Phân tích tương tác động lực học bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của sóng nổ

Nội dung tài liệu: Phân tích tương tác động lực học bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của sóng nổ

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ LƯƠNG SĨ HOÀNG PHÂN TÍCH TƯƠNG TÁC ĐỘNG LỰC HỌC BỂ CHỨA CHẤT LỎNG CHỊU TÁC DỤNG CỦA SÓNG NỔ Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình đặc biệt Mã số: 62 58 02 06 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2016
2. CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Vũ Ngọc Quang 2. GS. TSKH Nguyễn Văn Hợi Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo Quyết định số /QĐ-HV, ngày tháng năm 2016 của Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp tại Học viện Kỹ thuật Quân sự vào hồi: giờ ngày tháng năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân sự - Thư viện Quốc gia
3. DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 1. Vũ Ngọc Quang, Lương Sĩ Hoàng (2015), “Tương tác động lực học chất lỏng – bể chứa đàn hồi”, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, số 169 (tháng 7–2015), trang 146 – 155. 2. Vũ Ngọc Quang, Lương Sĩ Hoàng (2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng bề mặt đến trường áp lực trong bể chứa”, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, số tháng 4–2015, trang 46 – 49. 3. Vũ Ngọc Quang, Lương Sĩ Hoàng (2015), “Xây dựng mô hình tính bể chứa chất lỏng đặt ngầm chịu tác dụng của tải trọng nổ trên không”, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, số tháng 5–2015, trang 113 – 116. 4. Lương Sĩ Hoàng, Vũ Ngọc Quang (2015), “Tính toán động lực học bể chứa thành mỏng chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ”, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, số tháng 7–2015, trang 79 – 83. 5. Lương Sĩ Hoàng, Nguyễn Văn Hợi, Vũ Ngọc Quang, (2015), “Phân tích động lực học bể chứa chất lỏng dạng kết cấu thành mỏng đặt ngầm trong đất dưới tác dụng của nổ”, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, số tháng 9 –2015, trang 41 – 46.
4. 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu Kết cấu bể chứa chất lỏng là loại kết cấu khá phổ biến trong các ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp. Các bể chứa này càng có ý nghĩa quan trọng trong lĩnh vực Quốc phòng, đặc biệt đối với các vùng biển, đảo xa bờ (như quần đảo Trường sa, vùng biển DK1) để chứa nước ngọt và xăng dầu, phục vụ cho sinh hoạt, sẵn sàng chiến đấu và chiến đấu của quân đội. Trong quá trình khai thác và sử dụng các bể chứa thường phải chịu tác dụng của các loại tải trọng động như động đất, nổ. Vì vậy, việc thiết kế xây dựng các công trình đặc thù như bể chứa chất lỏng chịu các tác dụng đặc biệt (động đất, nổ) với độ chính xác và an toàn cao đã lôi cuốn sự quan tâm của các nhà khoa học. Cho đến nay, các công trình nghiên cứu về các phương pháp tính toán, thiết kế các bể chứa chất lỏng chịu tải trọng động chủ yếu tập trung đối với tải trọng động đất, còn đối với tải trọng nổ đang ít được đề cập tới. Vì vậy, trong luận án này đề tài nghiên cứu được chọn theo hướng “Tính toán động lực học bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của sóng nổ”. Mục đích nghiên cứu của luận án - Xây dựng phương pháp, các phương trình và thuật toán tổng quát (chung cho các hệ làm việc theo mô hình không gian và mô hình phẳng) để tính toán động lực học bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của tải trọng động theo quan điểm tương tác đầy đủ giữa các thành phần trong hệ (nền đất, kết cấu bể chứa và chất lỏng). - Trên cơ sở phương pháp, các phương trình và thuật toán tổng quát, thiết lập các phương trình, thuật toán cụ thể và các phần mềm tính toán tương ứng để phân tích động lực học các bể chứa chất lỏng đặt nổi và đặt ngầm chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ làm việc theo mô hình mô hình biến dạng phẳng. - Nghiên cứu ảnh hưởng của mô hình tính và các tham số tính toán đến trạng thái chịu lực của kết cấu bể chứa chịu tác dụng của sóng nổ. Nội dung và phạm vi nghiên cứu - Tính bể chứa chất lỏng đặt nổi trên mặt đất và đặt ngầm trong
5. 2 môi trường đất đá (nền đất). - Mô hình biến dạng của vật liệu kết cấu bể chứa, chất lỏng và nền đất: đàn hồi tuyến tính. - Khi xây dựng các phương trình và thuật toán tổng quát để phân tích động lực học bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của tải trọng động theo quan điểm tương tác, mô hình làm việc của hệ nền đất - kết cấu bể chứa - chất lỏng sẽ sử dụng mô hình không gian (chung cho cả các hệ làm việc theo mô hình không gian và mô hình phẳng), còn khi thiết lập các phương trình và thuật toán cụ thể, các phần mềm tính toán tương ứng và nghiên cứu bằng số để phù hợp với khối lượng của luận án chỉ sử dụng mô hình bài toán phẳng. - Tải trọng: tải trọng động do sóng nổ gây ra. Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng các phương pháp số, kết hợp với thử nghiệm số trên máy tính. Cấu trúc của luận án Toàn bộ nội dung luận án được trình bày trong 4 chương, phần kết luận chung, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục. Nội dung luận án bao gồm 117 trang, 07 bảng biểu, 65 hình vẽ và đồ thị, 81 tài liệu tham khảo, 05 bài báo khoa học phản ánh nội dung của luận án. Phần phụ lục trình bày mã nguồn của các chương trình đã lập trong luận án. Chƣơng 1 TỔNG QUAN 1.1. Các dạng bể chứa chất lỏng thƣờng gặp trong thực tế xây dựng ở Việt Nam và trên thế giới Đã tiến hành tổng quan về các dạng bể chứa, phân loại bể chứa, tính năng sử dụng và các ưu nhược điểm của từng loại bể chứa. 1.2. Các mô hình và phƣơng pháp tính ể chứa chất lỏng chịu tác dụng của tải trọng động Tổng quan các mô hình, phương pháp tính kết cấu bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của tải trọng động theo hai quan điểm sau: - Quan điểm tính kết cấu bể chứa làm việc độc lập. - Quan điểm tính kết cấu bể chứa có kể đến sự tương tác giữa các miền kết cấu, chất lỏng và nền đất (quan điểm tương tác).
