Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành vật liệu xây dựng cũng đã phát minh và sử dụng nhiều loại vật liệu tiên tiến và một trong số đó chính là vật liệu có lỗ rỗng. Đây là loại vật liệu có khả năng chịu nhiệt và cách âm hiệu quả, đặc biệt là sử dụng làm kết cấu trong công trình xây dựng. Nghiên cứu này dựa trên lời giải dạng giải tích để chỉ ra đáp ứng dao động riêng của dầm hai lớp làm từ vật liệu chứa lỗ rỗng vi mô, tựa trên nền đàn hồi hai hệ số với điều kiện biên tựa đơn hai đầu và chịu tải nén dọc theo trục dầm.
Trong thực tế kỹ thuật xây dựng, khi kết cấu chính được đặt tựa trên một kết cấu khác, người ta có thể mô tả như kết cấu chính tựa trên nền đàn hồi. Mặt khác, để giảm trọng lượng của các kết cấu, các nhà khoa học có thể áp dụng nhiều giải pháp khác nhau như sử dụng vật liệu nhẹ hoặc tối ưu hóa thiết kế kết cấu. Trong số đó, việc tạo ra các lỗ rỗng bên trong vật liệu được xem là một phương pháp hiệu quả.
Hình 1. Dầm hai lớp có lỗ rỗng chịu nén dọc theo trục dầm
Bên cạnh tác dụng làm giảm khối lượng, sự tồn tại của các lỗ rỗng còn giúp cải thiện khả năng cách âm và cách nhiệt của vật liệu so với vật liệu đặc. Nhờ những ưu điểm này, vật liệu có lỗ rỗng ngày càng được quan tâm và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật, đặc biệt là trong ngành Xây dựng.
Việc tính toán đáp ứng của các kết cấu dầm trên nền đàn hồi cũng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu và đã đạt được một số thành quả. Liên [1] đã kết hợp giữa lý thuyết dầm dạng hàm lượng giác và phần tử hai điểm nút để phân tích dao động tự do của dầm nhiều lớp có lỗ rỗng.
Trên cơ sở nhiều lý thuyết biến dạng cắt khác nhau, Trường và các cộng sự [2] đã phân tích dao động của dầm nhiều lớp có lớp bề mặt là vật liệu FGM và lớp lõi là vật liệu FGM dưới nhiều điều kiện biên khác nhau trên cơ sở phương pháp Ritz. Chen và cộng sự [3] cũng xuất phát từ phương pháp Ritz để nghiên cứu dao động tự do và dao động cưỡng bức của dầm được chế tạo từ vật liệu có lỗ rỗng. Charles [4] đã dựa trên lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất để chỉ rõ uốn tĩnh của dầm tựa trên nền đàn hồi. Zghal và các đồng nghiệp [5] đã áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn để làm rõ ảnh hưởng của lỗ rỗng vật liệu đến đáp ứng uốn tĩnh của dầm.
Trên cơ sở các kết quả đã nghiên cứu rộng rãi, ta có thể nhận thấy rằng bài toán dao động riêng của dầm hai lớp làm từ vật liệu có lỗ rỗng, tựa trên nền đàn hồi và chịu tác dụng của tải trọng nén dọc theo trục dầm, vẫn chưa được chỉ ra cụ thể bằng công thức giải tích cụ thể. Đây là cách tiếp cận có ý nghĩa thực tiễn vì công thức giải tích cho phép đánh giá nhanh ảnh hưởng của các tham số thiết kế mà không cần chạy mô phỏng số.
Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là thiết lập công thức chính xác xác định tần số dao động riêng của dầm hai lớp có lỗ rỗng vi mô, tựa trên nền đàn hồi Pasternak, chịu tải trọng nén dọc trục, trên cơ sở lý thuyết dầm Timoshenko và nghiệm Navier."
Bài báo đã đề xuất lời giải dạng Navier để nghiên cứu dao động riêng của dầm hai lớp tựa trên nền đàn hồi, vật liệu có lỗ rỗng vi mô và chịu tải trọng nén dọc theo trục dầm. Các công thức tính toán được tìm ra trên cơ sở lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất Timoshenko và được kiểm chứng với các kết quả tính bằng cả phương pháp gần đúng và phương pháp giải tích để khẳng định tính đúng đắn của lý thuyết đã thiết lập.
Nghiên cứu này cũng chỉ ra các tính toán số và kèm theo các thảo luận cụ thể đối với tham số hình học và vật liệu của dầm, của lực nén nhằm giúp các nhà khoa học hiểu được quy luật của các đáp ứng tần số, từ đó hiểu rõ hơn cơ chế và quy luật đáp ứng của dầm nhiều lớp trong thực tế. Đây cũng là cơ sở khoa học giúp thiết kế hiệu quả các kết cấu dạng dầm trong kỹ thuật xây dựng một cách có hiệu quả cao.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Buildata
