Tên luận án:
ỨNG DỤNG VẬT LIỆU ÁP ĐIỆN TRONG ĐÁNH GIÁ TRẠNG THÁI KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH
Ngành:
Cơ kỹ thuật (Mã số: 9 52 01 01)
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án tập trung vào lĩnh vực Kiểm tra sức khỏe công trình (SHM), đặc biệt là việc phát hiện hư hỏng, vết nứt trong các kết cấu. Phương pháp chẩn đoán dựa trên dao động được đánh giá là hiệu quả, và việc tích hợp vật liệu thông minh như vật liệu áp điện giúp nâng cao đáng kể hiệu quả này. Vật liệu áp điện có khả năng hoạt động như cảm biến/bộ kích động và là một phần của kết cấu, cho phép thực hiện SHM tự động trong thời gian thực. Nghiên cứu này đặc biệt quan tâm đến vấn đề chẩn đoán hư hỏng trong các kết cấu hỗn hợp làm từ vật liệu có cơ lý tính biến thiên liên tục (FGM).
Mục tiêu chính của luận án là nghiên cứu dầm FGM áp điện có vết nứt để phát triển một phương pháp chẩn đoán vết nứt sử dụng vật liệu áp điện. Phương pháp nghiên cứu được áp dụng là phương pháp độ cứng động lực, một phương pháp bán giải tích được minh họa bằng các kết quả tính toán số trong môi trường MATLAB.
Những đóng góp mới của luận án bao gồm:
- Phát triển mô hình độ cứng động của dầm FGM được gắn miếng áp điện, từ đó phân tích sự phụ thuộc của tần số riêng vào độ dày và vị trí của miếng áp điện. Kết quả cho thấy tần số riêng có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào các yếu tố này, và sự hiện diện của miếng áp điện làm tăng tương tác giữa dao động dọc trục và dao động uốn.
- Đề xuất mô hình dầm FGM bị nứt với lớp áp điện, áp dụng để tính toán và phân tích các đặc trưng dao động của kết cấu dầm kép phụ thuộc vào vị trí và độ sâu vết nứt, cung cấp cơ sở dữ liệu cho bài toán chẩn đoán vết nứt. Điện tích cảm biến dao động được tạo ra trong lớp áp điện do dạng dao động riêng là dấu hiệu quan trọng để chẩn đoán vết nứt.
- Áp dụng phương pháp đường đồng mức để chẩn đoán vết nứt trong dầm FGM bằng cách sử dụng điện tích cảm biến dao động, cho phép thu được nghiệm duy nhất cho bài toán chẩn đoán vị trí vết nứt trong dầm có điều kiện biên đối xứng.
Các kết quả cho thấy cảm biến áp điện phân bố ưu việt hơn so với cảm biến thông thường trong chẩn đoán vết nứt, đặc biệt khi sử dụng tín hiệu cơ điện. Tác giả cũng đề xuất việc kiểm chứng bằng thực nghiệm là hướng nghiên cứu tiếp theo.
Mục lục chi tiết:
- Chương 1 trình bày tổng quan về vật liệu áp điện và ứng dụng vật liệu áp điện để chẩn đoán kỹ thuật công trình.
- Chương 2 trình bày mô hình độ cứng động cho dầm FGM có miếng vá áp điện và từ đó phân tích sự phụ thuộc của tần số dao động riêng của dầm vào chiều dày và vị trí của miếng áp điện.
- Chương 3 phát triển mô hình dầm FGM bị nứt với lớp áp điện, được sử dụng để khảo sát ảnh hưởng của vết nứt và các thông số vật liệu lên tần số riêng, dạng dao động riêng của dầm và điện tích sinh ra trong lớp áp điện bởi các dạng dao động riêng được gọi là điện tích cảm biến dao động.
- Chương 4 đưa ra kết quả ứng dụng phương pháp đường đồng mức điện tích cảm biến dao động để chẩn đoán vết nứt trong dầm FGM.
- Kết luận trình bày những kết quả chính đã thu được của luận án và đề xuất một số vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu của tác giả.