương pháp phan tử biên .---- - + sex Sx SE SxSkSkSESkEEEEEEEESESEEEsEerrererers 32 2. Lý thuyết chất lỏng lý tưởng.

Phương trình thuỷ động lực của chất lỏng trên miễn thời gian. Phương pháp BEM áp dụng cho bài toán 3Ì. Phương pháp phan tử biên tuyến tính. Phương pháp phan tử biên cho bài toán Hydroelastie.

Phương trình dao động của hệ tâm — nƯỚC. Phương pháp giải hệ phương trình chuyển động.-c:-5cc tt 43 CHƯƠNG 3. CÁC VI DỤ SỐ. Bai toán 1: Kiểm chứng chương trình phân tích hydroelastic của tam tự do so với kết quả của tác giả Ismail [1 ].

Mô hình thí nghiỆm. Kết cầu tâm nỗi. Vùng chất lỎn g. Kiểm chứng két quả.- -- «<3 EEEESES SE cưcưgggccvcei 49 3.

Bài toán 2: Kiểm chứng độ tin cậy của bai toán với kết quả của phương pháp phan tir hitu han 0 50 3. Bài toán 3: Khảo sát ứng xử tam khi thay đối vận tốc tải trọng di động. Bài toán 4: Khảo sát ứng xử tam khi thay đổi vị trí neo và số lượng hệ neo của 73 3. Bai toán 5: Khảo sát ứng xử tam khi thay đối độ cứng hệ neo.

Bai toán 6: Khao sát ứng xử tam khi thay đối độ sâu đáy bién. KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ,. - - -¿- - SE E5 1 11151121515 11115111115 1111111111151 1111110101011 g0 114 "z6 ¡nh 115 TÀI LIEU THAM KHẢO. 116 PHU LUC wiiceececcccscccsssssscscsecscsscscsscscsscsssecscsscscsecsssessssscavsecansesavsnsatsecsnsscacessecensneasees 120 vil DANH MUC CAC HINH VE Hinh 1.

Các thành phan của kết cầu NOi. Kết cấu giàn khoan ni. Kết cấu sân bay nổi siêu lớn ở Vịnh TokkyO. Sân nay quốc té Kansai — Nhật Bản.

+ cv +vexeEeeeeeree 3 Hinh 1. Đường băng nỗi của sân bay quốc tế KitaKyushu. San bay trên đảo nhân tạo tại Vinh Osaka — Nhật Bản. Cầu nỗi tại Seattle — Hoa KKỳ.- - - + ke ekekersreresree 5 Hinh 1.

Trạm cứu hộ tại Vinh TOKO. Tính uốn của kết cầu phao (Pontoon). Tính uốn của kết cầu tam nồi (VILESS).- 5 St exeEekeeeree 7 Hinh 1. So đồ phan ứng toàn phan của kết cau nổi.- 2 - se +x+x+xeEeesesese 7 Hinh 1.

Mô hình tâm nổi tiết điện tròn [1 5]. Hệ đập chắn sOng v. Liên kết đàn hồi với đáy DIGI. cece esesesecscscecesssssseeveestsestseeeenene 11 Hinh 2.

Kết cấu nỗi và hệ tọa độ.- --- to Hn n1 TS 1S 1 1111111111111 sererd 15 Hinh 2. Các loại kết cầu neo thông thường. - - - - sx+k+E£E#E+EeEeEererererees 17 Hinh 2. Mô hình hệ neo.

-------- CC 22213113311 HH nh ve 17 Hinh 2. Mô hình tắm dày Mindlin — ReiSSner. - - - xxx ‡EeEeEeEersrererees 18 Hinh 2. Hai vi trí b6 trí neo trong mô hình wo.

Phan tử tứ giác 9 nút trong hệ tọa độ địa phương. Phần tử tứ giác 9 nút trong hệ tọa độ tự nhiên. Mô hình tính cản của tắm trên nền dan hồi.- - + + + +eses£srecee: 29 Hinh 2. Sự biến đối của ty số dao động can và tần số dao động riêng.

Miên khảo sát và mặt biên tròn, nửa đường tròn. - - --- GG 001 000111111111199333 10111111 1n ng ng v2 35 Hinh 2. Phần tử panel 4 nÚI. Rời rac hóa miền tính foán.--¿- tcSe te E+ESEE9E+ESEESEtEEEEerrsrereesersrd 39 Hinh 2.

Các thông số mô hình tâm khảo sat. Kích thước tam dùng kiểm chứng thí nghiệm của Ismail. Lưới mesh FEM mô hình tam nổi của Ismail. Hệ tọa độ và lưới BEM mô hình tắm nỗi.---:-cc5ccscccsrxce 48 Hinh 3.

