I. Tổng quan
Luận văn này tập trung vào việc phân tích ứng xử của dầm composite sử dụng lý thuyết biến dạng cắt cao. Vật liệu composite ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong xây dựng. Các cấu kiện làm từ vật liệu này có ưu điểm vượt trội về cường độ, độ cứng và trọng lượng nhẹ. Lý thuyết dầm cổ điển không thể áp dụng cho dầm dày, do đó lý thuyết biến dạng cắt bậc cao (HOBT) đã được phát triển để khắc phục những hạn chế này. HOBT cho phép tính toán chính xác hơn về ứng suất và biến dạng của dầm composite, từ đó nâng cao hiệu quả thiết kế và ứng dụng trong thực tế.
1.1. Vật liệu composite
Vật liệu composite được định nghĩa là vật liệu hợp thành từ hai hoặc nhiều loại vật liệu khác nhau, nhằm tạo ra những thuộc tính lý tưởng mà vật liệu thông thường không có. Các loại composite có thể được phân loại theo cấu tạo và tính chất. Composite cấu tạo từ các lớp sợi có khả năng gia tăng cường độ và độ cứng, đồng thời giảm trọng lượng. Việc nghiên cứu và phát triển các lý thuyết về vật liệu composite là rất cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong xây dựng và công nghiệp.
II. Phân tích dao động và ổn định của dầm composite
Chương này trình bày chi tiết về phương pháp phân tích dao động và ổn định của dầm composite sử dụng lý thuyết biến dạng cắt cao. Nguyên tắc chuyển trục tọa độ là rất quan trọng trong việc mô tả chính xác thuộc tính của vật liệu composite. Ma trận độ cứng của vật liệu được xác định dựa trên các hằng số độc lập, cho phép tính toán ứng suất và biến dạng trong dầm. Lý thuyết biến dạng cắt bậc cao được áp dụng để phân tích ứng xử của dầm composite, giúp xác định tần số dao động và lực ổn định tới hạn.
2.1. Nguyên tắc chuyển trục tọa độ
Việc chuyển trục tọa độ giữa hệ trục tổng thể và hệ trục địa phương là cần thiết để mô tả chính xác ứng xử của dầm composite. Hệ trục tọa độ địa phương được xác định theo hướng sợi, trong khi hệ trục tổng thể được đặt ở mặt trung bình của dầm. Mối quan hệ giữa hai hệ trục này cho phép tính toán chính xác các ứng suất và biến dạng trong dầm, từ đó nâng cao độ chính xác trong thiết kế và phân tích kết cấu.
2.2. Lý thuyết biến dạng cắt bậc cao
Lý thuyết biến dạng cắt bậc cao cho phép mô tả chính xác hơn về ứng suất và biến dạng trong dầm composite. Sau khi biến dạng, đường tiếp tuyến của mặt cắt ngang không còn vuông góc với mặt trung bình của dầm. Các phương trình ứng xử được thiết lập dựa trên lý thuyết này, giúp xác định mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng trong dầm composite. Việc áp dụng lý thuyết này trong phân tích giúp cải thiện độ chính xác và hiệu quả trong thiết kế kết cấu.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả phân tích cho thấy rằng việc sử dụng lý thuyết biến dạng cắt cao mang lại những cải tiến đáng kể trong việc dự đoán ứng xử của dầm composite. Các bài toán tính toán tần số dao động và lực ổn định được thực hiện với nhiều điều kiện biên khác nhau, cho thấy sự ảnh hưởng của các yếu tố như tỉ lệ chiều dài và chiều sâu của tiết diện dầm. Kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong thiết kế và thi công các công trình xây dựng.
3.1. Phân tích số liệu
Các số liệu thu được từ phân tích cho thấy rằng lực ổn định tới hạn của dầm composite thay đổi theo tỉ lệ chiều dài và chiều sâu của tiết diện. Sự thay đổi góc xoay của hướng sợi cũng có ảnh hưởng lớn đến tần số dao động tự nhiên. Những kết quả này cung cấp cơ sở cho việc tối ưu hóa thiết kế dầm composite trong các ứng dụng thực tế.
