I. Nghiên cứu dao động dầm FGM
Nghiên cứu dao động dầm FGM là trọng tâm của luận án, tập trung vào việc phân tích các đặc trưng động lực học của dầm FGM trong môi trường nhiệt độ và dưới tác động của tải trọng di động. Luận án sử dụng mô hình FGM với cấu trúc vật liệu biến thiên theo chiều cao, kết hợp với lỗ rỗng vi mô để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố này đến dao động của dầm. Phương pháp phân tích dao động dựa trên lý thuyết biến dạng trượt bậc nhất và phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng để giải quyết bài toán.
1.1. Dầm FGM và lỗ rỗng vi mô
Dầm FGM được nghiên cứu với cấu trúc vật liệu biến thiên theo chiều cao, kết hợp với lỗ rỗng vi mô sinh ra trong quá trình chế tạo. Mô hình lỗ rỗng của Wattanasakulpong và Ungbhakorn được sử dụng để đánh giá các hệ số đàn hồi hiệu dụng và độ cứng của dầm. Lỗ rỗng trong dầm làm giảm độ cứng và ảnh hưởng đến tần số dao động của dầm, đặc biệt trong môi trường nhiệt độ cao.
1.2. Môi trường nhiệt độ
Môi trường nhiệt độ được xem xét với hai trường hợp: phân bố đều và phân bố phi tuyến theo chiều cao dầm. Trường nhiệt độ phi tuyến được xác định từ phương trình truyền nhiệt Fourier, ảnh hưởng đến các hệ số đàn hồi và độ cứng của dầm. Nhiệt độ cao làm giảm mô-đun đàn hồi và tăng biến dạng nhiệt, dẫn đến thay đổi đáng kể trong dao động dầm FGM.
II. Tải trọng di động và phân tích động lực học
Tải trọng di động là yếu tố chính ảnh hưởng đến dao động của dầm FGM. Luận án tập trung vào việc phân tích đáp ứng động lực học của dầm dưới tác động của lực di động với vận tốc không đổi. Phương pháp phân tích động lực học dựa trên lý thuyết biến dạng trượt bậc nhất và phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để tính toán các đặc trưng dao động của dầm.
2.1. Tải trọng động
Tải trọng động được mô hình hóa như các lực di động hoặc lực điều hòa di động. Ảnh hưởng của tải trọng di động đến dao động của dầm được đánh giá thông qua các tham số như vận tốc, tần số lực kích động và số lượng lực di động. Kết quả cho thấy, vận tốc và tần số lực kích động có ảnh hưởng lớn đến độ võng và tần số dao động của dầm.
2.2. Phương pháp số và thuật toán Newmark
Phương pháp phương pháp số được sử dụng để giải phương trình chuyển động của dầm. Thuật toán Newmark được áp dụng để tích phân trực tiếp các phương trình vi phân, đảm bảo độ chính xác và ổn định trong tính toán. Kết quả số được so sánh với các mô hình phần tử khác nhau để kiểm tra tính hiệu quả của phương pháp.
III. Kết quả số và thảo luận
Luận án trình bày các kết quả số nhận được từ phân tích, tính toán các bài toán cụ thể. Ảnh hưởng của lỗ rỗng vi mô, nhiệt độ môi trường và các tham số vật liệu, tải trọng đến đáp ứng động lực học của dầm được thảo luận chi tiết. Kết quả cho thấy, lỗ rỗng vi mô và nhiệt độ cao làm giảm độ cứng và tăng biến dạng của dầm, dẫn đến thay đổi đáng kể trong tần số dao động và độ võng của dầm.
3.1. Ảnh hưởng của lỗ rỗng vi mô
Lỗ rỗng vi mô làm giảm mô-đun đàn hồi và độ cứng của dầm, dẫn đến giảm tần số dao động và tăng độ võng của dầm. Kết quả số cho thấy, tỷ lệ thể tích lỗ rỗng càng lớn, ảnh hưởng này càng rõ rệt, đặc biệt trong môi trường nhiệt độ cao.
3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng đến các hệ số đàn hồi và độ cứng của dầm. Nhiệt độ cao làm giảm mô-đun đàn hồi và tăng biến dạng nhiệt, dẫn đến thay đổi đáng kể trong dao động dầm FGM. Kết quả số cho thấy, trường nhiệt độ phi tuyến có ảnh hưởng lớn hơn so với trường nhiệt độ đều.
