Phân tích giới hạn và thích nghi của kết cấu tấm theo lý thuyết cận trên dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và tối ưu nón bậc hai

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

--------∞0∞--------

NGUYỄN THANH PHONG

PHÂN TÍCH GIỚI HẠN VÀ THÍCH NGHI CỦA

KẾT CẤU TẤM THEO LÝ THUYẾT CẬN TRÊN

DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ

HỮU HẠN VÀ TỐI ƯU NÓN BẬC HAI

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

--------∞0∞--------

NGUYỄN THANH PHONG

PHÂN TÍCH GIỚI HẠN VÀ THÍCH NGHI CỦA

KẾT CẤU TẤM THEO LÝ THUYẾT CẬN TRÊN

DỰA TRÊN PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ

HỮU HẠN VÀ TỐI ƯU NÓN BẬC HAI

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng

Mã số chuyên ngành: 8 58 02 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Giảng viên hướng dẫn: TS. TRẦN TRUNG DŨNG

TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

GIẤY XÁC NHẬN

Tôi tên là: Nguyễn Thanh Phong

Ngày sinh: 20/4/1986 Nơi sinh: Bình Tân, Gò Công Tây

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã học viên: 1985802012008

Tôi đồng ý cung cấp toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho

Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh. Thư viện trường đại học Mở

Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối toàn văn thông tin luận văn tốt nghiệp vào hệ thống

thông tin khoa học của Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

Ký tên

(Ghi rõ họ và tên)

1

Trường Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh

HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn và thích nghi của kết cấu tấm

theo lý thuyết cận trên dựa trên phương pháp

phần tử hữu hạn và tối ưu nón bậc hai

LỜI CAM KẾT

Tôi cam kết luận văn “Phân tích giới hạn và thích nghi của kết cấu tấm theo

lý thuyết cận trên dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và tối ưu nón bậc hai”

là bài nghiên cứu của chính tôi.

Ngoại trừ những tài liệu tham khảo được trích dẫn trong luận văn này, tôi cam

kết luận văn này chưa từng được công bố hoặc được sử dụng để nhận bằng cấp ở nơi

khác.

Không có sản phẩm, nghiên cứu nào của người khác được sử dụng trong luận

văn này mà không được trích dẫn theo đúng quy định.

Luận văn này chưa bao giờ được nộp để nhận bất kỳ bằng cấp nào tại các trường

đại học hoặc cơ sở đào tạo khác.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 10 năm 2022

Nguyễn Thanh Phong

2

Trường Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh

HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn và thích nghi của kết cấu tấm

theo lý thuyết cận trên dựa trên phương pháp

phần tử hữu hạn và tối ưu nón bậc hai

LỜI CẢM ƠN

Ngành kỹ thuật xây dựng là một trong những ngành đòi hỏi vận dụng nhiều kiến

thức tổng hợp, kết hợp với sử dụng các phần mềm thương mại để giải quyết trong

tính toán và thiết kế. Nó là cả kho tàng tri thức mà con người luôn quan tâm nghiên

cứu, tìm tòi sáng tạo hơn cải tiến hơn để đáp ứng nhu cầu của xã hội ngày càng phát

triển. Tác giả cũng rất yêu thích, cũng rất vinh dự tham gia học tập và nghiên cứu về

ngành kỹ thuật xây dựng này. Tác giả đang dần có niềm tin, yêu thích hơn sau khi

lớp cao học nói chung và sau quá trình nghiên cứu, thực hiện hoàn thành luận văn nói

riêng. Từ đó giúp tác giả có động lực và tạo tiền đề sau này cho việc tiếp tục nghiên

cứu khoa học. Tác giả tự tổng hợp lại các kiến thức trong quá trình nghiên cứu và áp

dụng vào thực hiện luận văn.

Lời đầu tiên cho phép tác giả được gửi lời cám ơn và tri ân chân thành nhất đến

Thầy TS. Trần Trung Dũng. Thầy đưa ra các ý tưởng ban đầu để tác giả lựa chọn

hướng nghiên cứu, cung cấp tài liệu tham khảo có liên quan, đề ra hướng phát triển

và định hướng giải quyết các vấn đề hiệu quả. Thầy đã hướng dẫn rất nhiệt tình và

tận tụy góp ý các điểm còn hạn chế, quan tâm động viên tháo gỡ các khó khăn, vướng

mắc. Nếu thầy không hỗ trợ, giúp đỡ thì chắc chắn rằng tác giả không thể hoàn thành

luận văn này được.

Tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy, cô giảng viên trong

quá trình giảng dạy, quản lý tại Khoa sau đại học đã truyền đạt các kiến thức hữu ích

và tạo điều kiện thuận lợi nhất để tác giả thực hiện hoàn thành luận văn này.

Sau cùng tác giả xin kính chúc đến toàn thể quý thầy cô luôn mạnh khỏe, hạnh

phúc và thành công.

Xin cảm ơn và trân trọng kính chào!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 10 năm 2022

Nguyễn Thanh Phong

3

Trường Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh

HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn và thích nghi của kết cấu tấm

theo lý thuyết cận trên dựa trên phương pháp

phần tử hữu hạn và tối ưu nón bậc hai

TÓM TẮT

Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu phát triển phương pháp phân tích giới

hạn và thích nghi của kết cấu tấm 2D dựa trên cơ sở lý thuyết dẻo và phân tích thích

nghi cận trên áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn và tối ưu nón bậc hai. Các ví dụ

số được trình bày trong Chương 4 gồm các bài toán như tấm mỏng chịu kéo, tấm

mỏng chịu kéo và uốn, dầm liên tục đối xứng và khung đơn giản thể hiện thuật toán

được đề xuất giải quyết một cách nhanh chóng các bài toán phức tạp có số phần tử

rất lớn và kết quả bài toán tương đồng, phù hợp với các kết quả nghiên cứu trước đây

đã được công bố.

Tác giả đề xuất phát triển thuật toán dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn và

tối ưu nón bậc hai cho kết quả số thu được với độ chính xác và độ tin cậy cao; ưu

điểm là thời gian tính toán nhanh chóng. Từ đó, chứng minh thuật toán mà tác giả đề

xuất trong nghiên cứu này rất hiệu quả.

THESIS SUMMARY

“Limited and adaptive analysis of plate structure according to upper bound theory

based on finite element method and quadratic cone optimization”

In this thesis, the author researches and develops a method of limit and adaptive

analysis of 2D sheet structures based on plastic theory and upper bound adaptive analysis

applying finite element method and optimality. quadratic cone. Numerical examples

presented in Chapter 4 include problems such as thin plate in tension, thin plate in tension

and flexure, symmetrical continuous beam and simple frame demonstrating the proposed

algorithm to quickly solve the problems. The complex problem has a very large number

of elements and the results are similar, consistent with previously published research

results.

The author proposes to develop an algorithm based on finite element method

and quadratic cone optimization for numerical results obtained with high accuracy and

reliability; The advantage is fast computation time. From there, prove that the algorithm

proposed by the author in this study is very effective.

4

Trường Đại học Mở TP. Hồ Chí Minh

HV: Nguyễn Thanh Phong Phân tích giới hạn và thích nghi của kết cấu tấm

theo lý thuyết cận trên dựa trên phương pháp

phần tử hữu hạn và tối ưu nón bậc hai

MỤC LỤC

LỜI CAM KẾT ...........................................................................................................1

LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................2

TÓM TẮT ...................................................................................................................3

DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................6

DANH MỤC BẢNG...................................................................................................7

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU..........................................................................................8

1.1. Tính cấp thiết của đề tài ..............................................................................8

1.2. Mục tiêu của của đề tài................................................................................9

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...............................................................9

1.3.1 Đối tượng...............................................................................................9

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu...............................................................................9

1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ....................................................9

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN ................................................................................10

2.1. Trong nước ................................................................................................10

2.2. Ngoài nước ................................................................................................12

2.3. Cấu trúc luận văn.......................................................................................13

CHƯƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT.....................................................................14

3.1. Lý thuyết dẻo (The Plastic Flow Theory) .................................................14

3.1.1 Mô hình lý tưởng.................................................................................14

3.1.2 Luật chảy dẻo kết hợp .........................................................................15

3.1.3 Tiêu chuẩn chảy dẻo............................................................................16

3.1.4 Năng lượng tiêu tán dẻo ......................................................................18

3.2. Lý thuyết thích nghi (Shakedown Theory)................................................20

3.2.1 Giới thiệu.............................................................................................20

3.2.2 Miền tải trọng ......................................................................................22