6. 3 1.3. Kết luận chƣơng 1 Từ các nội dung đã tổng quan rút ra một số kết luận: 1. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế - xã hội các bể chứa chất lỏng được xây dựng ngày càng nhiều (cả về quy mô và số lượng), trong cả lĩnh vực công trình dân dụng và công trình Quốc phòng. Trong quá trình khai thác và sử dụng các loại bể chứa này thường phải chịu các loại tải trọng động gây ra nguy cơ mất an toàn lớn như động đất, nổ (do bom đạn, thuốc nổ, ga hóa lỏng, xăng, dầu ). 2. Các công trình nghiên cứu về các phương pháp tính toán các bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của tải trọng động chủ yếu giành cho động đất, còn đối với tác dụng của tải trọng gây ra do sóng nổ còn ít được quan tâm. 3. Các công trình nghiên cứu, tính toán về bể chứa chất lỏng chủ yếu tập trung vào các dạng bể chứa đặt nổi, còn đối với kết cấu bể chứa chất lỏng đặt ngầm trong môi trường đất đá rất ít được đề cập đến. 4. Các mô hình tính kết cấu bể chứa chất lỏng (đặt nổi, đặt ngầm) thường được sử dụng là mô hình tính kết cấu độc lập đối với các miền còn lại (chất lỏng, nền đất), hoặc tính kết cấu có kể đến sự tương tác với chất lỏng và nền đất nhưng với các mô hình tương tác đơn giản (thay chất lỏng bằng các khối lượng tập trung, thay tác dụng của chất lỏng và nền đất lên kết cấu bể chứa bằng các lò xo đàn hồi, ) chưa phản ánh đầy đủ sự làm việc thực của toàn hệ. Từ các nhận xét trên trong luận án chọn đề tài theo hướng “tính toán động lực học bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của sóng nổ” với mục đích nội dung, phạm vi và phương pháp nghiên cứu đã trình bày trong phần mở đầu của luận án. Chƣơng 2 THIẾT LẬP CÁC PHƢƠNG TRÌNH TỔNG QUÁT ĐỂ PHÂN TÍCH TƢƠNG TÁC ĐỘNG LỰC HỌC BỂ CHỨA CHẤT LỎNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Trong chương này xây dựng mô hình, phương pháp tính, các phương trình và thuật toán tổng quát (chung cho các hệ làm việc theo mô hình không gian và mô hình phẳng, bể chứa đặt nổi hoặc đặt
7. 4 ngầm) bằng phương pháp PTHH để tính toán động lực học bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của tải trọng động bất kỳ theo quan điểm tương tác đầy đủ giữa các thành phần trong hệ. 2.1. Các phƣơng trình cơ ản của thủy động lực học 2.1.1. Khái niệm và phân loại chất lỏng - Chất lỏng nén được là chất lỏng có mật độ khối thay đổi theo thời gian và các tọa độ không gian, còn chất lỏng không nén được là chất lỏng có mật độ khối không đổi theo thời gian và tọa độ không gian. - Chất lỏng nhớt là chất lỏng có ma sát nội (hay ma sát nhớt), còn chất lỏng lý tưởng là chất lỏng không có ma sát ma sát nhớt. 2.1.2. Các phƣơng trình thủy động lực học Trong luận án dẫn ra các phương trình chuyển động của chất lỏng đẳng nhiệt đối với trường hợp tổng quát (nhớt, nén được) và các trường hợp riêng của nó (chất lỏng nhớt không nén được; chất lỏng lý tưởng nén được và chất lỏng lý tưởng không nén được). 2.2. Khái niệm về các hệ tƣơng tác i t án tƣơng tác ết cấ - chất ỏng Hệ tương tác là hệ gồm nhiều miền và có các biến phụ thuộc lẫn nhau, các miền được mô tả bằng các mô hình vật lý khác nhau, trong đó không có một miền nào có thể giải độc lập nếu tách nó ra khỏi các miền khác và không có một biến số phụ thuộc nào có thể khử được một cách tường minh ở mức độ phương trình vi phân. Hệ kết cấu bể chứa-chất lỏng khi chịu tác dụng của tải trọng động thuộc hệ như vậy. Ở đây cả hệ chất lỏng và hệ kết cấu không thể giải độc lập với nhau do lực tương tác chưa biết trên bề mặt tiếp xúc của chúng. Các bài toán tương tác kết cấu - chất lỏng có thể chia làm 2 loại: bài toán trong (chất lỏng ở bên trong kết cấu) và bài toán ngoài (chất lỏng ở ngoài kết cấu). Bài toán bẻ chứa trong luận án thuộc bài toán trong. 2.3. Đặt bài toán, các giả thiết tính toán ể chứa và phƣơng trình chuyển động của chất lỏng Khảo sát kết cấu bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của tải trọng động bất kỳ (hình 2.3). Để giải bài toán đặt ra thừa nhận các giả thiết sau đây: - Chất lỏng lý tưởng (không nhớt, không xoáy), nén được, mật độ
8. 5 thay đổi ít, không tính đến ảnh hưởng của lực khối trong chất lỏng. - Kết cấu bể chứa có kích thước hữu hạn, vật liệu kết cấu biến dạng đàn hồi tuyến tính. - iên kết trên bề mặt tiếp x c chất lỏng - kết cấu bể chứa là liên kết 2 chiều và liên tục, chuyển vị tại điểm bất kỳ trong toàn hệ là nhỏ. Cần xác định trạng thái ứng suất - biến dạng (nội lực- chuyển vị) của kết cấu và áp lực chất lỏng lên bể chứa. ài toán sẽ được giải theo quan điểm tương tác động lực học giữa 2 miền: miền kết cấu bể chứa và miền chất lỏng. Hình 2.3. Mô hình khảo sát của hệ kết cấu bể chứa - chất lỏng Với các giả thiết trên, ta nhận được phương trình chuyển động đối với chất lỏng dưới dạng (phương trình Helmholtz): 1 2 p 2 (2.13) p 22 0, ctf  với: p - áp lực tại điểm khảo sát của chất lỏng, c f - tốc độ âm trong chất lỏng. Phương trình (2.13) cùng các điều kiện biên trên miền tiếp xúc kết cấu-chất lỏng cho phép xác định nghiệm duy nhất của bài toán. 2.4. các ương rìn PTHH tổng quá để phân tích ương tác động lực học k t cấu bể chứa chất lỏng 2.4.1. Các phƣơng trình PTHH tổng quát đối với miền chất lỏng Sơ đồ rời rạc hóa PTHH của miền chất lỏng tổng quát (3 chiều) tách ra từ bể chứa (hình 2.3) được thể hiện trên hình 2.4. Áp lực p tại điểm có tọa độ bất kỳ (x,y,z) trong PTHH của chất lỏng được xấp xỉ bằng biểu thức: p []{}, Nee p (2.21) trong đó: {}p e - véc tơ áp lực nút của PTHH chất lỏng; []N e - ma trận hàm dạng của PTHH chất lỏng.
