NCKH: Xác định vị trí vết nứt trong dầm fgm bằng phân tích wavelet dừng các dạng dao động riêng

NCKH Xác định vị trí vết nứt trong dầm fgm bằng phân tích wavelet dừng các dạng dao động riêng trình bày các kết quả nghiên cứu mới về việc xác định vết nứt trong các kết cấu hệ dầm bằng vật liệu có cơ tính biến thiên (FGM) dựa trên phân tích wavelet dừng (SWT) các dạng dao động riêng có kể đến ảnh hưởng của nhiễu trắng Gausian. Các dạng dao động riêng được xác định từ mô hình phần tử thanh FGM chịu kéo, nén và uốn có nhiều vết nứt theo mô hình lò xo bằng phương pháp độ cứng động lực (DSM)

NCKH: Xác định vị trí vết nứt trong dầm fgm bằng phân tích wavelet dừng các dạng dao động riêng

1. Mở đầu

Vật liệu có cơ tính biến thiên (FGM) được làm từ hỗn hợp của gốm và kim loại, có khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn của gốm và độ bền cơ học cũng như làm giảm ứng suất nhiệt của kim loại. Đây là một loại vật liệu composite thế hệ mới, có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật trong môi trường nhiệt độ cao như là hàng không vũ trụ, lò phản ứng hạt nhân, máy phát điện hay công nghiệp ô tô. Với các ưu điểm đó, vật liệu FGM được sử dụng cho các kết cấu, chi tiết quan trọng thường xuyên làm việc trong môi trường khắc nghiệt

2. Nội dung

2.1 Tổng quan

Vết nứt hay hư hỏng xuất hiện trong kết cấu FGM ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng làm việc của cấu kiện. Do đó, vấn đề xác định vết nứt trong kết cấu FGM là thực sự cần thiết và đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước. Hầu hết các nghiên cứu hiện nay về xác định vị trí vết nứt trong kết cấu đều sử dụng phương pháp thí nghiệm không phá hủy dựa trên các đặc trưng động lực như là tần số, dạng dao động riêng, hàm phản ứng tần số,... Các đặc trưng động lực học của Các đặc trưng động lực học của dầm FGM có vết nứt được xác định bằng các phương pháp giải tích [1–6], phương pháp bán giải tích Galerkin [7], phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) [8–10], và phương pháp độ cứng động lực (DSM) [11–14]

2.2 Xác định dạng dao động riêng của dầm có nhiều vết nứt bằng DSM

Các hệ thức cơ bản

Xét dầm có chiều dài L, tiết diện chữ nhật với kích thước A = b × h được chế tạo từ vật liệu FGM (Hình 1) với hàm đặc trưng vật liệu có dạng lũy thừa [21]

Trong miền tần số, phương trình dao động của dầm có dạng [21]

2.3 Phân tích wavelet và SWT

Phân tích wavelet bắt đầu bằng việc chọn một hàm wavelet cơ bản (x) (gọi là wavelet mẹ). Phân tích wavelet liên tục (CWT) được định nghĩa là [21]

Kết quả CWT là hệ số wavelet C(a; b) thể hiện sự tương quan giữa hàm số wavelet và tín hiệu phân tích f(x). Vì thế, các thay đổi đột ngột trong f(x) sẽ tạo ra các hệ số wavelet có biên độ lớn, đây là đặc điểm để xây dựng phương pháp nhận dạng vết nứt dựa trên phân tích wavelet của tín hiệu. Tín hiệu ban đầu f(x) có thể được tái tạo từ các hệ số wavelet C(a; b)

3. Kết luận

Trong bài báo này, các tác giả đã trình bày các kết quả nghiên cứu mới về việc xác định vết nứt trong dầm FGM (dầm đơn giản, dầm liên tục nhiều nhịp) có nhiều vết nứt dựa trên phân tích SWT đối với các dạng dao động riêng có kể đến ảnh hưởng của nhiễu trắng Gausian. Tần số và các dạng dao động riêng được xác định từ mô hình phần tử thanh đàn hồi chịu kéo, nén và uốn có nhiều vết nứt theo mô hình lò xo bằng phương pháp độ cứng động lực. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp này có tính khả thi, hiệu quả và có thể áp dụng vào thực tế

4. Tài liệu tham khảo

Ke, L. L., Yang, J., Kitipornchai, S., Xiang, Y. (2009). Flexural vibration and elastic buckling of a cracked Timoshenko beam made of functionally graded materials. Mechanics of Advanced Materials and Structures, 16(6):488–502.

Yang, J., Chen, Y., Xiang, Y., Jia, X. L. (2008). Free and forced vibration of cracked inhomogeneous beams under an axial force and a moving load. Journal of Sound and Vibration, 312(1-2):166–181.

Aydin, K. (2013). Free vibration of functionally graded beams with arbitrary number of surface cracks. European Journal of Mechanics-A/Solids, 42:112–124.

- Nhấn nút TẢI VỀ hoặc XEM ONLINE để tham khảo đầy đủ nội dung NCKH kiến trúc- xây dựng trên-

Ngày:07/09/2020 Chia sẻ bởi:Minh Ngoan

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM