I. Giới thiệu
Luận văn này tập trung vào phân tích ứng xử nhiệt cơ của dầm phân lớp chức năng chịu tải trọng điều hòa di động. Mục tiêu chính là nghiên cứu sự biến đổi của vật liệu phân lớp chức năng (FGM) dưới tác động của nhiệt độ và tải trọng di động. Vật liệu FGM được mô tả bằng quy luật hàm lũy thừa theo chiều dày dầm, giúp giảm ứng suất tập trung và cải thiện tính năng cơ học. Phương trình chuyển động của dầm được thiết lập dựa trên nguyên lý năng lượng Hamilton và giải bằng phương pháp Newmark. Chương trình máy tính viết bằng MATLAB được sử dụng để phân tích ứng xử động lực học của dầm.
1.1. Mục tiêu và nhiệm vụ
Mục tiêu của luận văn là phân tích ứng xử nhiệt cơ của dầm FGM chịu tải trọng điều hòa di động trong môi trường nhiệt. Các nhiệm vụ bao gồm: tìm hiểu đặc tính vật liệu FGM, xây dựng mô hình toán học, thiết lập phương trình vi phân chuyển động, viết chương trình máy tính, và khảo sát các thông số ảnh hưởng đến ứng xử của dầm.
1.2. Phương pháp thực hiện
Phương pháp nghiên cứu dựa trên lý thuyết dầm Timoshenko và nguyên lý Hamilton. Phương trình chuyển động được biểu diễn dưới dạng phương trình Lagrange với hàm dạng chuyển vị là hàm lượng giác. Chương trình MATLAB được viết để giải phương trình và so sánh kết quả với các nghiên cứu trước đó.
II. Tổng quan
Chương này giới thiệu tổng quan về vật liệu phân lớp chức năng (FGM) và các ứng dụng của chúng. FGM là loại vật liệu composite có đặc tính biến đổi liên tục theo chiều dày, giúp giảm ứng suất tập trung và cải thiện khả năng chịu nhiệt. Vật liệu FGM thường là sự kết hợp giữa kim loại và gốm, với kim loại đóng vai trò chịu lực và gốm chịu nhiệt. Các nghiên cứu trong và ngoài nước về FGM cũng được trình bày, cho thấy sự quan tâm ngày càng tăng đối với loại vật liệu này.
2.1. Khái niệm và đặc tính
Vật liệu phân lớp chức năng (FGM) là loại composite có đặc tính biến đổi liên tục theo chiều dày, giúp giảm ứng suất tập trung. Vật liệu này thường kết hợp giữa kim loại và gốm, với kim loại chịu lực và gốm chịu nhiệt. Sự biến đổi liên tục của vật liệu giúp cải thiện tính năng cơ học và nhiệt học.
2.2. Ứng dụng của FGM
FGM được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như hàng không, vũ trụ, đóng tàu, và xây dựng. Vật liệu này có khả năng chịu nhiệt độ cao và tải trọng cơ học, giúp giảm khối lượng và tăng hiệu suất của kết cấu.
III. Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày cơ sở lý thuyết để phân tích ứng xử nhiệt cơ của dầm FGM. Mô hình toán học được xây dựng dựa trên lý thuyết dầm Timoshenko và nguyên lý Hamilton. Phương trình chuyển động của dầm được thiết lập dưới dạng phương trình Lagrange với hàm dạng chuyển vị là hàm lượng giác. Phương pháp Newmark được sử dụng để giải phương trình chuyển động trong miền thời gian.
3.1. Mô hình bài toán
Mô hình bài toán dầm FGM chịu tải trọng điều hòa di động được xây dựng dựa trên lý thuyết dầm Timoshenko. Phương trình chuyển động được thiết lập bằng nguyên lý Hamilton và biểu diễn dưới dạng phương trình Lagrange.
3.2. Phương pháp giải
Phương pháp Newmark được sử dụng để giải phương trình chuyển động của dầm trong miền thời gian. Chương trình MATLAB được viết để phân tích ứng xử động lực học của dầm và so sánh kết quả với các nghiên cứu trước đó.
IV. Kết quả và thảo luận
Chương này trình bày các kết quả phân tích ứng xử nhiệt cơ của dầm FGM chịu tải trọng điều hòa di động. Các thông số ảnh hưởng như nhiệt độ, vận tốc tải trọng, và tỷ lệ vật liệu được khảo sát chi tiết. Kết quả cho thấy sự thay đổi nhiệt độ ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử của dầm, đặc biệt là độ cứng và tần số dao động. Các kết quả này được so sánh với các nghiên cứu trước đó để đánh giá độ tin cậy.
4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ thay đổi ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính vật liệu của dầm FGM, làm thay đổi độ cứng và tần số dao động. Kết quả phân tích cho thấy sự thay đổi nhiệt độ làm giảm độ cứng của dầm và tăng biên độ dao động.
4.2. Ảnh hưởng của vận tốc tải trọng
Vận tốc tải trọng di động ảnh hưởng đến ứng xử động lực học của dầm. Khi vận tốc tăng, biên độ dao động của dầm cũng tăng, đặc biệt là ở các tần số cộng hưởng.
V. Kết luận và hướng phát triển
Luận văn đã phân tích thành công ứng xử nhiệt cơ của dầm FGM chịu tải trọng điều hòa di động. Các kết quả cho thấy sự thay đổi nhiệt độ và vận tốc tải trọng ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử của dầm. Hướng phát triển tiếp theo là nghiên cứu ứng dụng FGM trong các kết cấu phức tạp hơn và cải thiện phương pháp phân tích để tăng độ chính xác.
5.1. Kết luận
Luận văn đã phân tích thành công ứng xử nhiệt cơ của dầm FGM chịu tải trọng điều hòa di động. Các kết quả cho thấy sự thay đổi nhiệt độ và vận tốc tải trọng ảnh hưởng đáng kể đến ứng xử của dầm.
5.2. Hướng phát triển
Hướng phát triển tiếp theo là nghiên cứu ứng dụng FGM trong các kết cấu phức tạp hơn và cải thiện phương pháp phân tích để tăng độ chính xác.