9. 6 Hình 2.4. Sơ đồ rời rạc hóa PTHH đối với miền chất lỏng. a) lưới PTHH b) PTHH không gian dạng khối lục diện. Sử dụng phương trình chuyển động (2.13) và các điều kiện biên trên miền tiếp xúc kết cấu- chất lỏng, có thể nhận được phương trình chuyển động của phần tử chất lỏng thứ “e” dưới dạng: [M ]{}e p e []{} K e p e {} C e {} D e 0, (2.27) với: [MK ]ee ,[ ] -tương ứng là ma trận “tựa khối lượng” và ma trận “tựa độ cứng”, 1 [][][];Me N eT N e dV [K ]e (  [ N ] eT )(  [ N ] e ) dV ; c2 f V e V e {CD }ee ,{ } - các véc tơ phụ thuộc vào điều kiện biên của phần tử, e eT v e eT p n C f N dS, D N dS, t n Se Se b * vn - vận tốc của chất lỏng theo phương pháp tuyến với thành bể; n- phương pháp tuyến ngoài đối với bề mặt của phần tử. Trƣờng hợp 1: Bề mặt PTHH chất lỏng tiếp xúc với kết cấu bể chứa (thuộc biên Sb1 ). Véc tơ chuyển vị tại điểm bất kỳ (x,y,z) trong PTHH của kết cấu trên miền tiếp xúc kết cấu- chất lỏng được xấp xỉ bằng biểu thức: u  Ne ue , (2.38a) trong đó: {}u e - véc tơ chuyển vị nút của PTHH kết cấu tiếp xúc với chất lỏng; []N e - ma trận các hàm dạng của phần tử kết cấu. Phương trình (2.27), trong trường hợp này có dạng: [M ]{}e p e []{} K e p e [ M ]{} e u e 0, (2.41) với: []M e - ma trận “khối lượng kết hợp”,
10. 7 e eT T e []M f [][n][] N N dS ; e Sb1 {}u e - véc tơ gia tốc chuyển vị nút của PTHH kết cấu; []n - ma trận cột các cosin chỉ phương của pháp tuyến ngoài đối với mặt tiếp xúc kết cấu - chất lỏng. Trƣờng hợp 2: Bề mặt tự do PTHH chất lỏng (thuộc biên Sb2 ). Phương trình (2.27), trong trường hợp này chuyển tới dạng: ([M ]+[e Ms ]){} e p e [ K ]{} e p e 0, (2.48) với: []Ms e - ma trận “tựa khối lượng”, 1 [][][].Mse N eT N e dS (2.45) g e Sb2 Trƣờng hợp 3: Bề mặt PTHH chất lỏng vừa có một phần bề mặt tiếp xúc với kết cấu bể chứa (biên Sb1 ) vừa có một phần trùng với bề mặt tự do của miền chất lỏng (biên Sb2 ). Phương trình (2.27), trong trường hợp này có dạng: ([M ]e [ Ms ]){} e p e []{} K e p e [ M ]{} e u e 0. (2.50) Sử dụng các thủ tục của phương pháp “độ cứng trực tiếp” trong phương pháp PTHH, có thể nhận được phương trình chuyển động tổng quát của miền chất lỏng sau đây: [Mq ]{} p [ K ]{} p [ M ]{} u 0, (2.51) với: [Mq ]=[ M ] [ Ms ], (2.52) 2.4.2. Các phƣơng trình PTHH tổng quát đối với miền kết cấu Chuyển vị tại điểm bất kỳ (x,y,z) trong PTHH thứ “e” của kết cấu bể chứa vẫn được xấp xỉ như biểu thức (2.38a) ở trên. Phương trình chuyển động tổng quát đối với PTHH thứ “e” thuộc miền kết cấu có dạng: [M ]{}e u e []{} C e u e []{}-[]{} K e u e K e p e {} Q e 0, (2.75) trong đó: e eT e ; Ce c N eT N e dV ; M s  N  N dV       e V e V e eT e e K  B  D  B dV ; [K ]e [ N ] eT [n] T [ N ] e dS , e e V Sc1
11. 8 với: [MKCK ],[e ],[ e ],[ e ] e - tương ứng là ma trận khối lượng, ma trận độ cứng, ma trận cản phần tử và ma trận tiếp x c “tựa độ cứng”;{}Q e - véc tơ tải trọng nút; [NBD ]e ,[ ] e ,[ ] e - tương ứng là ma trận hàm dạng, ma trận biến dạng - chuyển vị và ma trận vật liệu của phần tử, s - khối lượng riêng của vật liệu kết cấu; c - hệ số cản nhớt của vật liệu kết cấu. Cũng bằng phương pháp “độ cứng trực tiếp” ta nhận được phương trình chuyển động của toàn miền kết cấu bể chứa tiếp xúc với chất lỏng dưới dạng: [M ]{} u []{} C u [ K ]{} u [ K ]{}{} p Q 0, (2.76) 2.4.3. Hệ phƣơng trình PTHH tổng quát để phân tích tƣơng tác động lực học kết cấu bể chứa chất lỏng Liên kết phương trình (2.76) với phương trình (2.51) ta nhận được hệ phương trình PTHH tổng quát để giải bài toán tương tác động lực học giữa kết cấu bể chứa đàn hồi với chất lỏng dưới dạng: [M ] [0]  { u } [ C ] [0]  { u } [][]KK   { u } { Q } (2.78)    . [M ] [ Mq ]  { p } [0] [0]  { p } [0] [K ]   { p } {0} 2.5. Phƣơng pháp giải i t án động tƣơng tác kết cấu bể chứa - chất lỏng Trong luận án trình bày phương pháp và thuật toán tích phân theo thời gian Newmark để giải bài toán dao động tự do và dao động cưỡng bức của hệ kết cấu bể chứa – chất lỏng theo hệ phương trình tương tác (2.78) đã thiết lập. Chƣơng 3 TÍNH BỂ CHỨA CHẤT LỎNG ĐẶT NỔI TRÊN MẶT ĐẤT CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG SÓNG NỔ Trong chương này, dựa trên cơ sở các phương trình tổng quát đã thiết lập trong chương 2, thiết lập các phương trình, thuật toán cụ thể bằng phương pháp PTHH và chương trình tính tương ứng để tính toán bằng số đối với bể chứa chất lỏng đặt nổi trên mặt đất theo mô hình phẳng dưới tác dụng của tải trọng sóng nổ. 3.1. Sơ đồ rời rạc hóa phần tử hữu hạn Khảo sát bể chứa chất lỏng đặt nổi trên mặt đất chịu tác dụng của áp lực sóng nổ và làm việc theo mô hình bài toán phẳng (hình 3.1).