So sánh chuyển vị tam của Matlab và nghiên cứu của Ismail [10]. Mô hình tam và tải trong tĩnh trong phần mềm SAP2000. Kết quả chuyền vị tĩnh kiểm chứng giữa Luận văn và SAP2000. Kích thước tâm khảo sát theo mô hình của Endo [6].

Biểu đồ sự thay đổi độ sâu vùng lõm so với vận tốc tải trọng trong nghiên cứu của Takizawa [2Š]. Biểu đồ sự thay đối bề rộng vùng lõm so với vận tốc tải trọng trong nghiên cứu của Takizawa [2Š]. Vị trí neo khảo sát cho trường hợp vận tốc thay đồi. Chuyến vị tại điểm Z1 khi W = 5zm/'s.

Chuyến vị tại điểm Z1 khi V = IÖzw/'s.--- - 2 scc+cscs+cc 57 Hình 3. Chuyén vi tại điểm Z1 khi V = I5zw/2s. Chuyến vị tại điểm Z1 khi V = 20 m/s. Chuyén vi tại điểm Z1 khi V = 25 m/s .-- 2 ++s+s+Eeck+EsEerkexse 59 Hình 3.

Chuyến vị tại điểm Z1 khi V =30 m/s .---¿-2-c+c2cs+esrceece 59 Hình 3. Chuyến vị tai điểm Z3 khi V =S m/s. Chuyên vị tại điểm Z3 khi W = 10/0/s.--- +c<cs+cecs+cscseẻ 60 IX Hình 3. Chuyến vị tại điểm Z3 khi V = I5zw/s.

Chuyên vi tai điểm Z3 khi V = 20/8 cccccccccscsscscssescssssssssesesesseseeseseeees 61 Hình 3. Chuyến vị tại điểm Z3 khi V = 25 m/s vicccccccccscssssssssssssssesssesseseeeseeees 62 Hình 3. Chuyên vi tại điểm Z3 khi V = 30/8. Chuyến vị tam với vận tốc V =10m/s khi không bồ trí hệ neo.

Chuyến vị tam với vận tốc V =10m/s khi bồ trí hệ neo. Biểu dé chuyển vị tam tại điểm Z1 trong ¢ = 10s với V = 201/. Biéu dé chuyén vị tam tại điểm Z1 trong ¢ = 10s với V = 701/s. Biéu dé chuyén vị tam tại điểm Z3 trong ¢ = 10s với V = 201/.

Biéu dé chuyén vị tam tại điểm Z3 trong ¢ = 10s với V = 701/s. Biéu dé chuyén vị tam tại điểm Z5 trong ¢ = 10s với V = 201/. Biéu dé chuyén vị tại điểm Z5 trong t= 10s với V = 70m/S. Sự thay đôi chuyén vị của các điểm khảo sát khi có liên kết đàn hồi tại vận tỐc TOM/S.- is tt St 111131911818 15111 111111111 15511 15511151511 Ee xe.

Mô hình khảo sát trong nghiên cứu của Kashiwaghi [20]. Chuyén vi của các điểm trên tam khi máy bay ha cánh (Tham khảo Kashiwaghi [20]]). Chuyén vị tam khi van tốc tai trọng lớn hơn vận tốc giới hạn (Tham khảo Takizawa [2Š ]. Lực cản tác dụng lên tắm khi V = 20m/%.- 22s se SsEse se £szsesez 73 Hình 3.

Lực cản tác dụng lên tắm khi V = 7Ũm/%.-- 22s se SE se s£szsesez 73 Hình 3. Hai mô hình khảo sát ảnh hưởng của vị trí neo lên tắm. Lực cản tâm theo phương X khi ƒ = IŨim/S. Lực cản tâm theo phương X khi ƒ = IÕm/S.

Lực cản tâm theo phương X khi W = 2lm/S. Lực cản tâm theo phương X khi W = 24im/S. Lực cản tam theo phương X khi V = 34im/S. Lực cản tam theo phương Y khi V = IŨm/S.

Lực can tam theo phương Y khi V = IÕim/S. Lực can tam theo phương Y khi V=21m/s. Lực cản tam theo phương Y khi V = 24m/S w. Lực can tâm theo phương Y khi V = 34mm/S.

Chuyén vi tam khi bồ trí hệ neo ngang tam ở vận tốc V =24m/s. Chuyén vị tam khi tải trọng di chuyển đến giữa tam với V = 10m/s. Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến giữa tam với V = 16m/s. Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến giữa tam với V = 21m/s.

Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến giữa tam với V = 24m/s. Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến giữa tam với V = 34m/s. Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến cuối tâm với V = 10m/s. Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến cuối tam với V = 16m/s.

Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến cuối tam với V = 21m/s. Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến cuối tam với V = 24m/s. Chuyến vị tam khi tải trọng di chuyển đến cuối tam với V = 34m/s. Biểu đồ xem xét ảnh hưởng theo phương dọc của vị trí neo lên tam ¬—.

Biểu đồ xem xét ảnh hưởng theo phương dọc của vị trí neo lên tam ¬—. Biểu đồ xem xét ảnh hưởng theo phương dọc của vị trí neo lên tam ¬—. Biểu đồ xem xét ảnh hưởng theo phương ngang của vị trí neo khi. Biểu đồ xem xét ảnh hưởng theo phương ngang của vị trí neo Hình 3.

Biểu đồ xem xét ảnh hưởng theo phương ngang của vị trí neo khi. Khoảng anh hưởng của hệ neo lên tâm. Mô hình tam khảo sát khi tăng chiều dài từ vị trí tải trọng dừng lại đến hệ neo. - --ccc tt S133 191181815111 18 1111111151181 E11 1111111115115 exee, 95 Hinh 3.

Biểu đồ so sánh chuyền vị tam khi chiều dài tam #=320(m). Biểu đồ so sánh chuyền vị tam khi chiều dài tam =340(m). Biểu đồ so sánh chuyền vị tam khi chiều dài tam =360(m). Khảo sát chuyển vị tam tại điểm Z3 khi tăng số hệ neo theo phương i10 97 Hinh 3.

Chuyén vị tam tại thời gian 3.13(s) khi tăng số hệ neo. Chuyén vị tam tại thời gian 4.5(s) khi tăng số hệ neo. Chuyén vị tam tại thời gian 6.26(s) khi tăng số hệ neo. Biéu đồ chuyền vi điểm Z1 khi # tăng từ 10000 (KN/m).

Biểu đồ chuyền vị điểm Z3 khi # tăng từ 10000 (KN/m). Chuyén vị tam với độ cứng k = 60000 (KN/m) khi tai di chuyển đến Hinh 3. Biểu đồ nội lực Mxx_ max khi # tăng từ 10000 (KN/m). Biểu đồ nội lực Mxx_ min khi & tăng từ 10000 (kN/m).

So sánh chuyển vị tam giữa hệ không neo và hệ có độ cứng hệ neo ¬. Chuyén vi tam tại điểm Z1 ứng với các độ sâu đáy biến. Chuyén vị tam tại điểm Z5 ứng với các độ sâu đáy biến. Chuyến vị tam tại điểm Z5 tại thời điểm tải giữa tâm.

Sự thay đổi dao động tam theo độ sâu trong nghiên cứu của Qiu r6. Chuyển vị điểm Z1 khi độ sâu biển H = 20 (m). Chuyển vị điểm Z1 khi độ sâu biển H = 58. Chuyén vị tam tại điểm Z5 ứng với các độ sâu /#= 10m.

Chuyén vi tam tại điểm Z5 ứng với các độ sâu H= 20m. Chuyén vi tam tại điểm Z5 ứng với các độ sâu /#= 30m. Chuyén vi tam tại điểm Z5 ứng với các độ sau H= 40m.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Nghiên cứu ảnh hưởng của liên kết đàn hồi trong phân tích động lực học tấm nổi chịu tải trọng di động" cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách mà các liên kết đàn hồi ảnh hưởng đến hành vi của tấm nổi dưới tác động của tải trọng di động. Nghiên cứu này không chỉ giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các yếu tố động lực học mà còn mở ra hướng đi mới trong thiết kế và phân tích các công trình xây dựng liên quan đến tấm nổi.

Để mở rộng kiến thức của bạn về lĩnh vực này, bạn có thể tham khảo thêm bài viết Nghiên cứu đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ bãi tầm xá sông hồng, nơi bạn sẽ tìm thấy các giải pháp thiết kế công trình liên quan đến bảo vệ môi trường. Ngoài ra, bài viết Phân tích ảnh hưởng độ cứng sàn đến chuyển vị và nội lực hệ tường vây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc trong xây dựng. Cuối cùng, bài viết Nghiên cứu giải pháp ứng dụng cọc khoan nhồi đường kính nhỏ sẽ cung cấp thêm thông tin về các phương pháp thi công hiện đại trong địa kỹ thuật. Những tài liệu này sẽ giúp bạn mở rộng kiến thức và áp dụng vào thực tiễn trong lĩnh vực xây dựng.