12. 9 Hình 3.1. Mô hình khảo sát bể chứa chất lỏng đặt nổi Đối với bể chứa làm việc theo mô hình này sẽ đề cập đến hai loại kết cấu và các PTHH tương ứng dưới đây: - Kết cấu thành mỏng: Loại kết cấu này tương ứng với khung phẳng (hệ thanh). Khi rời rạc hóa PTHH đối với kết cấu này ta nhận được các PTHH dạng thanh phẳng chịu uốn cùng kéo – nén. - Kết cấu thành dày: Khi rời rạc hóa PTHH đối với kết cấu này ta nhận được các PTHH loại tấm phẳng làm việc trong trạng thái kéo – nén. Đối với chất lỏng làm việc theo mô hình phẳng, khi rời rạc hóa PTHH cũng sẽ nhận được các PTHH dạng tấm phẳng. Trên hình 3.2 là sơ đồ rời rạc hoá PTHH đối với hệ kết cấu bể chứa – chất lỏng với việc sử dụng các loại PTHH nói trên (thanh phẳng, tấm phẳng tam giác, tấm phẳng chữ nhật). a) Bể chứa với kết cấu thành mỏng b) Bể chứa với kết cấu thành dày Hình 3.2. Mô hình rời rạc hóa PTHH đối với hệ kết cấu bể chứa - chất lỏng 3.2. Thiết lập các ma trận PTHH đối với miền kết cấu Đã thiết lập các ma trận PTHH cụ thể (ma trận khối lượng []M e , ma trận độ cứng []K e , các véc tơ tải trọng quy nút của phần tử) cho các dạng phần tử: Phần tử thanh phẳng, phần tử tấm phẳng tam giác.
13. 10 3.3. Thiết lập các ma trận PTHH đối với miền chất ỏng Trên cơ sở các công thức đối với PTHH tổng quát đã thiết lập các ma trận PTHH cụ thể (ma trận “tựa khối lượng” [M ]ee ,[ Ms ] ; ma trận “tựa độ cứng” []K e ) cho các dạng phần tử tấm phẳng tam giác và phần tử tấm phẳng chữ nhật. 3.4. Thiết lập các ma trận PTHH trên iền tiếp c ết cấ - chất ỏng 3.4.1. Phần tử thanh của miền k t cấu ti p xúc phần tử phẳng của miền chất lỏng a) Phần tử thanh của miền kết cấu b) Phần tử thanh của miền kết cấu tiếp xúc với phần tử tấm phẳng tiếp xúc với phần tử tấm phẳng tam giác của miền chất lỏng chữ nhật của miền chất lỏng Hình 3.10. Mô hình phần tử thanh miền kết cấu tiếp x c với các phần tử phẳng miền chất lỏng Trên cơ sở công thức đối với PTHH tổng quát đã thiết lập ma trận tiếp x c “tựa độ cứng” đối với PTHH dạng thanh của miền kết cấu tiếp x c với PTHH tấm phẳng (dạng tam giác hoặc chữ nhật) của miền chất lỏng (hình 3.10) dưới dạng: T e dl 0 21 3ll 0 9 2 (3.48) K , 60 0 9 2ll 0 21 3 ( l - chiều dài PTHH kết cấu, d chiều rộng tiếp x c của các phần tử). Ma trận tiếp x c “tựa khối lượng” của phần tử được xác định theo e eT công thức (2.74): [][]MK f . 3.4.2. Phần tử phẳng miền kết cấu tiếp xúc phần tử phẳng của miền chất lỏng
14. 11 a) Phần tử tấm phẳng tam giác của b) Phần tử tấm phẳng tam giác của miền kết cấu tiếp xúc với phần tử tấm miền kết cấu tiếp xúc với phần tử tấm phẳng tam giác của miền chất lỏng phẳng chữ nhật của miền chất lỏng Hình 3.11. Mô hình phần tử phẳng miền kết cấu tiếp x c với các phần tử phẳng miền chất lỏng Sử dụng công thức đối với PTHH tổng quát đã thiết lập ma trận tiếp x c “tựa độ cứng” đối với PTHH dạng tấm phẳng tam giác của miền kết cấu tiếp x c với PTHH tấm phẳng (dạng tam giác hoặc chữ nhật) của miền chất lỏng (hình 3.10) dưới dạng: T e dL 0 2 0 1 , (3.58) K tg 6 0 1 0 2 (d, L- tương ứng là chiều dày và chiều dài cạnh 1-2 của phần tử). Ma trận tiếp x c “tựa khối lượng” của phần tử được xác định theo công thức (2.74): . 3.5. Chuyển đổi các ma trận của PTHH dạng thanh phẳng từ hệ tọa độ cục bộ sang hệ tọa độ chung Trong mục này dẫn ra các công thức chuyển đổi các ma trận của các PTHH dạng thanh từ hệ tọa độ cục bộ của phần tử về hệ tọa độ chung. 3.6. Phƣơng trình ch yển động của toàn hệ kết cấu – chất lỏng Từ các ma trận PTHH trên, sử dụng các thủ tục của phương pháp “độ cứng trực tiếp” trong phương pháp PTHH, đã nhận được phương trình chuyển động của hệ kết cấu bể chứa – chất lỏng dưới dạng phương trình (2.78). e eT 3.7. Tải trọng động[][]MK do sóng f nổ tác dụng lên kết cấu bể chứa đặt nổi trên mặt đất Tải trọng này được thừa nhận là phân bố đều lên thành bể trước và nóc bể, được xác định theo các công thức:
15. 12 n t , (3.75) p t Pmax fXK ( t ) P max 1  - Đối với trường hợp bể chứa đặt trong khu xa ( RH ): Áp lực tác dụng lên nóc bể chứa được xác định theo công thức tính siêu áp sóng bề mặt: P 1 RH , (3.76) PP 17 max  PR 7,2 2 Áp lực tác dụng lên thành bể trước được xác định theo công thức tính siêu áp sóng phản xạ chính diện: 2 6 P . (3.77) PPmax 2  P 7,2 -Đối với trường hợp bể chứa đặt trong khu gần ( RH ), áp lực sóng nổ tác dụng lên thành bể trước và nóc bể được xác định theo công thức tính siêu áp sóng phản xạ (3.77). Trong các công thức trên: P - siêu áp lớn nhất của sóng xung kích được xác định với các trường hợp khi nổ trên cao hoặc nổ sát trên mặt đất; R- khoảng cách từ điểm khảo sát đến tâm nổ; H - khoảng cách đứng từ điểm khảo sát đến tâm nổ. 3.8. Lập trình tính toán Trên cơ sở các phương trình, thuật toán nhận được ở trên, đã lập chương trình để tính toán động lực học bể chứa chất lỏng đặt nổi trên mặt đất chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ. Chương trình có tên GFS-01. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình MATLAB 2009a. 3.9. Tính toán số Bài toán 3.1: Tính các tần số và các dạng dao động riêng của bể chứa chất lỏng. Kết cấu bể có dạng chữ nhật, kích thước (8x20)m, tường và đáy bể tuyệt đối cứng, bề mặt phía trên của miền chất lỏng tiếp xúc với dầm đàn hồi. Hệ làm việc theo mô hình bài toán phẳng. Đã tính toán với hai trường hợp: hệ có dầm và hệ không có dầm trên bề mặt khối chất lỏng. Kết quả tính các tần số và các dạng dao động riêng hệ kết cấu – chất lỏng theo GFS-01 gần trùng khớp với kết quả trong chuyên khảo của Sandberg (1986), theo đó cho phép
16. 13 nhận xét chương trình GFS-01 có đủ độ tin cậy. Bài toán 3.2: Tính bể chứa chất lỏng thành dày với các kích thước cho trên hình 3.1 chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ. Hình 3.182. Sơ đồ hệ kết cấu bể chứa – chất lỏng chịu tải trọng sóng nổ 3 3 Vật liệu kết cấu bể chứa: Es 2,7 10 MPa; s 2500kg/m ;  0,3. Chất lỏng: f 1000kg/m3; c f =1500m/s; bỏ qua ảnh hưởng của sóng trên bề mặt tự do. Tải trọng: gây ra do sóng nổ lan truyền 2 trên mặt đất với các tham số: P 0,3 kG / cm . Đã tiến hành tính toán bằng số với hai trường hợp: Trường hợp 1 (TH1): Chất lỏng lý tưởng và nén được, Trường hợp 2 (TH2): Chất lỏng lý tưởng và không nén được. Trong cả hai trường hợp sẽ tính toán với các mức nước (h) tăng dần từ 1m đến 5m và không tính đến ảnh hưởng của sóng trên bề mặt tự do của chất lỏng. Trong bảng 3.3 là kết quả số của chuyển vị ngang lớn nhất (uxmax) tại nút 182 (thuộc n t đỉnh tường của kết cấu bể chứa) tương ứng với các Hình 3.193. Mô hình rời rạc hóa PTHH hệ mức nước khác nhau. kết cấu – chất lỏng
17. 14 Bảng 3.3. Chuyển vị ngang lớn nhất tại nút 182 Mức nước Chuyển vị ngang uxmax (cm) Chênh lệch h (m) Trường hợp 1 Trường hợp 2 umax (%) 5 2,620 2,780 6,11 4 3,210 3,330 3,74 3 3,390 3,460 2,06 2 3,510 3,560 1,42 1 3,620 3,640 0,55 Từ bảng 3.3, cho thấy, đối với cả 2 trường hợp giá trị chuyển vị ngang cực đại (uxmax) tại đỉnh kết cấu giảm dần khi mực nước trong bể tăng. Trong đó với cùng một mực nước giá trị uxmax tương ứng với chất lỏng không nén được lớn hơn đáng kể so với chất lỏng nén được và độ chênh lệch này tăng lên theo mực nước trong bể. Bài toán 3.3. Tính bể chứa chất lỏng thành mỏng chịu tải trọng sóng nổ. Bể chứa dạng hình chữ nhật, kích thước LxH= (6x6)m, chiều dày thành bể (đáy, tường, nóc) là 0,3m (hình 3.25). Các đặc trưng vật liệu của kết cấu bể và chất lỏng tương tự như bài toán 3.2, không tính đến ảnh hưởng của sóng trên bề mặt tự Hình 3.25. Sơ đồ hệ kết cấu bể do của miền chất lỏng. chứa - chất lỏng chịu tải trọng Bể chứa chịu tải trọng sóng nổ sóng nổ lan truyền trên mặt đất với tham số: siêu áp mặt sóng xung kích 2 P 0,2 kG / cm . Đã tiến hành tính toán bằng số đối với hai trường hợp: Trường hợp 1 (TH1): Bể chứa chất lỏng với cao trình mực nước h=5m. Trường hợp 2 (TH2): Bể không có chất lỏng. Hình 3.264. Mô hình rời rạc hóa PTHH của hệ kết cấu – chất lỏng
18. 15 2.5 15 Truong hop 1 Truong hop 1 Truong hop 2 2 Truong hop 2 10 1.5 1 5 0.5 0 0 Momen (Tm) Momen Chuyen(cm)vi -0.5 -5 -1 TH1: Uxmax=1.97cm, t=0.30s; Uxmin=-1.44cm, t=0.87s TH1: Mmax=11.83Tm, t=0.24s; Mmin=-7.94Tm, t=0.84s TH2: Uxmax=2.34cm, t=0.30s; Uxmin=-1.36cm, t=0.75s TH2: Mmax=13.73Tm, t=0.27s; Mmin=-6.02Tm, t=0.63s -1.5 -10 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 Thoi gian (s) Thoi gian (s) Hình 3.275. Đồ thị chuyển vị Hình 3.286. Đồ thị mômen uốn ngang theo thời gian tại nút 72 theo thời gian tại nút 25 (thuộc phần tử 49) Trên hình 3.27 là đồ thị chuyển vị ngang theo thời gian tại đỉnh tường trái (n t 72), tương ứng với trường hợp 1 và 2. Từ đồ thị này nhận thấy, biên độ chuyển vị ngang tại nút 72 của trường hợp 1 (bể có chứa chất lỏng) nhỏ hơn so với trường hợp 2 (bể không chứa chất lỏng), trong đó giá trị chuyển vị ngang lớn nhất của nút 72 ứng với trường hợp 1 là ux1max=1,97cm (tại thời điểm t=0,30s); trường hợp 2 là ux2max=2,34cm (tại thời điểm t=0,30s). Từ các đồ thị trên ta thấy, nội lực động trong kết cấu (tại mặt cắt đáy) của trường hợp 2 (bể không chứa chất lỏng) lớn hơn đáng kể so với trường hợp 1 (bể chứa chất lỏng). Trường áp lực trong miền chất lỏng và biểu đồ áp lực chất lỏng tác dụng lên kết cấu tại thời điểm t=0,24s (tương ứng với thời điểm mô men tại nút 25 thuộc phần tử 49 đạt giá trị lớn nhất) ứng với trường hợp 1 được thể hiện trong hình 3.30 và hình 3.31. Hình 3.30. Trường áp lực (kPa) Hình 3.317. Biểu đồ áp lực miền trong miền chất lỏng ch ấ t l ỏ ng lên thành bể tại thời điểm t=0,24s tại thời điểm t=0,24s
19. 16 Bài toán 3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng trên bề mặt tự do của miền chất lỏng. Trong bài toán 3.4 sẽ khảo sát ảnh hưởng của sóng này đến trường áp lực trong chất lỏng và nội lực – chuyển vị trong kết cấu. Bể chứa chất lỏng hình chữ nhật chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ lan truyền trên mặt đất với các số liệu đầu vào về kết cấu, chất lỏng và tải trọng như trong bài toán 3.2. Đã tiến hành tính toán với 2 trường hợp: + Trường hợp 1 (TH1): Có kể đến ảnh hưởng sóng bề mặt; + Trường hợp 2 (TH2): Bỏ qua ảnh hưởng của sóng bề mặt. Kết quả tính toán được cho trong các bảng 3.4 và bảng 3.5. ảng 3.4. Áp lực chất lỏng pmax tại n t 19 Mức nước Áp lực pmax (MPa) Chênh lệch h(m) Trường hợp 1 Trường hợp 2 (%) 5 0,0331 0,0327 -1,21 4 0,0337 0,0322 -4,45 3 0,0379 0,0361 -4,75 2 0,0289 0,0281 -2,77 1 0,0216 0,0208 -3,70 ảng 3.5. Áp lực chất lỏng pmax tại n t 111 Mức nước Áp lực pmax (MPa) Chênh lệch h(m) Trường hợp 1 Trường hợp 2 (%) 5 0,0235 0,0231 -1,70 4 0,0341 0,0336 -1,47 3 0,0536 0,0525 -2,05 2 0,0479 0,0449 -6,26 1 0,0216 0,0207 -4,17 Từ các kết quả tính toán ở trên có thể thấy, việc bỏ qua ảnh hưởng của sóng trên bề mặt chất lỏng làm cho giá trị áp lực chất lỏng tác dụng lên kết cấu bể nhỏ hơn từ 1,21% đến 6,26% so với trường hợp có kể đến sóng trên. C ương 4 TÍNH BỂ CHỨA CHẤT LỎNG ĐẶT NGẦM RONG MÔI RƯỜNG ĐẤ ĐÁ CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG SÓNG NỔ Dựa trên cơ sở phương pháp, các phương trình và thuật toán tổng quát thiết lập ở chương 2 và phát triển các kết quả đã nhận được ở chương 3, trong chương này thiết lập các phương trình, thuật toán cụ thể và phần mềm tính toán tương ứng để phân tích động lực học các
20. 17 bể chứa chất lỏng đặt ngầm trong môi trường đất đá (nền đất) chịu tác dụng của sóng nén trong đất do nổ trong không khí và nổ trong đất theo mô hình bài toán biến dạng phẳng. 4.1. Phƣơng trình ch yển động của hệ kết cấu bể chứa – chất lỏng – nền đất the phƣơng pháp PTHH 4.1.1. Đặt bài toán và các giả thiết tính toán Khảo sát bể chứa chất lỏng đặt ngầm trong môi trường đất đá (gọi tắt là nền đất) chịu tác dụng của áp lực sóng nén do nổ trong không khí hoặc nổ trong đất gây ra (hình 4.1). Hình 4.1. Mô hình khảo sát bể chứa chất lỏng đặt ngầm trong nền đất Khi xây dựng mô hình tính thừa nhận các giả thiết sau đây: - Chất lỏng lý tưởng (không nhớt, không xoáy), nén được, mật độ thay đổi ít, không tính đến ảnh hưởng của lực khối; - Kết cấu bể chứa có vật liệu biến dạng đàn hồi tuyến tính; - Nền có thể gồm nhiều lớp, trong m i lớp vật liệu là đồng nhất, đẳng hướng; - Hệ nền đất - kết cấu bể chứa - chất lỏng làm việc trong điều kiện của bài toán biến dạng phẳng, chuyển vị tại điểm bất kỳ trong toàn hệ là nhỏ; - iên kết trên bề mặt tiếp x c chất lỏng - kết cấu và kết cấu - nền đất là liên kết 2 chiều và liên tục. ài toán được giải theo mô hình tương tác với việc sử dụng phương pháp PTHH mà các phương trình tổng quát đã được thiết lập trong chương 2 và 3.
21. 18 4.1.2. Sơ đồ rời rạc hóa phần tử hữu hạn Sơ đồ rời rạc hoá PTHH đối với hệ nền đất - kết cấu bể chứa - chất lỏng với kết cấu bể chứa là thành mỏng và thành dày đựợc thể hiện trên hình 4.2, theo đó: - Đối với miền kết cấu và chất lỏng: như trong chương 3. - Đối với nền đất: được rời rạc hóa thành các phần tử tấm phẳng (tam giác hoặc chữ nhật) như đã thực hiện đối với kết cấu thành dày, trong đó các đặc tính cơ lý của của kết cấu bể chứa sẽ được thay bằng các đặc tính cơ lý của nền đất. a. Đối với kết cấu thành mỏng b. Đối với kết cấu thành dày Hình 4.2. Mô hình rời rạc hóa PTHH 4.1.3. Phƣơng trình ch yển động của hệ nền đất - kết cấu bể chứa - chất lỏng the phƣơng pháp PTHH phƣơng pháp giải Các ma trận đối với các PTHH của các miền trong hệ khảo sát đã được thiết lập trong chương 3. Phương trình chuyển động hệ nền đất -kết cấu bể chứa-chất lỏng có dạng tương tự như (2.78) trong chương 2. 4.2. Tải trọng nổ tác dụng lên bể chứa chất lỏng đặt ngầm trong ôi trƣờng đất đá Tải trọng nổ tác dụng lên bể chứa đặt ngầm trong môi trường đất đá là loại sóng nén gây ra do nổ trong không khí hoặc nổ trong đất và được xác định theo công thức tổng quát sau đây: p( z , t ) KT pm ( z ) f ( t ), (4.2) trong đó: p(,) z t - tải trọng nổ phân bố tác dụng lên kết cấu bể chứa; - hệ số tương tác sóng nén – kết cấu bể chứa; - giá trị cực KT  pm ()z đại của áp lực sóng nén trong đất tại vị trí tiếp xúc với kết cấu bể chứa; ft()- hàm thời gian; z- tham số điểm khảo sát trên bề mặt kết cấu bể chứa; t- thời gian.
22. 19 Đã dẫn ra công thức xác định áp lực sóng nén khi nổ xẩy ra trên không, trên mặt đất và nổ trong đất. 4.3. Lập trình tính toán Trên cơ sở các thuật toán nhận được từ các mục trên và phát triển chương trình GFS-01, đã lập chương trình để phân tích động lực học bể chứa chất lỏng đặt ngầm trong môi trường đất đá chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ. Chương trình có tên là GFS-02. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ lập trình MATLAB. 4.4. Tính toán số Bài toán 4.1: Tính bể chứa chất lỏng thành mỏng đặt ngầm trong đất chịu tác dụng của tải trọng do bom nổ trong đất gây ra. Es c f Hình 4.6. Sơ đồ tính toán của bể chứa thành mỏng đặt ngầm trong đất Bể chứa dạng chữ nhật làm bằng vật liệu thép có chiều dày 3cm, kích thước chiều rộng ( ) và chiều cao (H) là xH=(3x3)m. Mực nước trong bể h=2,5m (hình 4.6). 3 3 - Vật liệu kết cấu bể chứa: 206 10 MPa; s 7840kg/m ; 3 s 0,3. Chất lỏng: f 1000kg/m ; =1500m/s; bỏ qua ảnh hưởng của sóng trên bề mặt tự do. Nền đất: đồng nhất và đẳng 3 hướng, En 15MPa; n 1500kg/m ; n 0,35. - Tải trọng: áp lực sóng nén phân bố đều tác dụng theo phương 2 vuông góc với thành đứng bên trái của bể:  pm ()z =0,4(kG/cm ). Đã tiến hành tính toán bằng số đối với 2 trường hợp: Trường hợp 1 (TH1): Bể có chứa chất lỏng (h=2,5m); Trường hợp 2 (TH2): Bể không chứa chất lỏng.
23. 20 Hình 4.8. Sơ đồ rời rạc hóa PTHH phóng đại tách ra từ mô hình tổng thể Các kết quả tính toán động lực học hệ nền đất – kết cấu bể chứa – chất lỏng được dẫn ra trên các hình vẽ 4.9 đến hình 4.11. 0.8 3 Truong hop 1 Truong hop 1 Truong hop 2 Truong hop 2 0.6 2 0.4 1 0.2 0 0 Momen (kNm)Momen Chuyen(cm)vi -1 -0.2 -2 -0.4 TH1: Uxmax=0.60cm, t=0.24s; Uxmin=-0.41cm, t=0.44s TH1: Mmax=1.77kNm, t=0.30s; Mmin=-2.57kNm, t=0.46s TH2: Uxmax=0.72cm, t=0.24s; Uxmin=-0.48cm, t=0.44s TH2: Mmax=2.22kNm, t=0.30s; Mmin=-2.80kNm, t=0.46s -0.6 -3 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Thoi gian (s) Thoi gian (s) Hình 4.9. Đồ thị chuyển vị ngang Hình 4.101. Đồ thị mô men theo theo thời gian tại vị trí th ờ i gian t ạ i v ị trí chân tường đỉnh tường kết cấu bể chứa 8 Truong hop 1 Truong hop 2 6 4 Kết quả tính toán bằng số 2 cho thấy, chuyển vị và nội lực 0 Luc(kN)cat -2 trong kết cấu bể chứa khi có -4 chất lỏng nhỏ hơn chuyển vị và -6 TH1: Qmax=7.15kN, t=0.46s; Qmin=-4.92kN, t=0.32s nội lực trong kết cấu khi không TH2: Qmax=7.90kN, t=0.46s; Qmin=-6.06kN, t=0.32s -8 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 có chất lỏng. Thoi gian (s) Hình 4.11. Đồ thị lực cắt theo thời gian tại vị trí chân tường
24. 21 Bài toán 4.2: Bể chứa chất lỏng thành dày đặt ngầm trong đất chịu tác dụng của tải trọng do bom nổ trên không gây ra. Bể chứa chất lỏng thành dày dạng chữ nhật đặt ngầm trong đất có kích thước LxH=6x4m, chiều dày thành kết cấu bể 0,5m (hình 4.13). 3 3 Kết cấu bể chứa: Es 27 10 MPa; s 2500kg/m ;s 0,3. Chất 3 lỏng: f 1000kg/m ; =1500m/s; bỏ qua ảnh hưởng của sóng trên bề mặt tự do. Nền đất: Các tham số của nền cho trong bảng 4.1. Tải trọng động: gây ra do lượng nổ 300kg (tương đương om 1000kg), nổ trên không và cách mặt đất 15m. c f Hình 4.132. Sơ đồ tính toán của bể chứa thành dày đặt ngầm trong đất ảng 4.1. Các tham số của nền đất 3 TT Loại đất En (MPa) n (kg/m ) n 1 Đất loại 1 (Đất cứng) 150 2000 0,25 2 Đất loại 2 (Đất cứng vừa) 50 1800 0,30 3 Đất loại 3 (Đất mềm) 10 1600 0,35 Đã tiến hành tính toán bằng số với 3 loại đất nền theo các số liệu cho trong bảng 4.1. Trên các hình 4.15, 4.16 và 4.17 là đồ thị của chuyển vị theo phương đứng, ứng suất theo thời gian tại (điểm giữa tấm nóc (n t 409), điểm giữa tấm đáy (n t 676) và phần tử 997 - chân tường bể phải).
25. 22 Hình 4.14. Mô hình rời rạc hóa PTHH của riêng phần kết cấu bể chứa 5 6 Dat loai 1 Dat loai 1 4 Dat loai 2 Dat loai 2 Dat loai 3 4 Dat loai 3 3 2 2 1 0 0 -1 Chuyen(cm)vi Chuyenvi(cm) -2 -2 -3 -4 -4 -6 -5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thoi gian (s) Thoi gian (s) Hình 4.15. Đồ thị chuyển vị đứng Hình 4.16. Đồ thị chuyển vị đứng (uy) theo thời gian tại nút 409 (uy) theo thời gian tại nút 676 30 Dat loai 1 Dat loai 2 20 Dat loai 3 10 0 -10 Ungsuat(MPa) Từ các đồ thị nhận thấy -20 -30 rằng bể chứa đặt trong nền đất -40 càng yếu thì biến dạng, ứng 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thoi gian (s) suất của kết cấu càng lớn. Hình 4.17. Đồ thị ứng suất chính yy theo thời gian (thuộc phần tử 997) KẾT LUẬN CHUNG I. Những kết quả chính và mới của luận án 1. Thiết lập các phương trình, thuật toán tổng quát đối với miền chất lỏng và miền kết cấu cũng như miền tiếp xúc kết cấu - chất lỏng bằng phương pháp PTHH, từ đó xây dựng hệ phương
26. 23 trình tổng quát để phân tích động lực học kết cấu bể chứa chất lỏng theo mô hình tương tác, trong đó chất lỏng được giả thiết là lý tưởng và nén được, kết cấu bể chứa là đàn hồi và làm việc theo sơ đồ bất kỳ (phẳng, không gian) và tải trọng động có quy luật tùy ý theo thời gian. 2. Trên cơ sở các phương trình, thuật toán PTHH tổng quát đã thiết lập ở trên, đã khai triển thành các phương trình, thuật toán cụ thể cho bài toán phẳng để phân tích động lực học bể chứa chất lỏng cho 2 trường hợp: - Bể chứa chất lỏng đặt nổi trên mặt đất chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ trong không khí. - Bể chứa chất lỏng đặt ngầm trong đất chịu tác dụng của tải trọng sóng nén trong đất do nổ trong không khí và nổ trong đất gây ra. 3. Dựa trên các phương trình và thuật toán nhận được, đã thiết lập các chương trình tính toán đối với 2 trường hợp trên (chương trình GFS-01 cho bể chứa chất lỏng đặt nổi trên mặt đất và chương trình GFS-02 cho bể chứa chất lỏng đặt ngầm trong đất) chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ do nổ trong không khí và nổ trong đất. Các chương trình đã lập bảo đảm độ tin cậy. 4. Sử dụng các chương trình đã lập, đã tiến hành tính toán bằng số đối với các bể chứa chất lỏng có thành dày và thành mỏng đặt nổi trên mặt đất và đặt ngầm trong đất chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ do nổ trong không khí và nổ trong đất. 5. Đã nghiên cứu bằng số về ảnh hưởng của tính nén được và không nén được của chất lỏng, độ cao bề mặt chất lỏng trong bể chứa, sóng trên bề mặt khối chất lỏng xuất hiện khi hệ dao động và các tính chất cơ lý của môi trường đất đá đến trường áp lực chất lỏng trong bể chứa và trạng thái ứng suất (nội lực) - chuyển vị của bể chứa. Từ đó đã đưa ra các nhận xét định tính và định lượng của các ảnh hưởng trên. 6. Các chương trình đã lập và các kết quả nghiên cứu bằng số trong luận án có thể tham khảo khi tính toán, thiết kế các bể chứa chất lỏng chịu tác dụng của tải trọng động, đặc biệt là tải trọng do sóng nổ gây ra- là loại tải trọng đặc biệt và chủ yếu trong lĩnh vực xây dựng các công trình Quốc phòng.
27. 24 II. Các hƣớng nghiên cứu phát triển tiếp theo của luận án 1. Trong luận án chỉ mới đề cập đến chất lỏng, nền đất và vật liệu kết cấu bể chứa làm việc trong giai đoạn đàn hồi tuyến tính và biến dạng nhỏ. Cần tiếp tục nghiên cứu các bài toán tương tác của bể chứa chất lỏng chịu tải trọng động với các thành phần trên biến dạng phi tuyến và biến dạng lớn. 2. Luận án tuy đã xây dựng được các phương trình thuật toán tổng quát để tính toán động lực học bể chứa chất lỏng theo quan điểm tương tác, nhưng do khối lượng của luận án có hạn nên chỉ mới triển khai các phương trình thuật toán trên thành các phương trình thuật toán cụ thể và thiết lập các phần mềm tính toán tương ứng và tính toán bằng số cho các bài toán phẳng. Việc triển khai các nội dung trên cho bài toán không gian sẽ được nghiên cứu sau luận án.
28. 25 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 1. Vũ Ngọc Quang, ương Sĩ Hoàng (2015), “Tương tác động lực học chất lỏng – bể chứa đàn hồi”, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, số 169 (tháng 7–2015), trang 146 – 155. 2. Vũ Ngọc Quang, ương Sĩ Hoàng (2015), “Nghiên cứu ảnh hưởng của sóng bề mặt đến trường áp lực trong bể chứa”, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, số tháng 4–2015, trang 46 – 49. 3. Vũ Ngọc Quang, ương Sĩ Hoàng (2015), “Xây dựng mô hình tính bể chứa chất lỏng đặt ngầm chịu tác dụng của tải trọng nổ trên không”, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, số tháng 5–2015, trang 113 – 116. 4. ương Sĩ Hoàng, Vũ Ngọc Quang (2015), “Tính toán động lực học bể chứa thành mỏng chịu tác dụng của tải trọng sóng nổ”, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, số tháng 7–2015, trang 79 – 83. 5. ương Sĩ Hoàng, Nguyễn Văn Hợi, Vũ Ngọc Quang, (2015), “Phân tích động lực học bể chứa chất lỏng dạng kết cấu thành mỏng đặt ngầm trong đất dưới tác dụng của nổ”, Tạp chí Xây dựng, Bộ Xây dựng, số tháng 9 –2015, trang 41 – 46.